Informatii utile

 

hydro x
j pdf

 

Hydro-X în prevenirea coroziunii cazanelor

Coroziunea instalaţiilor, pe suprafeţele aflate în contact cu apa, este o problemă majoră ce cauzează deteriorări care duc la opriri accidentale cu pierderi de producţie, necesitând reparaţii şi în consecinţă, aduce pierderi financiare an de an. Coroziunea este cauzată de prezenţa în apă a oxigenului sau a bioxidului de carbon. Oxigenul este responsabil, în principal, de coroziunea suprafeţelor cazanului şi în mai mică măsură de coroziunea conductelor de abur şi condens unde bioxidul de carbon este principalul vinovat. Pentru a contracara acţiunea corozivă a acestor două gaze, apa trebuie degazată atât termic cât şi condiţionată chimic prin agenţi de legare a oxigenului şi neutralizare a bioxidului de carbon. Prezenta publicaţie descrie mecanismul coroziunii dată de oxigen şi prezintă taninul şi dietilhidroxilamina DEHA, inhibitori organici incluşi în compoziţia produselor de tratare Hydro-X.

coroziunea cazanelor

Aceşti inhibitori se adresează în principal coroziunii datorate oxigenului. Prevenirea acţiunii corozive a bioxidului de carbon în conductele de abur şi condens prin utilizarea DEHA. Trebuie menţionat deasemenea că protecţia la coroziune nu este realizată doar de inhibitori ci şi de ceilalţi componenţi din produsele Hydro-X, cum ar fi : NaOH care alcalinizează apa protejând instalaţiile premergătoare cazanului, lignina şi taninul ambele implicate alături de fosfatul trisodic în protecţia la fragilitatea caustică. Nu trebuie neglijate nici produsele antiscalante întrucât coroziunea este favorizată sub depunerile de piatră. Procesul de prevenire a coroziunii trebuie deci privit global. În prezentul material insistăm însă asupra taninului şi DEHA acestea fiind direct legate de contracararea oxigenului.

 

 

DEHA - acţiunea de legare a oxigenului

Dietilhidroxilamina, sau DEHA, este un inhibitor de oxigen volatil care are şi efect de pasivizare a metalelor. Procesul de legare a oxigenului este complex implicând mai multe reacţii care pot fi sintetizate în următoarea formulă :

4(CH3CH2)2NOH + 9O2 —> 8CH3COOH+ 2N2 + 14H2O

O2În teorie 1,24 părţi DEHA reacţionează cu o parte oxigen, dar în exploatare o doză de 3/1 DEHA per O2 este recomandată. Acidul acetic rezultat în urma reacţiei este neutralizat de alcalinitatea apei (NaOH) din cazan, fiind ulterior eliminat prin purjare sub formă de acetat de sodiu. Cum cantitatea de oxigen din cazan este foarte mică rezultă că se formează o cantitate insignifiantă de acid acetic.

Viteza reacţiei cu oxigenul creşte cu : temperatura, valoarea pH-ului şi prezenţa de catalizatori.

DEHA este un compus foarte volatil şi va fi distribuit în conductele de abur şi condens continuându-şi efectul de inhibare a coroziunii de oxigen plus pasivizare şi în această parte a instalaţiei de abur. Ȋn faza volatilă, în circuitele de abur şi condens, DEHA se comportă ca o amină şi contribuie la neutralizarea condensului acid.

 

DEHA - efectul de pasivizare

Termenul de “pasivizare” descrie procesul prin care se formează pe suprafeţele de metal un film protector la coroziune. În cazul oţelului stratul protector este magnetita având o culoare neagră. Oţelul în contact cu apa începe să corodeze formând rugina Fe2O3 ( hematitul ) în care ionul de fier se află sub forma Fe3+ . DEHA reduce Fe3+ la Fe2+ cu formare de magnetită Fe3O4 după următoarea reacţie :

2(C2H5)NOH + 6Fe2O3 --> 4Fe3O4 + 4CH3COOH + 3H2O

MagnetitaReacţia are loc înainte ca oxidul de fier să fie detaşat de suprafaţa metalică.

Stratul de magnetită astfel format reprezintă o barieră deosebit de eficientă în calea atacului coroziv şi trebuie asigurate condiţii pentru a menţine calitatea şi durabilitatea acestuia.

Ȋn concluzie dacă avem un inhibitor de oxigen care realizează şi pasivizarea suprafeţelor atunci cu atât mai bine !

 

 

 

Taninul

Galo-taninul cu structura moleculară C76H52O46 a câştigat popularitate într-un larg spectru industrial în special în industria farmaceutică şi industria berii întrucât galotaninul a demonstrat funcţii superioare atât în legarea oxigenului cât mai ales în capacitatea sa de pasivizare a metalelor. Timpul de reacţie a galo-taninului este dependent atât de caracterul alcalin al apei cât şi de temperatură, fiind cu atât mai scurt cu cât temperatura este mai mare. Acesta este motivul pentru care galotaninul este utilizat în condiţionarea apei de alimentare a cazanelor de abur . Taninul reacţionează cu oxigenul astfel :

2C76H52O46 + O2 —> 2C76H50O46+ 2 H2O

Datorită acţiunii sale duble : leagă oxigenul şi pasivizează oţelul, galo-taninul în combinaţie cu alţi agenţi de alcalinizare, se utilizează ca produs de condiţionare a apei de cazan. Galo-taninul nu are nici o influenţă asupra conţinutului de săruri dizolvate în apa din cazan ( TDS ) şi implicit asupra gradului de purjare. Fiind testat cu efecte pozitive în tratarea apei la cazanele de abur din industria farmaceutică şi alimentară, este de aşteptat ca utilizarea galo-taninului să se extindă pe termen lung şi la cazanele de abur din alte industrii. Din punct de vedere ecologic galo taninul este ideal.

Depunerile datorate cristalizării

coroziunea cazanelor 2Carbonaţii şi sulfaţii de Ca şi Mg devin insolubili la temperatura din cazan şi formează piatră pe ţevi.

Tratamentul chimic are scopul de a face ca precipitatele insolubile ce se formează în cazan să devină hidratate, neaderente la suprafeţele cazanului şi uşor de eliminat prin purjare. Tratamentul Hydro-X cu polimeri organici : lignină, tanin, alginat de sodiu şi amidon, în combinaţie cu fosfat trisodic asigură acest deziderat.

 

 

 

Polimerii organici - acţiunea de dispersie

Polimerii naturali sunt utilizaţi de mult timp ca dispersanţi în tratarea apelor industriale. Scopul dispersanţilor este de a minimiza tendinţa particulelor de a se acumula şi adera la suprafeţele cazanului prin fluidizarea solidelor în scopul îndepărtării lor facile prin purjare. Acţiunea dispersanţilor se descrie astfel: atunci când particulele insolubile încep să se formeze şi sunt încă foarte mici, ele sunt încapsulate într-o manta organică, care le împiedică să crească sau să se combine între ele, evitând astfel formarea de depuneri aderente sau care au tendinţă de sedimentare rapidă. Dispersanţii aderă de cristalele în creştere. Prezenţa moleculei mari de polimer pe cristalul în formare afectează creşterea cristalină. Rezultatul constă în deformarea cristalizării şi repulsia particulelor coloidale formate în apa din cazan.

Eficacitatea polimerilor este dată de masa lor moleculară mare. Un tratament bun cu polimeri va transforma şlamul slab hidratat, granular şi adeziv într-un şlam uşor, pufos, puternic hidratat ce nu aderă la suprafeţele cazanului. Alginatul de sodiu este cunoscut pentru afinitatea sa pentru ionii bivalenţi de Ca++ şi “încapsularea” acestora prin gelaţie într-o structură hidratată. Acest tratament cu polimeri este completat cu fosfat trisodic dar într-o cantitate mult redusă faţă de tratamentul convenţional. Un exces sub 5 ppm fosfat în apa din cazan fiind suficient.

O acţiune particulară o are lignina. Molecula de lignină, pătrunde prin porii din piatră şi la atingerea ţevii fierbinţi expandează desprinzând piatra. Se îndepărtează piatra chiar în timpul operării cazanului acolo unde există gradient de temperatură.

Precipitarea cu fosfat a sărurilor de calciu

Temperatura ridicată din cazan are un dublu efect : descompune bicarbonatul de Ca în carbonat CaCO3 care cristalizează sub formă de piatră şi totodată face ca sulfatul de Ca (CaSO4) să devină insolubil acesta cristalizând deasemenea sub formă de piatră.

Tratamentul cu fosfat trisodic Na3PO4 schimbă tipul sărurilor de Ca :

3Ca(HCO3)2+2Na3PO4 = Ca3(PO4)2+6NaHCO3 -

3CaSO4 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2 + 3Na2SO4

Fosfatul de calciu Ca3(PO4)2 format este insolubil dar precipită sub forma unui şlam fiind neaderent la suprafeţe.

Precipitarea sărurilor de magneziu

Duritatea de Mg are un comportament diferit de a calciului. Tratarea cu fosfat trisodic duce la formarea de precipitat aderent care formeză depuneri pe ţevi. Fosfatul de magneziu este în consecinţă, nedorit. Din acest motiv un exces ridicat de fosfat are efect negativ.

Este preferabil ca Mg să precipite sub formă de silicat, iar dacă siliciul este insuficient, sub formă de hidroxid de magneziu Mg(OH)2. Ambele sunt precipitate neaderente şi pot fi eliminate prin purjare.

Depunerile datorate particulelor în suspensie şi a compuşilor fierului

Depunerile în cazane nu sunt cauzate numai de cristalizarea sărurilor de Ca şi Mg. Ele pot fi provocate şi de alte impurităţi din apă cu efect negativ similar depunerilor cristalizate.

Particulele în suspensie - necesitatea filtrării apei brute

FeDacă apa de alimentare nu este bine filtrată atunci în cazan vor pătrunde particule în suspensie. Evident, în cazan, concentraţia acestora creşte proporţional cu factorul de concentrare. Se formează şlam adiţional celui rezultat prin precipitarea durităţii. Aceste particule se aşează pe partea superioară a ţevilor cazanului în special în perioadele de staţionare. La repornirea arzătorului depunerile pot fi “coapte” şi aderă pe ţevi formând depuneri dense. Contracararea acestui fenomen se realizează printr-o bună filtrare a apei brute.

 

 

 

 

Compuşii fierului

Alături de celelalte impurităţi din apă, compuşii fierului creează depuneri în cazan similare pietrei. Sursele compuşilor de fier sunt : apa brută, dacă are conţinut ridicat de Fe ( >0,2 ppm ), coroziunea însuşi a cazanului sau condensul acid care returnează în cazan ionii de fier rezultaţi prin coroziunea conductelor şi a echipamentelor de schimb termic. Indiferent de sursă, ionii de fier generează compuşi care precipită ca depuneri insolubile: Fe2O3, Fe(OH)3FePO4. Din acest motiv trebuie aplicat un tratament cu polimeri precum : alginatul de sodiu, amidonul şi taninul, ce sunt evaluaţi experimental ca dispersanţi ai compuşilor fierului. Acţiunea de dispersie rezultă din adsorbţia polimerului pe suprafaţa particulelor compuşilor fierului schimbând sarcina electrică a acestora şi minimizând aglomerarea.