Buhar Kazan Sistemlerinde Karbonik Asit- Düşük Ph Korozyonu ; Oluşumu, Sonuçları, Önleme Yöntemleri


Resim1 – Karbonik Asit - Düşük pH Korozyon Görünümü

Karbonik Asit - Düşük pH Korozyonu Nedir , Nerede ve Nasıl Oluşur ;

Buhar üretim sistemlerinde Karbonik Asit (H2CO3) - düşük pH korozyonu özellikle kondens dönüş sisteminde etkili olmaktadır. Korozyonun oluşma mekanizması ise kazan besi suyundaki çözünmüş karbondioksitin (CO2) buhar fazına geçmesi ve akabinde kondens hatlarında su buharı ile reaksiyona girerek KarbonikAsit (H2CO3) oluşturması ve buna bağlı olarak kondens pH değerlerinin ideal pH olan 8.2 nin altına düşerek asidik korozyon olması şeklindedir. Karbonik Asit- Düşük pH korozyonunun göstergesi Resim 1 de görüldüğü gibi boru et kalınlığının incelmesi şeklindedir.

Besi suyundaki çözünmüş karbondioksit degazörde termik olarak tamamıyla atılabilse dahi, besi suyundaki alkaliniteyi oluşturan bikarbonatlar (HCO3) buhar kazanında yüksek ısı sonucunda kırılarak , hidroksit ( OH ) ve karbondioksit ( CO2 ) açığa çıkarmaktadır. Bu kırılma sonrasında ortaya çıkan Hidroksit ( OH ) iyonları kazan suyunda kalarak kazan suyu pH

değerini yükseltirler. Karbondioksit (CO2) ise buhar ile taşınarak buhar ve özelliklede kondens dönüş hatlarında aşağıdaki mekanizmalar ile korozyona sebebiyet verir.
Oluşum mekanizması aşağıdaki şekildedir .
2HCO3 + ısı à CO3 + CO2 ­ + H2O CO3 + H2O + ısı à 2OH + CO2 ­
CO2 + H2O à H2CO3 (KarbonikAsit)


 
Fe + 2H2CO3à Fe(HCO3)2 + H2 ­
Karbonik Asit – Düşük pH korozyonu , kazan besi suyundaki oksijenin tamamıyla termik ve/veya kimyasal olarak giderilememesi ve/veya kondens dönüş sistemine ya direkt olarak hava girişi yada kondens dönüş suyuna oksijen yönünden zengin karışımların meydana gelmesi ile çok daha fazla artarak devam eder.
4Fe(HCO3)2 + O2 à 2Fe2O3 ¯ + 8CO2 ­ + 4H2O
Oksijenin ortama dahil olması ile mekanizma kendi başına işler ve aşırı şekilde karbondioksit açığa çıkarak, oksijensiz ortama göre 3-8 kat daha fazla korozif etki gösterir
Düşük pH oluşumunun diğer sebepleri ise aşağıdaki gibi sıralanabilir .
  • Kazanda kullanılan kimyasalların yüksek basınçta kırılması sebebi ile pH değerinin düşmesine sebebiyet verecek olan inorganik ve/veya organik asitlerin açığa çıkması.
Örneğin oksijen tutucu olarak kullanılan Sodium sülfit/bisülfit 40 bar üzerinde kırılmaya başlayarak Hidrojen sülfür(H2S) ve kükürtdioksit (SO2) ortaya çıkması.
Na2SO3+H2O+ısı------ 2NaOH+SO2
4Na2SO3+2H2O +ısı---- 3 Na2SO4+2NaOH +H2S
  • Prosesten kaynaklanan kaçaklar vasıtası ile pH değerinin düşmesine sebebiyet verecek olan inorganik ve/veya organik asitlerin açığa çıkması.

Karbonik Asit-Düşük pH Korozyonunun Genel Etkileri Nelerdir ;

Buhar Kazanı ve Kondense Sistemlerinde Karbonik Asit – Düşük pH korozyonu meydana gelmesi sebebi ile aşağıdaki ana başlıklarda verilen problemler sırası ile meydana gelmeye başlayacaktır .

-Öncelikle kondens dönüş sistemi ile buharın kullanıldığı tüm ekipmanlarda Karbonik Asit- düşük pH korozyonuna bağlı korozyon oluşumu ve sonucunda metal yüzeylerde et
kalınlığının azalması şeklinde oluşan deformasyonların meydana gelmesi ,
-Korozyon ürünlerinin kazana taşınması ve kazanlarda metal oksit oluşum riskinin artması,
-Kondens dönüş, Kazan besi, kazan ve buhar sistemleri ile birlikte buharın kullanıldığı tüm ekipmanların korozyona bağlı deformasyona uğraması ,
- Kondens suyu ve Buhar kayıpları,
-Program dışı duruşlar ve üretim kayıpları,
-Tamir ve bakım giderlerinin artışı,
-Üretim, bakım ve genel işletme maliyetlerinin artışı,


 

Karbonik Asit – düşük pH Korozyonunun Buhar ve Enerji Maliyetleri Üzerindeki Etkileri ;

Spirax-Sarco tarafından yapılan ve aşağıda verilen çalışmadan da görülebileceği üzere Buhar ve Kondense sisteminde meydana gelen korozyon sebebi ile oluşacak olan kaçaklardan çok yüksek miktarda enerji kayıpları meydana gelmektedir .
Aşağıda verilen örnekte belirtildiği gibi, 6 bar basınçta çalışan buhar sisteminde oluşan korozyon sonucu ortaya çıkan toplamdaki 7,5 mm lik bir buhar kaçağı saatte 110 kg buhar kaybına sebebiyet vermekte olup bunun karşılığı olarak da yıllık (8400 saat/yıl çalışma süresi) 110 ton Kömür, 70000 Litre FuelOil veya 700 000 kWh doğal gaz kaybına ve 924 ton su kaybına yol açmaktadır .


 

Karbonik Asit – Düşük pH Korozyonun Önlenmesi ;

Karbonik Asit-Düşük pH korozyonunun önlenebilmesi için öncelikle ilave su olarak daha düşük alkalinite içeren ( Dealkalize Su , Reverse Osmose Suyu , Demineralize Su ) kullanılabilir, Degazör vasıtası ile suyun içeriğinde bulunan çözünmüş Karbondioksit (CO2) termik olarak atılabilir ve/veya buhar ve özellikle de kondens dönüş hatları düşük pH korozyonuna dayanıklı ( paslanmaz ) malzemeden yapılabilir .
Bununla birlikte Nötralize Aminler, Film Yapıcı Aminler, Amin İçermeyen Film Yapıcılar veya bu ürünlerin çeşitli karışımları kullanılarak düşük pH korozyonu önlenebilir .
  1. İlave Su / Besi Suyu Arıtma Uygulamaları
    • Suyun yapısındaki alkalinitenin giderimi ( Dealkalize/RO/Demin. sistemleri )
    • Suyun yapısındaki çözünmüş gazların giderimi ( Degazör sistemleri )
  2. Kimyasal Şartlandırma Uygulaması
    • Nötralize Aminlerin Kullanımı
    • Mono/Poli Film Yapıcı Aminler ve Amin İçermeyen Film Yapıcı Ürünler
  1. Alkalinitenin Giderimi ;
Buhar kazanlarında kullanılan ilave su içeriğindeki alkaliniteyi oluşturan bikarbonatlar (HCO3) ve karbonatlar (CO3) buhar kazanında yüksek ısı sonucunda kırılarak , hidroksit ( OH ) ve karbondioksit (CO2) açığa çıkarmaktadır. Karbondioksit (CO2) ve buna bağlı olarak KarbonikAsit (H2CO3) oluşumuna sebebiyet vermektedir .
Bu oluşumların meydana gelmesinin önlenmesi için ilave sudaki alkalinite Dealkalizasyon sistemleri , Reverse Osmosis Sistemleri veya Deminerilizasyon sistemlerinin kurulumu ve uygun şartlarda işletilmesi vasıtası ile Alkalinitenin giderilmesi ile önlenilebilecektir.


 
  1. Karbondioksitin Termik Giderimi ;
Kazan besi suyundaki çözünmüş karbon dioksitin çok büyük miktarı Degazör
(Dearator) sistemleri vasıtası ile termik olarak giderilmelidir . Bu işlem kazan besi suyunun Degazör kulesinde düşük basınçtaki buhar ile ani olarak ısıtılarak , kazan besi suyu
sıcaklığının, karbondioksitin (CO2) su içindeki çözünürlüğünün azaldığı 102 C ve üzerine
çıkarılarak besi suyundaki çözünmüş karbondioksitin (CO2) gaz fazına geçirilmesi ve degazör içindeki artı basınç (0.2-0.5 bar) vasıtası ile degazör kulesi üzerindeki havalık vasıtası ile
oksijenin de atmosfere atılması ile sağlanmaktadır .


 
  1. KarbonDioksit(CO2) ve KarbonikAsitin (H2CO3) Nötralize Aminler İle Nötralisazyonu ;
Kazan besi suyu ile birlikte gelen bikarbotların (HCO3) kazan içerisinde ısının etkisiyle kırılması sonucu ortaya çıkan karbondioksit(CO2) ile kasan besi içeriğinde bulunan ve degazörden bakiye kalan karbondioksit (CO2) Nötralize Aminler bağlanarak karbonik asit oluşumu önlenmeli ve nötralize aminlerin katkısı ile buhar ve kondens dönüş suyu pH değerleri korozyon oluşumu açısından güvenli bölge olan 8.2 – 9.5 aralığına çekilmelidir.
Genel olarak en yaygın şekilde kullanılan nötralize aminler MORFOLİN , SİKLOHEGZALAMİN , DİETHİLETHANOL AMİN , ETHANOL AMİN , AMİNOMETİLPROPONAL
olarak sıralanbilir .
Bununla birlikte Amonyak da karbondioksit(CO2) ve karbonikasit (H2CO3) nötralisazyonun da sıkça tercih edilen bir ürün olup , bakır(Cu) üzerindeki yüksek korozyon riski sebebi ile Buhar ve Kondens sisteminde bakır ve/veya bakır alaşımlarının kullanıldığı durumlarda kullanımına dikkat edilmelidir.



Nötralize amin seçiminde dikkat edilmesi gereken önemli kriteler, gıda proseslerine uygunluğu (NSF - G6 ve FDA belgeleri ve limitleri ) , 1 ppm Karbondioksit için gerekli olan amin miktarı, buhar fazına geçme oranı (distribution ratio) , nötralisazyon kapasitesi, baziklik sabiti olarak sıralandırılabilir. Nötralize amin içerikli ürünlerde, buhar fazına geçme oranı (distribution ratio) farklı en az iki Nötralize amin bulunduğuna dikkat edilmelidir, zira bu sayede işletmelerdeki kısa-orta ve uzun mesafeli buhar ve kondens hatlarında eşit şekilde korozyon koruması sağlanabilecektir.
Nötralize amin kullanımında dikkat edilmesi gereken diğer önemli bir husus ise Süt ve Süt Mamülleri üretimi veya Süt ve Süt Mamüllerinin üretim esnasında kullanıldığı durumlarda Aminlerin Süt ve Süt Mamülleri ile reaksiyona girerek kanserojen NİTROSAMİN bileşenleri oluşumuna sebebiyet vermesidir.
Bununla birlikte FDA listelerinde olmasına rağmen Siklohexilamin nötralize amin ürünlerinin içeriğinde %5 konsantrasyondan fazla kullanıldığı durumlar için , Avrupa birliğinin 1 Haziran 2009 tarihindeki ilgili yazısı ile doğurganlık ve üreme üzerindeki zararlı ve geri dönüşü olmayan negatif etkilerinden dolayı R62/H62/H361F Cat3 sınıfına alınmış olup , özellikle Gıda ve İlaç sektöründe kullanımı sırasında bu durum dikkate alınmalıdır.

 
H361 Doğmamış çocukta hasara yol açma veya üremeye zarar verme şüphesi var <biliniyorsa özel etkisini belirtin> <başka hiçbir maruziyet yolunun zarara neden olmadığı kesin olarak kanıtlanmışsa maruziyet yollarını belirtin>.

Özellikle Gıda ve İlaç endüstrileri için bu sınıftaki ürünleri tedarik eden firmalardan kesinlikle ürün ile ilgili NSF – G6 belgesi istenmelidir.

KarbonikAsit–Düşük pH Korozyonunun Film Yapıcı Kimyasallar İle Önlenmesi ;

Bu işlem için metal yüzeylerde koruyu film tabakası oluşturarak buhar ve kondens içeriğindeki karbonik asidin ve diğer tüm korozif etmenlerin metal yüzeylere temasını engelleyerek korozyon oluşumunu önlemek için kullanılan ürünlerdir .

Bu tür ürünler Degazör sistemi bulunan ve Degazör vasıtası ile kazan besi suyundaki oksijenin 100 ppb (0.1 ppm) altına düşürüldüğü işletmelerde efektif olarak kullanılabilmektedir. Kazan besi suyundaki çözünmüş oksijen seviyesinin 100 ppb (0.1 ppm) in üzerine çıkma ihtimali olan işletmelerde tek başına kullanımı tavsiye edilmemekle beraber ve oksijen tutucu ürünler ile kombine şekilde kullanımı korozyon oluşumunun önlenmesi açısından maksimum performans göstermektedirler . (bknz.2011 yılı NACE Kongre Notları)



Kurumsal firmaların ürettiği, orta ve yüksek basınçlı buhar ve türbin sistemlerine uygun poliamin içerikli film yapıcı ürünler, kullanılarak ilaç ve gıda sektöründe NSF ve KOSHER belgeli FDA normlarına uygun amin içeren film yapıcı ürünler tercih edilmelidir.

Film Yapıcı Mono/Poli Aminler ; Kazan Besi, Buhar ve kondens hatlarının korozyona karşı korunmasında kullanılan film yapıcı aminler oktadesilamin, soyaaminler ve poliaminlerdir. Film yapıcı aminler uzun zincirli, yüksek molekül ağırlığına sahip alifatik moleküllerdir. Molekülün bir ucu hydrophobic (suyu istemeyen), diğer ucu ise hydrophilic (suyu isteyen) özelliktedir.
Film yapıcı aminlerin çalışma prensibi metal yüzeylerde koruyucu bir bariyer film oluşturarak metal yüzeyler ile suyun/buharın temasını kesmektedir.



Amin İçermeyen Film Yapıcılar ; Amin içermeyen film yapıcılar özellikle Süt ve Süt ürünleri sektörü için geliştirilmiş ürünler olup , süt ve süt ürünleri ile temas ettiğinde kanserojen bileşikler oluşturabilen , Amin (N kökü ) kökleri ürün içeriklerinde bulunmamaktadır . Bu ürünlerinde çalışma prensibi metal yüzeylerde koruyucu bir bariyer film oluşturarak metal yüzeyler ile suyun temasını kesmektedir.

Amin içermeyen film yapıcıların seçiminde de özellikle gıda sektöründe kullanım izni olup olmadığı (NSF belgesi ) ve kullanım limitleri dikkate alınmalıdır.
Özetleyecek Olur İsek ;
  1. KarbonikAsit – Düşük pH korozyonu kazan besi suyundaki çözünmüş karbondioksit (CO2) ve Alkalinitenin yeterince giderilememesi sebebi ile meydana gelmektedir . Bununla birlikte kazan şartlandırmasında kullanılan ürünlerin yüksek ısı vasıtası ile asidik ürünlere kırılması ve/veya kondens dönüşlerine meydana gelen karışımlar vasıtası ile kondens dönüş pH
değerlerinin düşmesi de bu tür korozyona sebebiyet vermektedir.
  1. Karbonikkorozyonu özellikle kondense dönüş ve buhar sistemi başta olmak üzere tüm kazan ve kondense sistemi ile buharın kullanıldığı ekipmanların tamamını etkilemektedir .
  2. Kazan besi suyundaki çözünmüş karbondioksit ve alkaliniteden kaynaklanan karbonikasit- düşük pH korozyonunun önlenmesi için ilave sudaki alkalinitenin giderimi için Dealkalisazyon, Reverse Osmosis veya Deminerilisazyon sistemleri kullanılmalı , kazan besi suyundaki çözünmüş karbondioksitin gidermi için ise Termik/Vakum Degazörler ve Nötralize Aminler ,
                       Film Yapıcı Aminler ve/veya Amin İçermeyen Film Yapıcı ürünler kullanılabilir.
  1. Nötralize Aminler , Film Yapıcı Aminler ve/veya Amin İçermeyen Film Yapıcı ürünlerin seçiminde tüm yasal gereklilikler (FDA,NSF,KOSHER vb) , gıda proseslerine uygunluğu (NSF - G6 ve FDA belgeleri ve limitleri ) , Çevre ve İnsan sağlığına etkileri (KANSEROJENİTE) , 1 ppm Karbondioksit için gerekli olan amin miktarı, buhar fazına geçme oranı (distribution ratio) , nötralisazyon kapasitesi , baziklik sabiti vb teknik özellikler dikkate alınmalıdır .

 

Son Eklenen Blog Yazıları

KATEGORİLER

KURUMSAL

MÜŞTERİ HİZMETLERİ

PlatinMarket® E-Ticaret Sistemi İle Hazırlanmıştır.