روش های پیشگیری از تشکیل رسوب
مهم ترین روش برای پیشگیری از تشکیل رسوب، بهبود كيفيت آب مصرفي در صنایع گوناگون است. این روش به صورت های مختلف ته نشيني، صاف کردن، هوازدايي، روغن زدايي، استفاده از روش زير آبکشی و نرم کردن آب مصرفی، انجام می شود. روش هاي فيزيكي براي بهبود كيفيت آب در تجهيزات و دستگاه هاي فرايندي صنايع، همانند صنایع نفت، گاز و پتروشیمی از اهميت زيادي برخوردار هستند. در ادامه، پیرامون هر کدام از این روش ها توضیح مختصر ارائه می گردد:
1 ته نشيني
مرحله اول زلال سازي آب، روش ته نشيني است. در اين روش با استفاده از حوضچه هاي ته نشيني، غلظت گل و لاي، لجن و مواد معلق در آب را كاهش می دهند و یا اينكه آب را با سرعت كم از مخازن بزرگ عبور داده آن را زلال می کنند. عمل ته نشيني بيشتر براي آب هاي گل آلود مناسب است.
2 صاف كردن
معمولاً عمل صاف كردن بايد بعد از ته نشيني انجام گيرد تا ذرات معلق باقيمانده حذف شوند. صافي هاي صنعتي از لايه هاي شنی ريز دانه بندي شده تشکیل شده اند و از بالا به پايين درشت تر می شوند. آب از بالا وارد و از پايين خارج می گردد. آب می تواند با استفاده از وزن خود یا تحت فشار، صاف شود ولی در صنعت، صافي های تحت فشار، بيشتر مورد استفاده قرار می گيرند.
معمولاً مصالح صافی ها، ماسه و از جنس سنگ سیلیس با درجۀ خلوص 98 % می باشد. اندازه دانه ها از 0.35 تا 1 میلی متر می باشد. این اندازه کوچک، موجب جداسازی تمامی مواد معلق در سطح صافی می گردد، به علاوه ممکن است لایه ای ریز زیستی در سطح مشترک تماس بین آب و شن به وجود آید. کف صافی ها را معمولا از مواد پلاستیکی می سازند و در هر مترمربع آن، 60 تا 90 عدد لوله (نازل) پلاستیکی برای خروج آب صاف، قرار داده می شود. انتهای آنها داخل آب صاف شدۀ زیر صافی قرار می گیرد.
3 هوازدايي
بخش اعظم گازهاي خورندۀ محلول در آب مثل CO2 و اكسيژن را می توان از طريق هوازدايي حذف كرد. گرم كن هاي باز 1 براي هوازدايي آب برای توليد بخار با فشار كم مناسب است. اما اگر بخار با فشار بالاتر از 27بار مورد نياز باشد معمولا گرم كن هاي هوازدا از نوع افشان هاي 2 به كار برده مي شوند.
هوازدایی به دو روش فیزیکی و شیمیایی صورت می گیرد. در روش فیزیکی، حذف اکسیژن و کربن دی اکسید را می توان به وسیله حرارت دادن آب انجام داد. این کار باعث کاهش تمرکز اکسیژن و کربن دی اکسید در فاز مایع شده، گازهای محلول در آب، از فاز مایع به سمت فاز گازی خارج می شوند. هوازدایی فیزیکی، اقتصادی ترین روش هوازدایی است. این کار در نقطه جوش آب و در فشار درونی هوازدا انجام می شود. هوازداها می توانند تحت فشار و یا در فشار خلأ هم کار کنند. در روش شیمیایی هوازدایی، با استفاده از موادی مانند سدیم سولفیت و یا هیدرازین، گاز اکسیژن حذف شده، ترکیباتی مانند سدیم سولفات و یا نیتروژن و آب تولید می شوند.
نکات:
به علت فرار بودن CO2 و تخريب حرارتي كربنات، pH آبي كه هوازدايي شده حدود 8.5-9.5 است.
غلظت بی كربنات ورودي به ديگ هاي بخار را بايد تا حد امكان نگاه داشت زيرا علاوه بر تشكيل رسوبات كربناتی، باعث كاهش غلظت CO2 مي گردد.
اکسیژن حل شده در آب سبب اکسید شدن فلز می گردد. این نوع خوردگی در دمای بالاتر از 60°C شدت یافته، در مدت زمان کوتاهی باعث سوراخ شدن لوله ها و مخازن می گردد.
چنانچه گاز کربنیک ناشی از تجزیه ی بیکربنات های موجود در آب، به کمک هوازدا از آب تغذیه دیگ بخار خارج نگردد، خوردگی خطوط لوله اتفاق خواهد افتاد.
رسوباتی همانند Fe2O3 و Fe3O4 که حاصل محصولات خوردگی فلزاتی هستند، نوع دیگری از رسوب ها می باشند.
4 روغن زدایی
طراحی انواع جداکننده های آب روغن (چربی گیرها) براساس اختلاف چگالی استوار می باشد. چربی گیرهای ثقلی معمولاً برای زدودن و حذف روغن، گریس و نفت به کار می روند. بنابراین در عمل، بازده جداکنندۀ ثقلی بستگی به طراحی دقیق هیدرولیکی جداکننده و زمان ماند آب دارد.
سامانه چربی گیر API در واقع یک جداکنندۀ روغن ازآب می باشد که تحت استانداردهای API طراحی شده است. این سامانه به طور وسیعی در تصفیه خانه ها و بسیاری از واحدهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد.
5 زيرآبکشی
عملیات زیرآبکشی عبارت است از خارج ساختن آب سیر شده از مواد معلق و نمک های محلول از دیگ بخار. آبی که به این طریق از دیگ بخار خارج می گردد به وسیله آب تغذیه ای جدید که دارای مواد محلول کمتری است، جبران می شود.
6 نرم کردن آب
نرم کردن آب به معنی کاهش یون های کلسیم و منیزیم است که به دو روش ته نشینی شیمیایی و استفاده از رزین های تبادل یونی صورت می گیرد. از روش هاي دیگر پیشگیری از رسوب گذاری در سامانه هاي حرارتی می توان به تزريق اسيد، بهسازي با جريان هاي جانبي و استفاده از مواد بازدارنده شيميايي، اشاره کرد.
روش های تبادل یونی، براساس تبادل برگشت پذیر یون ها بین محلول و یک فاز جامد استوار است. فاز جامد درآب، غیر محلول بوده، دارای گروه هایی به صورت بنیان اسیدی یا بازی است. این بنیان ها عوامل اصلی تبادل یون هستند. رزین های تبادل یونی، منشأ آلی دارند و از پلیمرهای با وزن ملکولی زیاد تشکیل شده اند. تبادل گروه های یونی، شامل دو گروه آنیونی و کاتیونی هستند. به عنوان مثال و برای روشن تر شدن واکنش های تبادل یونی، رزین های اسیدی و بازی را به صورت H R و OH R در نظر بگیرید. طبق واکنش های زیر یون های سدیم و کلرید با یون های هیدروژن و هیدروکسید مبادله می شوند.
Na + HCl H + NaCl → R R
Cl + H2O OH + HCl→ R R
