کسیژن محلول در آب موجب ایجاد خوردگی در دیگ های بخار و سامانه های حرارتی می گردد. بهترین راه برای کاهش این نوع خوردگی، اکسیژن زدایی آب قبل از دیگ بخار می باشد.
کسیژن محلول در آب موجب خوردگی حفره ای (PITTING) قبل از دیگ بخار، در دیگ بخار و بعد از دیگ بخار می شود. شکل این خوردگی در روی فلز همانند خوردگی عمومی(GENERALCORROSION) ولی از تجمع و عمق بیشتری در مناطقی از سطح فلز برخوردار می باشد. خوردگی حفره ای در قبل از دیگ بخار به دلیل وجود اکسیژن محلول در آب ورودی به دیگ بخار بوجود می آید. به محض ورود آب به دیگ بخار، اکسیژن که در دمای بالاتری قرار گرفته به سرعت آزاد می گردد و باعث ایجاد خوردگی در بالای سطح آب دیگ بخار و همچنین محل ورود آب به دیگ بخار می شود. در دیگ های بخار در حال کار عملاً در قسمت هایی از دیگ که زیر سطح آب قرار دارند خوردگی مشاهده نمی شود. در حالی که اکسیژن آزاد شده همراه بخار خود را به قسمت های بعد از دیگ بخار رسانده، موجب ایجاد خوردگی حفره ای در این قسمت ها نیز می شود.
روش های کاهش اکسیژن محلول در آب جبرانی (MEAK UP)
1-هوا زداهای مکانیکی
در این روش سه هدف زیر بدست می آید:
الف: حذف یا کاهش گازهای غیر قابل تراکم مانند اکسیژن و آمونیاک
ب: افزایش دمای آب خوراک دیگ بخار
ج: انبارکردن آب خوراک دیگ بخار
یک هوازدای مکانیکی خوب معمولاً می تواند مقدار اکسیژن محلول در آب را به کمتر از 0.007ppm (7ppb) برساند.
با اضافه کردن یک اکسیژن زدای شیمیایی مناسب به انباره این نوع هوازداهای مکانیکی می توان مقدار باقیمانده اکسیژن را نیز حذف نمود.
2-هوازداهای حرارتی THERMAL DEAREATION
مبنای عملکرد این نوع هوازداها بر اساس کاهش حلالیت در آب در اثر افزایش دما است. در صورت عدم امکان استفاده از هوازداهای مکانیکی، حرارت دادن آب خوراک تا 90 درجه سانتیگراد توصیه می شود.
3- هوازداهای شیمیایی SCAVENGING
هرچند هوازداهای مکانیکی و حرارتی بطور قابل ملاحظه ای باعث کاهش محلول در آب می شوند اما باقیمانده اکسیژن محلول در آب باید توسط مواد شیمیایی از بین رود.
از معمول ترین هوازداهای شیمیایی می توان سولفیت سدیم، هیدرازینو DEHA رانام برد.
در بررسی مواد اکسیژن زدای شیمیایی موارد زیر را مورد توجه قرارمی دهیم.
الف- واکنش با اکسیژن
ب- غیرفعال نمودن سطح فلز
ج- تجزیه شیمیایی DECOMPOSITION در اثر فشار و حرارت
د- فرایت یا نرخ پراکندگی DISTIBUTIONRATE
ر- جامدات محلول در آب
ز-محیط زیست و سمی بودن
ه- قیمت تمام شده برای مصرف کننده
سولفیت سدیم:
اولین هوازدایی است که در دیگ های بخار کشتی ها مورد استفاده قرار گرفته است و دارای مکانیزم حذف اکسیژن بصورت زیر است:
Na2SO3+O2+HEAT—–2Na2SO4
واکنش فوق با افزایش دما و PH و وجود کاتالیزور تسریع می شود.
سولفیت سدیم هیچگونه خاصیت غیرفعال کردن سطح فلز از خود نشان نمی دهد.
سولفیت سدیم و سولفات سدیم در آب دیگ بخار باقیمانده و موجب افزایش مقدار جامدات محلول در آب TDS می شوند. در حقیقت با افزایش TDS ضریب غلظت دیگ بخار در سطح پایین تری قرار گرفته، نیاز به آب جبرانی بیشتر، زیر آب بالاتر و اتلاف انرژی بیشتری خواهد بود. TDS بیشتر نیز احتمال CARRY OVER در دیگ بخار را افزایش خواهد داد.
سولفیت سدیم از خوردگی در مسیر آب ورودی تا دیگ بخار و داخل دیگ جلوگیری می کند ولی تاثیری بر روی قسمت های بعد از دیگ بخار ندارد. سولفیت سدیم در صورت تجزیه به گوگرد و دی اکسید گوگرد SO2 تبدیل می شود. با حل شدن دی اکسید گوگرد در آب ،اسید سولفوریک حاصل می شود که موجب خوردگی می شود.
سولفیت سدیم به دلیل عدم فراریت توانایی جلوگیری و یا کاهش خوردگی در قسمت های بعد از دیگ بخار را ندارد.
سمیت:
Mouse LD50-Route Oral Dose820 mg/Kg
این ماده از سمیت بالایی برخودار نمی باشد و از آنجا که فرار نیست غالباً در فاز بخار یا کندانس وجود ندارد و قابل استفاده در تولید بخار مصرفی صنایع نساجی و غذایی می باشد.
مقدار مصرف عملی سولفیت سدیم 98% به میزان 8 قسمت سولفیت سدیم به ازای هر قسمت اکسیژن می باشد، با این حال برای دیگ های فشار پایین تر از 600 psig مقدار باقیمانده سولفیت سدیم بر مبنای SO3 در آب دیگ باید در محدوده 30ppm الی 50ppm حفظ گردد. سولفیت سدیم معمولاً در دیگ های بخار با فشار کمتر از 900 PSI (ترجیحاً زیر 600 PSI) کاربرد دارد.
هیدرازین
در دهه 1950 برای حذف اکسیژن به بازار عرضه شد و از دهه 60 به عنوان یک اکسیژن زدای موفق برای فشارهای بالا مورد استفاده قرارگرفت. عوامل موثر بر واکنش یکی افزایش دما”PH آب و حضور کاتالیزور می باشد.
H2O+N2——N2H4+O2
هیدرازین یک غیرفعال کننده عالی برای سطح فلز می باشد،به این معنی که به ایجاد Fe3O4 (مگنتیت) با ساختمان کریستالی چسبنده و متراکم بر روی سطح فلز می گردد. این ماده بعنوان یک مانع بین آب و سطح فلز عمل می کند و خطر خوردگی را کاهش می دهد.
N2H4+6Fe2O3
—4Fe3O4+2H2O+N2
هیدرازین در صورت تجزیه شدن در اثر فشار یا حرارت به آمونیاک و ازت تبدیل می شود:
3
N2H4+HEAT—4NH3+N2
توجه به این نکته اهمیت دارد که آمونیاک در حضور اکسیژن می تواند قطعات مسی و آلیاژهای آنها را که در مسیر آب خوراک دیگ یا کندانس هستند مورد حمله قرار دهد ولی کمی هیدرازین باقیمانده درسیستم باعث جلوگیری از این امر می شود.
نرخ پراکندگی (نسبت مقدارموجود در فاز بخار به فاز مایع) 8%است، بعبارتی به ازای هر 1ppm هیدرازین موجود در فاز مایع مقدار 0.08ppm هیدرازین در فاز مایع وجود دارد. از اینجا می توان نتیجه گرفت که امکان وجود هیدرازن در فواصل دور بعد از دیگ بخار وجود ندارد در صورتی که آمونیاک به دلیل ضریب پراکندگی 10 امکان وجود در فواصل بعد از دیگ را خواهد داشت .هیدرازین TDS آب دیگ را افزایش نمی دهد.
سمیت:
RAT LD50 for N2H4 60% DERMAL Dose 361 mg/Kg for male rabbits
بر طبق اعلام رسمی:
ARC(INTERNATIONAL AGENCY
NPT
(NATIONAL TOXIOLOGY PROGRAM)
معمولاً هیدرازین در دیگ های با فشار 900PSI به بالا استفاده می شود، مقدار هیدرازین (بر مبنای هیدرازین هیدرات 100%) 1.56 قسمت به ازای هر قسمت اکسیژن می باشد.
DEHA (DiethylHydroxyAmine) :
این ماده در سال 1981 برای استفاده در دیگ بخار به بازار عرضه شد.
C2H5)2 NOH+9O2——-8 CH3COOH+2N2 +6H2O
چنانچه هیدروکسید سدیم در آب دیگ وجود داشته باشد، اسید استیک تشکیل شده خنثی و به صورت استات سدیم توسط زیر آب خارج می شود. واکنش DEHA با اکسیژن با افزایش دما، PH و حضور کاتالیزور نسبت مستقیم دارد. DEHA در فشار حدود 21 بار شروع به تجزیه شدن می کند. در اثر تجزیه DEHA دو تا دی الکیل آمین به صورت الف: دی اتیل آمین ب: اتیل متیل آمین و همچنین آمونیاک تشکیل می گردد که این محصولات حاصل از تجزیه، باعث افزایش PH در فاز کندانس گردیده و مقدار مصرف مرفولین را به طور جزئی کاهش می دهند.
DEHA
مانند دیگر آمین ها فرار بوده و دارای نرخ پراکندگی 1,26 است، لذا همراه فاز بخار به مراحل بعد از دیگ رفته و موجب ممانعت از خوردگی اکسیژن محلول می شود. نرخ پراکندگی 6 برابر DEHA نسبت به هیدرازین باعث غیر فعال شدن بهتر مناطق بعد از دیگ بخار توسط آن می شود.
به دلیل فراریت بالای DEHA، ضرورت Vent خوب در هوازداهای مکانیکی و حرارتی جهت گازهای غیرقابل کندانس (Non-condensablegas) نظیر آمونیاک، آمین ها و اکسیژن لزوم پیدا می کند. DEHA ،TDS آب بویلر را افزایش نخواهد داد.
سمیت:
Dermal LD50-1300 mg/kg for Rabbits
DEHA
معمولاً با غلظت 85% ارائه می گردد مقدار عملی آن در دیگ های بخار حدود 3 الی 3.3 قسمت به ازای هر قسمت اکسیژن می باشد.
DEHA
به عنوان جانشین فنی مناسب برای سولفیت سدیم تا فشار های 1100PSI توصیه می شود. روش ها پیشنهادی جهت ارزیابی بازدهی هوازداها جهت کم کردن مصرف مواد شیمیایی همواره باید از بازدهی خوب هوازداها اطمینان حاصل کرد.
قبل از ارزیابی حتماً از کالیبره بودن و دقت ابزار اندازه گیری دما و فشار اطمینان حاصل کنید.
1- اختلاف دمای فاز آب و فاز بخار در هوازدا حداکثر یک درجه سانتیگراد باشد.
2- به عنوان یک تخمین سرانگشتی خوب، دمای اشباع در محدوده 0 تا 10 PSi (معادل 0تا0.7 بار) به ازای هر PSI افزایش فشار تا 1,6 درجه سانتگراد افزایش می یابد. بطور مثال یک هوازدا با 0,2 بار فشار عملیات دمایی در حدود 105 درجه سانتیگراد خواهد داشت.
(3 PSIg* 1.6 c) + 100 = 105 c
3- روش دیگر استفاده از جدول فشار بخارجهت تطبیق دمای اشباع در فشار عملیاتی می باشد.
نظر نویسنده این مقاله
در حال حاضر مواد شيميايي مورد استفاده جهت بويلرها (ديگ هاي بخار) و سيستم هاي حرارتي و برودتي هيدرازين جهت حذف اكسيژن و تري سديم فسفات و هگزامتافسفات به عنوان ماده ممانعت كننده هاي رسوب فعلا”استفاده مي گردد مديران محترم را به موارد زير معطوف ميداريم كه در حال حاضر هيدرازين يك ماده سرطان زا بوده و استفاده آن ممنوع است و از طرفي قيمت بالايي برخوردار مي باشد و از نظر اقتصادي مقرون به صرفه نيست به جاي آن از آنتي اكسيژن كاتاليز شده كه بر پايه سولفيت سديم فرموله شده تنها مشكل سديم سولفيت ايجاد TDS كه مشكل TDS با كم كردن دوز آن به ميزان ppm 0.2-0.5- حل خواهد شد و تا 900 psi تجزيه نمي گردد از طرفي به جاي تري سديم فسفات و هگزا متافسفات از آنتي اسكيل DMPH مي توان استفاده كرد كه ماده فوق بر پايه اسيد فسفونيك هاي آلي و معدني كه داراي تمام خواص پلي فسفات ها و استرهاي فسفات و پليمرها و عوامل كيت ساز مي باشد كه يك كنترل كننده رسوب عمل كرده و باعث كنترل خوردگي و ممانعت از رسوبات آهن و پاشيدگي جامدات مي گردد علاوه بر آن با كنترل رسوب و نرم كردن آب و تغيير شكل رسوبات در آب ديگ بخار و حتي حل رسوبات قبلي و با تشكيل كمپلكس به صورت تركيبات غير چسبنده از بلودان خارج مي گردد و ماده فوق از ساختمان مولكولي خاصي ساخته شده كه پس از تخليه به فاضلاب توسط باكتري ها تجزيه و مورد استفاده گياه قرار گرفته و باعث رشد گياهان مي گردد و در بالاي 900psi مقاومت داشته در صورت تجزيه احتمالي در فشارهاي بالا 900psi به تركيبات موثر جهت تاسيسات مي گردند و از طريق اسپكترو فتومتري مقدار آن را بايست اندازه گيري نمود.
سایر مواد جدید که کاملا توصیه می شوند
1-پودرDMPH 236
رنگ : سفيد بي بو
اندازه: 0 تا 8 ميلي متر
PH محلول 5% 7/8 -3/8
موارد مصرف : براي جلوگيري از ايجاد رسوب و خوردگي در بويلر (ديگ هاي بخار و حرارتي و برودتي)
2-مايع DMPH
خصوصيات
DMPH به پيوست مي باشد.
3-سولفيت سديم كاتاليز شده
رنگ: سفيد
PH محلول يك درصد 5/10-30/9
حلاليت در حرارت معمولي
Cه25) 200 گرم در ليتر
مورد مصرف حذف اكسيژن محلول در آب در كوتاهترين زمان
4-DMN نيترولايزر(خنثي كننده)
آمين فرار بر پايه سيكلوهگزيل آمين ها
رنگ: قهوه اي مايل به سبز
حلاليت : كاملا”محلول در آب
PHمحلول 1% 13-11
نوع مصرف : بالا بردن
PH آب كندانس به ميزان 9-5/8 يا خنثي سازي آب مقطر برگشتي
DHD (آنتي اكسيژن)
حذف اكسيژن در ديگ هاي بخار بالاي 900 Psi
1-سرعت واكنش با اكسيژن حدود 100 برابر بيش از هيدرازين
2-غير سمي مورد استفاده در صنايع غذايي
3-بدون ايجادTDS در بويلرها
4-بر اثر تجزيه تبديل به تركيبات باز دارنده در آب مقطر برگشتي مي شود.
تعریف واژه ها :
LD50 :مقداری از ماده شیمیایی که چنانچه گونه مشخصی از حیوانات در معرض آن برای مدت زمان معین قرار گیرند 50% تعداد آن گونه حیوانی کشته شوند. به طور مثال در مورد سولفیت سدیم در صورتیکه 100 موش صحرائی از طریق دهان هر یک به ازای هرکیلوگرم وزن خود 820 میلی گرم سولفیت سدیم را جذب نمایند از این تعداد 50 موش از بین خواهند رفت.
Carry Over : سر رفتن (ذرات آب داخل درام به دلیل عدم کنترل مناسب وارد بخار تولید می شوند و به همراه خود جامدات را از طریق فاز بخار به مراحل بعدی انتقال می دهند.)
Non condensable gas : گازهایی که مایع نمی شوند در حالی که بخار آب در شرایط مشابه مایع می شود.
Pitting : خوردگی در روی سطح فلز که بصورت نقطه یاحفره خود را ظاهر می کند و نمونه ای از خوردگی موضعی است.
General corrosion : خوردگی که با سرعت یکسان روی فلز اتفاق می افتد.