بازدارنده رسوب و خوردگی در سیستم مدار باز برج خنک کننده

ضد رسوب و خوردگی مدار باز:

برای جلوگیری از خوردگی و رسوب در سیستم های خنک کننده مدار باز مواد شیمیایی با پایه های مختلف وجود دارد اما پرکاربرترین مواد مورد مصرف بر پایه ترکیبات فسفونات، فسفات و زینک می باشد. این مواد با تشکیل لایه ای بر سطح فلزات از خوردگی آنها جلوگیری می نمایند. این مواد همچنین به طور معمول دارای موادی در ترکیب خود می باشند تا در عین بازدارنده خوردگی بودن از ترسیب املاح موجود در آب نیز جلوگیری نمایند.

ترکیبات بر پایه زینک فسفونات: CO-340 , CO-342, CO-345

ترکیبات با پایه فسفونات (All Organic): CO-350 , CO-35

 

ضد خوردگی مس:

به منظور جلوگیری از خوردگی فلزات رنگین مانند مس و آلیاژهای آن از ماده ضد خوردگی که فرمولاسیون آن دارای ترکیبی از تولیل تری آزول (TTA) و بنزو تری آزول (BTA) می باشد، مورد استفاده قرار می گیرد.

این مواد با تغییر لایه نازکی از سطوح مسی از خوردگی آن جلوگیری می نمایند.

بازدارنده خوردگی CO-305

 

بازدارنده رسوب و خوردگی در سیستم مدار باز برج خنک کننده :  

بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده، مواد شیمیایی هستند که به آب برج خنک کننده اضافه می‌ شوند تا اثرات خوردگی را کاهش داده و یا از بین ببرند. این مواد شیمیایی به عنوان بازدارنده به آب برج خنک کن اضافه می‌ شوند تا از خوردگی جلوگیری کنند. بازدارنده‌ های خوردگی، محلول در آب هستند در حالی که لایه‌ ای که بر سطح فلز تشکیل می‌ دهند و مانع از خوردگی فلز می‌ شوند، غیر محلول در آب می‌ باشند. این لایه، لایه محافظ نامیده می شود. لایه محافظ، از طریق جلوگیری از هیدراسیون یون‌ های فلزی و یا کاهش اکسیژن محلول در سطح فلز، از واکنش خوردگی ممانعت می‌ کند. در واقع عملکرد مواد بازدارنده‌ ی خوردگی را بر اساس خواص لایه محافظ آنها نشان می‌ دهد.

بازدارنده‌ های خوردگی محلول در آب هستند. این بازدارنده‌ ها غیرمحلول در آب هستند که لایه‌ ای بر سطح فلز تشکیل داده و مانع از خوردگی فلز می‌ گردد. لایه تشکیل شده مذدکور را لایه محافظ می‌ نامند. لایه محافظ از طریق جلوگیری از هیدراسیون یون‌های فلزی و یا کاهش اکسیژن محلول در سطح فلز، از واکنش خوردگی ممانعت می‌ کند.

 

 خوردگی و جلوگیری از خوردگی:

بدلیل استفاده وسیع از فلز کربن استیل در مبدل های حرارتی و خطوط لوله سیستم گردشی آب خنک کننده مدار باز صنایع کشور بیشتر در مورد خوردگی کربن استیل توضیح داده می شود. وقتی که کربن استیل در تماس مستقیم با آب قرار می گیرد تعداد زیادی از نقاط کوچک با پتانسیل پایین تر بصورت (آند موضعی) و تعداد زیادی از نقاط با پتانسیل بالاتر (کاتد موضعی)در سطح فلز تشکیل می گردد.

 

نحوه عملکرد بازدارنده های خوردگی:

بازدارنده های خوردگی مصرفی در سیستم آب خنک کننده بصورت محلول در آب هستند. آنها فیلم غیر قابل حل بر روی سطح فلز ایجاد می کنند.این فیلم که از آن بعنوان فیلم محافظ یاد می شودبصورت بازدارنده واکنش خوردگی از طریق محافظت از هیدراتاسیون یون فلزی یا کاهش غلظت اکسیژن محلول بر روی سطح فلز عمل می کند.

عملکرد فیلم محافظت کننده بسیار وابسته به تاثیر بازدارنده خوردگی دارد. تقسیم بندی بازدارنده های خوردگی بر اساس مشخصات فیلم محافظت کننده در جدول     نشان داده شده است. بازدارنده های خوردگی بر اساس فیلم اکسید شامل کرومات‌ها و نیترات‌ها و مولیبدات‌ها به نام پسیویتور شناخته می‌شوند.

این نوع بازدارنده های خوردگی پتانسیل خوردگی کربن استیل را به سطح بالاتری ارتقا می دهند و یونهای فروس تولید شده را توسط واکنش آندی خوردگی به سرعت اکسید می کنند.در نتیجه یک لایه فیلم اکسیدی که عمدتا از Fe2o3γتشکیل یافتهروی سطح کربن استیل را می پوشاند و از خوردگی جلوگیری می کند.

این بازدارنده ها در محیط خنثی بسیار کاربرد دارندو معمولا بر واکنش های آندی موثر هستند.در شرایطی که غلظت بازدارنده های آندی کافی نباشد و نتواند تمام سطح را تحت تاثیر بازدارندگی خود قرار دهد, موجب خوردگی موضعی می شوند. مشکل دیگری که در مورد بازدارنده خوردگی آندی مشاهده می شود اغلب مثل کروماتها ترکیباتی سمی هستند که برای محیط زیست ایجاد آلودگی می کنند و یا مانند نیتریت در تماس با باکتری نیترو در سیستم آب خنک کننده مدار باز به نیترات تبدیل می شوند که این ماده تاثیر بازدارنده خوردگی ندارد.

انواع بازدارنده های رسوب و خوردگی :

کروماتها:

کرومات ها مدت زمان طولانی است که به عنوان بازدارنده خوردگی استفاده می شوند و تاثیرات بازدارنده خوردگی بسیار خوبی بر روی کربن استیل نشان می دهند.

غلظت بحرانی کروماتها به عنوان بازدارنده خوردگی بستگی به شرایط محیطی مانند دمای آب ، نوع و غلظت نمک های محلول در آب دارد و معمولا برای کربن استیل در محدوده 30 تا 500 ppm بر مبنای cro4 در آب  خنک کننده مصرف می شود.

کرومات سدیم و دی کرومات سدیم  بطور مشترک به عنوان بازدارنده خوردگی استفاده می شوند. زیرا اگر به صورت جداگانه استفاده شوند در غلظت های نامناسب آن باعث  ایجاد خوردگی از نوع   pitting می شود.

نیتریت:

نیتریتها هم به عنوان یک ماده بازدارنده خوردگی عالی و موثر بر روی کربن استیل شناخته می شوند. نیتریت ها کمتر سمی هستند اما در سیستم آب خنک کننده مدار باز نسبت به پایه کرو مات ها کمتر به عنوان بازدارنده خوردگی مورد استفاده قرار می گیرند.

زیرا به راحتی توسط میکرو ارگانیسم های داخل آب تجزیه می گردند. نیتریت ها هر چند می توانند بصورت بازدارنده خوردگی در سیستم آب خنک کننده مدار بسته مورد استفاده قرار گیرند به عنوان تصفیه کننده مناسب برای میکروب ها  هم مورد استفاده قرار می گیرد.

نمک فلزات دو ظرفیتی:

نمک فلزات دو تایی مانند روی و نیکل تاثیر بازدارنده خوردگی خوبی بروی فلزاتی مانند کربن استیل ، مس و آلیاژهای مس دارند. اما میزان انحلال آنها بسیار کم است و سطح موثر آنها در آب طبیعی مانند آب خنک کننده پایین است.بنابراین عملکرد نمک فلزات دو تایی به ندرت تاثیر خوبی دارد.

ترجیحا فلزات دو ظرفیتی در اغلب موارد با کرومات ها و فسفات ها بصورت ترکیبی مورد استفاده قرار می گیرند .

فسفات ها:

فسفات ها به طور گسترده ای به عنوان بازدارنده خوردگی در سیستم آب خنک کننده باز مورد استفاده قرار می گیرد. معمولا ارتو فسفات ها و پلی فسفات ها (پیرو فسفات ، تری پلی فسفات و هگزا متا فسفات)بصورت فسفات های غیر آلی مورد استفاده قرار می گیرد.

پلی فسفات ها از واکنش پلیمریزاسیون کندانس مخلوطی از اسید فسفریک ، ارتو فسفات و آلکالی و تحت گرما تشکیل می شوند و ساختار مولکول آن ها به صورت زیر است.

بطور کلی فسفات ها تاثیرات بازدارنده خوردگی خوبی در حضور یون های فلزی دو ظرفیتی مانند یون کلسیم نشان می دهند. فسفات های آلی مانند فسفونات ها (آمینو تری متیلن فسفونات ) به عنوان بازدارنده خوردگی در سیستم آب خنک کننده استفاده می شوند.

از آنجاییکه فسفونات ها رسوبگذاری کمی در مقایسه با پلی فسفات ها دارند در سیستم های آب خنک کننده با زمان ماندگاری طولانی تر و سختی کلسیم بالاتر مورد استفاده قرار می گیرد.

فسفوناتها به عنوان بازدارنده رسوب هم استفاده می شوندوعملکردی عالی برای جلوگیری از رسوبگذاری کربنات کلسیم موجود در آب و همچنین به عنوان بازدارنده خوردگی دارند .

 

آمین ها و آزول ها:

بازدارنده های خوردگی بر پایه آمین معمولا برای شستشوی اسیدی و تصفیه آب بویلر مورد استفاده قرار می‌گیرند. وبدلیل هزینه های بالای آن و پایین بودن اثر بازدارنده خوردگی به ندرت در سیستم آب گردشی باز و در تجهیزات با جنس کربن استیل در مقایسه با بازدارنده های غیر آلی مصرف می شوند.

آزول ها مانند بنزو تری آزول و  تولیل تری آزول عملکرد بسیار خوبی در بازدارنده خوردگی مس و آلیاژهای مسی در تزریق هایی در حد ppm دارند.

مولیبدات ، تنگستنات و تعدادی از نمک اسیدهای آلی عملکرد مناسبی برای بازدارنده خوردگی روی کربن استیل دارند و به دلیل قیمت بالاتر آنها، اغلب در سیستم های آب خنک کننده بسته به نسبت سیستم آب خنک کننده باز مصرف می گردند .

سیلیکات ها عملکرد بازدارنده خوردگی  خوبی دارنداما  به دلیل اینکه رسوب پایه سیلیسی به سختی از روی مبدل حرارتی برداشته می شوند بندرت در سیستم آب خنک کننده باز مصرف می‌شوند.

 

ضد رسوب و خوردگی در سیستم های خنک کننده مدار باز:

ضد رسوب و خوردگی در سیستم های خنک کننده مدار باز بر پایه زینک فسفات به عنوان بازدارنده قوی خوردگی در مدارهای باز خنک کننده ی گردشی، مورد استفاده قرار می گیرد و به خوبی از کلیه ی آلیاژهای فولاد محافظت می کند. این دسته از بازدارنده ها به خوبی می تواند سیستم کولینگ را از خوردگی محافظت و با نوع عملکرد خود، از رسوب گذاری جلوگیری کند. به طور کلی بازدارنده هابه دو پایه Zinc Phosphate و All Organic تقسیم بندی شده است

ضد رسوب و خوردگی در سیستم های خنک کننده مدار باز بر پایه زینک فسفات توانایی این را دارد که با یون های فلزی مخلوط پیچیده ای را تشکیل دهند. ترکیبات فسفات می توانند آهن یا فلزات سختی زدا را تثبیت کرده و بر روی سطوح فلزی فیلم های بازدارنده تشکیل دهند. استفاده از این محلول در دامنه های pH بالا میتواند از قابلیت عالی آن در کنترل املاح سختی آب و سایر رسوبات استفاده نماید.

در پیشگیری از ایجاد رسوب و خوردگی در سیستم برج های خنک کننده مدار باز؛ با توجه به شرایط فیزیکی و شیمیایی آب ورودی و جنس فلزات میزان مصرف محلول متفاوت می باشد.

 

مکانیزم تشکیل رسوب و عملکرد بازدارنده رسوب:

مواد محلول به شکل یون، یون‌های کمپلکس و مولکول‌های واحد در محلول رقیق هستند تحت شرایطی تعداد کمی یا ده‌ها مولکول با هم ترکیب شده و هسته کریستالی در محلول فوق اشباع را تشکیل می‌دهند. هسته ها مجددا حل شده و هنگامیکه آنها از اندازه ذرات بحرانی کوچکتر هستند (هسته بحرانی) کریستال‌ها در این حالت شروع به رشد می‌کنند .

هنگامیکه اندازه آنها بزرگتر از اندازه بحرانی می‌شود, بعد از گذشت چند دوره انگیزش، کریستال‌ها در محلول فوق اشباع شروع به رشد می‌کنند. دوره انگیزش در محلول با درجه اشباع کمتر طولانی‌تر است و در محلول با درجه اشباع بالاترکوتاه‌تراست.

در مواردی مانند کربنات کلسیم و فسفات کلسیم که انحلال بصورت معکوس با دما کاهش می‌یابد درجه اشباع بالاتر  و دوره انگیزش کوتاه‌تر می‌شود زیرادر محلول هایی با دمای بالاتر،کریستال‌های آن به آسانی رسوب می‌کنند .

افزایش سرعت جریان آب دوره انگیزش را کوتاه‌ می‌کند زیرا باعث افزایش نوسان برخورد مولکولی با یکدیگر می‌شود. هنگامیکه اندازه هسته کریستالی بزرگتر از هسته بحرانی می‌شود کریستال شروع به رشد می‌کند .

سرعت رشد کریستال توسط سرعت نفوذ جسم حل شده  بر روی سطح کریستال و سرعت رسوب‌گذاری جسم حل شده بر روی کریستال تعیین می‌شود. نیروی محرکه نفوذ ذرات حل شده  براساس اختلاف بین غلظت جسم حل شده در سطح کریستال و در محلول است.

سایر عواملی که بر سرعت نفوذپذیری تاثیرگذار هستند عبارتند از سرعت جریان، دما، ویسکوزیته محلول و ….. است.

برای جلوگیری از رشد کریستال‌ها سه روش زیر انجام می‌گیرد

جلوگیری از رشد کریستال‌ها

جلوگیری از تشکیل کریستال ها یا هسته بحرانی

پراکنده کردن کریستال

انواع و تاثیرات بازدارنده رسوب:

تعدادی از فراورده‌های گیاهی طبیعی مانند لیگنین و تانین مدت زمان طولانی است که بعنوان ماده موثره بازدارنده رسوب کربنات کلسیم و هیدروکسید روی شناخته شده‌اند. این فراورده های طبیعی به عنوان بازدارنده مواد مناسبی و پایداری  نیستند زیرا خصوصیات شیمیایی و فیزیکی آنها بسیارمتغیر است و بستگی به مکان تولید و مواد اولیه دارد و فقط بر روی ترکیبات رسوب‌گذار کمی موثر هستند.

پلی‌فسفات‌ها نخستین بار در سال 1936بعنوان بازدارنده رسوب در سیستم آب خنک کننده و برای جلوگیری از رسوب‌گذاری کربنات کلسیم و در غلظت پایین مورد استفاده قرار گرفتند. تاثیر بازدارنده خوردگی آنها در سیستم های آب خنک کننده که زمان اقامت آنها طولانی و یا دما در آن بالا است به دلیل هیدرولیز پلی فسفاتها نامناسب است.

در حال حاضر تعدادی از فراورده های آلی سنتیتیکی مانند پلیمرها، فسفونات‌ها  و پلی‌ال‌فسفات استرها که تاثیر خوبی برای جلوگیری از رسوبات کلسیم کربنات، کلسیم فسفات دارند کشف شده اند. این مواد بطور گسترده برای مصارف بازدارنده رسوب استفاده می‌شوند زیرا براحتی هیدرولیز نمی شوند.

در حال حاضر بازدارنده‌های رسوب معمول شامل موارد زیر هستند:

فسفونات‌ها:

آمینوتری متیلن فسفونات- فسفونوبوتن تری کربوکسیلات و…

پلیمرها:

اکریلیک اسید هموپلیمر، اکریلیک اسید پایه ترپلیمرها، مالئیک انیدرات هموپلیمر، مالئیک انیدرات کوپلیمر …

متفرقه:

سدیم لیگنین سولفونات

 

عوامل مؤثر بر خوردگی در برج خنک کننده:

TDS آب

سختی آب

PH آب

غلظت کلر باقیمانده آب

تجمع یون های مهاجم آب

دمای آب

سرعت جریان آب

 

 

 

شرکت آرتا انرژی تامین کننده  انواع  مواد شیمیایی جهت جلوگیری از خوردگی و رسوب در برج های خنک کننده آماده ارایه خدمات جهت تامین مواد شیمیایی مورد نظر  شما کارفرمایان محترم می باشد. 

جهت ارایه مشاوره و ثبت سفارش از طریق قسمت تماس با ما با کارشناسان شرکت، تماس حاصل فرمایید.