اکسیژن زدا

سیستم های دیگ بخار (بویلر) در فرآیند کاریشان با دو گاز اکسیژن و دی اکسید کربن محلول در آب ورودی به آنها مواجه هستند. وجود این گازها موجب ایجاد خوردگی در دیگ های بخار و سامانه های حرارتی میگردد و در بلند مدت دستگاه را از کار خواهد انداخت معمولا اکسیژن محلول در آب را به دو صورت فیزیکی و شیمیایی رفع می کنند. هوا زدایی مکانیکی و حرارتی از جمله روش های فیزیکی و استفاده از مواد شیمیایی مانند DEHA ، سولفیت سدیم ، کربوهیدروزاید و هیدرازین جزء روشهای شیمیایی حذف اکسیژن می باشد.

جداسازی اکسیژن با دستگاه گاز زدا

دستگاه گاز زدا (دی اریتور) با افزایش دمای آب قبل از وارد شدن آب به دیگ بخار میتواند بخش عمده اکسیژن موجود در آب را از آن جدا کند اما لازم است که بقیه اکسیژن از طریق مواد شیمیایی جدا و غیرفعال شود.

هوا زدایی شیمیایی (Scavenging)

اگر چه هوا زداهای مکانیکی و حرارتی قادر به حذف مقادیر قابل ملاحظه ای از اکسیژن محلول میباشد، لیکن باقیمانده اکسیژن محلول میباید توسط مواد شیمیایی حذف گردند.

بررسی مواد شیمیایی حذف کننده اکسیژن

مواد شیمیایی حذف کننده اکسیژن محلول در آب از ۷ نظر قابل بررسی میباشد:

1. واکنش با اکسیژن
2. پسیو نمودن سطح فلز غیر فعال نمودن
3. تجزیه شیمیایی Decomposition در اثر فشار و حرارت
4. فراریت یا نرخ پراکندگی Distirbution rate
5. جامدات محلول در آب
6. سمیت و محیط زیست
7. قیمت تمام شده برای مصرف کننده

سولفیت سدیم (Na2SO3)

اولین روش اکسیژن زدایی آب دیگ بخار که مورد استفاده قرار میگیرد و مکانیزم عملکرد آن به شرح ذیل میباشد:

Na2SO3 + O2 + Heat 2 Na2SO4

واکنش فوق با افزایش دما افزایش pH و وجود کاتالیست تسریع میگردد.

سولفیت سدیم هیچگونه خاصیت غیر فعال کردن سطح فلز از خود نشان نمیدهد.

جامدات محلول در آب بویلر(TDS)

سولفیت سدیم و سولفات سدیم در آب بویلر باقیمانده و موجب افزایش مقدار جامدات محلول در آب (TDS)  میگردند. در واقع با افزایش TDS ضریب غلظت دیگ در سطح پایینتری قرار گرفته نیاز به آب جبرانی بیشتر زیرآب بالاتر و اتلاف انرژی بیشتری خواهد بود. TDS بیشتر نیز احتمال Carry Over در دیگ را افزایش خواهد داد.

تاثیر سولفیت سدیم بر خوردگی دیگ بخار

سولفیت سدیم از خوردگی اکسیژن در مسیر آب ورودی تا دیگ جلوگیری میکند ولی تاثیری بر روی قسمتهای بعد از بویلر ندارد. سولفیت سدیم در صورت تجزیه به گوگرد و سولفور دی اکسید (SO2) تبدیل میگردد. با حل شدن SO2 در آب اسید سولفوریک تشکیل میشود که موجب خوردگی میگردد. سولفیت سدیم به دلیل عدم فراریت توانایی جلوگیری و یا کاهش خوردگی در قسمتهای بعد از دیگ را ندارد. همچنین محصول واکنش سولفات است که میتواند ایجاد نمکهای سولفات کرده و مشکل ساز شود. این ماده از سمیت بالایی برخوردار نمیباشد و از آنجا که فرار نیست در فاز بخار یا کندانس وجود ندارد و قابل تولید بخار مصرفی صنایع نساجی و غذایی میباشد.

چه مقدار سولفیت سدیم در دیگ بخار استفاده میشود؟

مقدار مصرف عمل سولفیت سدیم ۹۸ درصد به میزان ۸ قسمت سولفیت سدیم به ازای هر قسمت اکسیژن است. با این حال برای دیگهای فشار پایینتر از psi ۶۰۰ مقدار باقیمانده سولفیت سدیم بر مبنای s03 در آب دیگ بخار باید در محدوده 30ppm الی 50ppm حفظ گردد. معمولا در دیگهای بخار با فشار کمتر از psi 900 کاربرد دارد .

اکسیژن زدای هیدرازین

دردهه ۱۹۵۰ برای حذف اکسیژن به بازار معرفی گردید و از دهه ۶۰ به عنوان یک اکسیژن زدای موفق برای فشارهای بالا مورد عمومی قرار گرفت سرعت واکنش هیدرازین به افزایش دما pH آب و حضور کاتالیست نسبت مستقیم دارد.

تاثیر هیدرازین بر فلزات

هیدرازین یک پسیو کننده عالی برای سطح فلز میباشد به عبارتی موجب ایجاد مگنتیت Fe3O4 با ساختمان کریستالی چسبنده و متراکم بر روی سطح فلز می گردد این ماده به عنوان یک مانع بین آب و سطح فلز عمل مینماید و خطر خوردگی را به حداقل میرساند.

3 N2H4 +6Fe3O4 4NH3+N2

در صورت تجزیه شدن در اثر فشار یا حرارت به آمونیاک و ازت تبدیل میشود.

3N2H4+ Heat→ 4NH3+N2

اگر چه آمونیاک میتواند در حضور اکسیژن قطعات مسی و آلیاژهای آن را در مسیر آب خوراک دیگ یا کندانس مورد حمله قرار دهد لذا نرخ خوردگی را افزایش میدهد ولی مقدار کمی هیدرازین باقیمانده در سیستم برای اکسیژن نشت کرده، میتوان این مشکل را مرتفع نمود.

فراریت هیدرازین

نرخ پراکندگی نسبت در فاز بخار به فاز مایع میباشد به عبارتی به ازای هر 1PPm  هیدرازین موجود در فاز مایع ppm 8% هیدرازین در فاز بخار وجود دارد. میتوان نتیجه گرفت که امکان وجود هیدرازین در فواصل دورتر بعد از دیگ بخار وجود ندارد در صورتیکه آمونیاک به دلیل ضریب پراکندگی ۱۰ امکان وجود در فواصل دورتر را دارد .

• هیدرازین TDS آب را افزایش نمیدهد.
• این ترکیب سمی (سرطان زا) و آتش گیر میباشد و هیدرازین بی آب بسیار ناپایدار است.
• معمولاً هیدرازین در دیگ های با فشار 900 psi به بالا مورد استفاده قرار می گردد.

(Diethyl Hydroxyl Amine) DEHA

در سال ۱۹۸۱ برای استفاده در سیستم های دیگ بخار به بازار عرضه گردید.

4 (C2 H5)2 NOH+ 902→ 8CH3COOH + 2N2 + 6H2O

چنانچه هیدروکسید در آب دیگ وجود داشته باشد اسید استیک تشکیل شده خنثی و به صورت استات سدیم توسط زیر آب خارج میگردد.

رابطه سرعت واکنش DEHA با اکسیژن

سرعت واکنش DEHA با اکسیژن با افزایش دما pH و حضور کاتالیست نسبت مستقیم دارد. DEHA در فشار حدود 21 بار شروع به تجزیه شدن می نماید. در اثر تجزیه DEHA دو دی الکیل آمین ،

الف ) دی اتیل آمین و

ب) اتیل متیل آمین

و همچنین آمونیاک تشکیل میگردد که این محصولات حاصل از تجزیه باعث افزایش pH در فاز کندانس گردیده و مقدار مصرف مرفولین را بطور جزیی کاهش میدهد.

میزان فراریت DEHA

به لحاظ فراریت، DEHA مانند دیگر آمینها خیلی فرار بوده و نرخ پراکندگی16/2 را داراست لذا همراه فاز بخار به مراحل بعد از بویلر رفته موجب ممانعت از خوردگی اکسیژن محلول می.گردد نرخ پراکندگی ۱۶ برابر DEHA نسبت به هیدرازین موجب پسیو شدن بهتر مناطق بعد از بویلر توسط آن میگردد.

سمیت DEHA

Dermal LD50- 1300 mg/kg for Rabbits

میزان مصرف استاندارد DEHA

DEHA معمولاً با غلظت ۸۵ درصد ارائه میگردد مقدار مصرف عملی آن در دیگ های بخار حدود 3/3 قسمت به ازای هر قسمت اکسیژن می باشد.

HDMA معمولا به عنوان جانشین فنی مناسب برای سولفیت سدیم تا فشارهای 1100PSI  توصیه می گردد.

در انتخاب ماده شیمیایی جاذب اکسیژن در آب، پارامترهایی مثل سرعت واکنش، دما، فشار عملیاتی، زمان ماند، pH آب خوراک و … . متناسب با صنعتی که در آن اکسیژن زدا استفاده میشود اهمیت دارد.

کاربوهیدرازید چیست؟

کاربو هیدرازید ترکیب شیمیایی با فرمول(N2H3) OC  است. جامد سفید محلول در آب است. با ذوب شدن تجزیه میشود. تعدادی از کرباسیدها شناخته شده اند که در آن یک یا چند گروه N-H با اتمهای دیگر جایگزین می شوند. آنها به طور گسترده ای در داروها علف کشها تنظیم کننده های رشد گیاهان و رنگ های گیاهی به کار برده میشوند.

این ترکیب با استفاده از واکنش اوره با هیدرازین تولید میشود:

OC (NH2) 2+2 N2H4 OC (N2H3) 2 + 2 NH3

همچنین میتواند توسط واکنشهای دیگر پیش ماده – C1 با هیدرازین مانند استرهای کربناته تهیه شود. این را می توان از فوزژن تهیه کرد اما این مسیر باعث تولید نمک هیدرازینیم [N2H5Cl] میشود اسید کرباسیک نیز یک پیش ماده مناسب است. آنها می توانند از چگالش اسید کربنیک با هیدرازین استخراج شوند. کاربوهیدرازید ساده ترین کاربازید است دیفنیل کربازید به عنوان یک معرف مورد استفاده قرار می گیرد.

ساختار کاربوهیدرازید

مولکولی غیر مسطح است. تمام مراکز نیتروژن حداقل تا حدودی هرمی است که نشان دهنده ضعیف شدن پیوند C-N است. فاصله  C-Nو C-O به ترتیب برابر36/1 و 25/1A است.

حذف اکسیژن با کاربو هیدرازید

کاربو هیدرازید برای حذف اکسیژن در سیستم های دیگ بخار استفاده میشود و از خوردگی جلوگیری می کند. ماده پیش مناسب به پلیمرها کاربوهیدرازید را میتوان به عنوان سختیگیر برای رزین های نوع اپوکسی استفاده کرد.

کاربوهیدرازید چه خطراتی دارد؟

گرمایش کاربو هیدرازید ممکن است منجر به انفجار شود. کاربو هیدرازید در صورت بلعیده شدن تحریک چشم، سیستم تنفسی و پوست مضر است. کاربو هیدرازید برای موجودات آبزی سمی است.

محلول اکسیژن زدا میتره

انتخاب ماده اکسیژن زدای مناسب به شرایط عملیاتی بویلر بستگی دارد. همچنین جهت کسب اطلاعات بیشتر به صفحه محصولات شرکت آبریزان و قسمت اکسیژن زدا مراجعه نمایید. در ادامه محلول های اکسیژن زدای تولیدی شرکت آبریزان معرفی گردیده اند: