Endüstride Su İyileştirmesi

SU ŞARTLANDIRMA KİMYASALLARI

SU ŞARTLANDIRMADA ENDÜSTRİYEL UYGULAMALARIMIZ

  • Buhar kazanı suyu ve kondens hatları iyileştirmesi
  • Soğutma kulesi, ısı değiştiriciler, kapalı devre dolaşım suyu iyileştirmesi
  • Kullanma suyu ve yüzme havuzu iyileştirmesi
  • Atık su arıtılması
  • Ön arıtım

ENDÜSTRİDE SU İYİLEŞTİRME

Buhar içerdiği yüksek enerji nedeniyle ısı transferinde geniş oranda kullanılır. (buharlama ısısı: 540 cal/gr) aynı zamanda ucuzdur ve kolayca pompalanır.

Su soğutma aracı olarak da geniş ölçüde kullanılır.

Su universal solventtir. Çözünmüş durumda bazı gazları (02, Co,) ve kimyasalları (Ca, Mg, Na, Fe gibi katyonlar ve Co,. HCO3 CL, SOİ gibi anyonlar) ve askıda katı maddeleri içerir. Su içinde mikro-organizmalar da bulunur.

İLERİ SU İYİLEŞTİRME TEKNOLOJİSİNİN HEDEFLERİ

Isı iletim yüzeylerini temiz tutarak ısı iletiminin tam ve etkin olmasını ve enerji tasarrufu sağlamak.

Korozyonu önlemek.

Sistem ömrünü uzatmak bakım masraflarını azaltmak.

Isı transferinin eksik olmasından dolayı soğutma ve/veya ısıtmanın yetersizliği ürün kalitesine etkileyebilir, üretim kaybı artabilir. Belirtilen nedeni gidererek kaliteyi arttırmak, ürün maliyetini düşürmek.

İşçi, insan sağlığını tehlikeye atmamak.

Çevreyi korumak.

Su ihtiva ettiği bu safsızlıklar nedeni ile buhar üretiminde kullanıldığı sistemlerde başlıca şu problemleri doğurur;

  1. Kabuk (scale) kabuk ısı iletimini düşürerek enerji harcamalarını arttırır. Buhar kazanlarında alev borularının aşırı ısınmasına, metal yorgunluğuna ve bunun sonucunda da delinmelere yol açabilir. Soğutucularda soğutma hızını düşur,
  2. Tortu ve birikintiler tıkanmalara sebep olur. Blöf ihtiyacını arttırır. Enerji ve yakıt harcamalarını yükseltir.
  3. Korozyon, Korozyon, elektro-kimyasal reaksiyonlar sonucu metalin bileşik haline dönüşmesine ve kaybına sebep olur Korozyon sonucu delinmeler görülür. Korozyon nedeni, çözünmüş oksijen, suyun asidik olması, mikroorganizmalar ve yüzeylerdeki birikintilerin oluşturduğu elektrik potansiyel farkıdır. Korozyonla oluşan metal oksitleri tortu oluşturarak tıkanmalara neden olur. Sistemin yararlı ömrünü azaltır. Bakım ve yatırım masraflarını artırır.
  4. Buhar safsızlıklar taşır. Kullanıldığı yerlerde sorun yaratır.
  5. Mikrobiyolojik üremenin durdurulması

Mikro organizmalar ve bakteriler, özellikle soğutma kulelerinde etrafa saçılan su zerrecikleri ile atmosfere ve solunum yoluyla insanlara geçerek hastalıklara yol açarlar. Örneğin; lejyon hastalığı.

Yukarıda açıklanan sorunları gidermek su iyileştirme olarak tanımlanır.

KİMYASALLAR

Kışır önleyiciler
Kışır sökücüler
Korozyon önleyiciler
Bakteri üremesini önleyiciler
Çöktürücüler
Yüzdürücüler
Reçineler
Temizleyiciler

EKİPMANLAR

Dozlama üniteleri
Otomatik blöf sistemleri
İyon değiştiriciler
Yumuşatıcılar
Ters osmoz
Test ve analiz kitleri

SERVİS

Su iyileştirme programı yönetimi
Danışmanlık
Personel eğitimi
Kimyasal analiz ve sonuçları yorumlama
Çözüm bulma
SU-iyilestirme
Buhar Kazanım Kabuk Oluşumu Sonucu Isı İletiminin Düşmesi ve Maliyeti

İki etapta yapılır;

  • Su kazana girmeden önce yapılan iyileştirme: Ön arıtım
  • Besi suyuna yapılan iyileştirme: Kazan içi iyileştirme

KABUK OLUŞUMU NEDENİYLE VERİM KAYBI

KABUK KALINLIĞI

0,035 mm
0,08 mm
0,24 mm

VERİM KAYBI

5,4 %
7,2 %
15,0 %

ENDÜSTRİDE SU İYİLEŞTİRMESİ

Ön Arıtım

  • Filtrasyon (süzme): Suyun askıda katı maddelerden arındırılması.
  • Suyun yumuşatılması: Suya sertlik veren kimyasallar kalsiyum ve magnezyum tuzlarıdır. Su katyon değiştirici reçineden geçirilirse, kalsiyum ve magnezyum tuzlan sodyum tuzlarına dönüşür. Sodyum tuzlarının çözünürlükleri, kalsiyum ve magnezyum tuzlarına kıyasla çok yüksek olduğundan, kabuk oluşma ihtimali azalır.

2R-Na + CaCO3         R-Ca + Na2CO3

Reçine tuzla ters yıkanarak, ilk haline dönüştürülür.

2R-Ca + NaCL       R-Na + CaCL2

  • Alkalitenin giderilmesi: Karbonat ve bikarbonat anyonları kazan şartlarında karbon dioksit oluşturur. Bu da karbonik aside dönüşür ve ciddi korozyon sebebidir.

HCO3 H20 + CO,

H20 + CO2H2CO3

Zayıf asit katyon değiştirici reçineler ve/veya kuvvetli baz anyon değiştirici reçineler kullanılarak alkalite (karbonat ve bikarbonat) tutulur. Yumuşatma, kalsiyum ve magnezyum katyonlarının sodyum katyonu ile değiştirilmesi olup suyun iletkenliği değişmez. Enerji tasarrufu açısından blöfü ve kimyasal harcamasını azaltmak amacıyla dealkalize işlemi gerekir.

  • Çözülmüş gazların giderilmesi (degasification): Oksijen ve karbon dioksit korozyon nedeni olduklarından degazörde uzaklaştırılır. Uzaklaştırılamayan CO2 ve O, kimyasallar ile tutulur.

SİSTEM İÇİ İYİLEŞTİRME : (Besi suyuna yapılan iyileştirme)

Ön arıtım sisteminin olmaması, etkin çalışmaması, her hangi bir şekilde kaçakların olması kazan besi suyuna yapılan iyileştirmeyi gerektirir.

Bu iyileştirme yapılırken dikkate alınması gereken hususlar şunlardır :

  1. Suyun içerdiği tüm kimyasalların konsantrasyonunun kontrolü
  2. Sistemin yapısı ve basıncı

Su buharı katı madde içermez. Buhar kazanına besi suyu ile giren katı madde, kazan içinde birikir. Örmeğin 10 ton/saat buhar üreten bir buhar kazanına yaklaşık 10 ton/saat besi suyu girer. Besi suyu 30ppm = 30gr/ton katı madde içeriyorsa , kazana saatte 300 gr. katı madde girer. 10 saatte 3kg. 100 saatte 30 kg. katı madde kazanda birikir.

Bu yüzden yüksek oranda katı madde içeren bu su kazan dışına atılmalıdır.(Blöf) Böylece katı madde konsantrasyonu belirli limitler içinde tutulmuş olur.

Suyun içerdiği kimyasallar konsantrasyonlarını limitler içinde tutmak gerekir. Bu amaçla , blöf yapılmalıdır. Blöf enerji kaybıdır.

1000 kg. buhar+su Blöf edildiğinde 55 kg. Fuel-oil boşa harcanmış olur.

Soğutma kulelerinde blöf su sarfiyatını arttırır.

Blöfü minimum düzeyde tutmak için besi suyunda ki kimyasallar özellikle Kalsiyum ve Magnezyum tuzlan minimum olmalıdır.

  • Bu değer ön arıtımın önemini gösterir.
  • Ayrıca , Polimerler kullanılarak blöf azaltılır.
  • Optimum blöf yapan otomatik sistemler kullanılır. Blöf ile kimyasal konsantrasyonu limitle içinde tutulurken.,doğru ürünler kazan suyu kontrol parametrelerinin sınırlarına dikkat ederek doğru oranda beslenmelidir. İyi sonuç alabilmek için besi suyunun ve kazan suyunun analizleri yapılarak bulunacak özel şartlara göre davranmak ve belki de kimyasal türünü değiştirmek gerekmektedir. Her durumda kimyasalın kalitesi kadar servis kalitesi de önemlidir.

POLİMERLERİN KULLANIMI

Polimerler kabuk oluşumunun önlenmesinde üç mekanizma ile etkili olurlar:

  • Kabuğun kristal yapısını bozarlar.(crystal modification) Ekli resimde görüldüğü gibi CaCO3kristalleri düzgün küp şek Polimerler küpler arasına girerek kristalleşmeyi engeller.
  • Eşik etkisi.(threshold effect) Stokiometrik oranın altında miktarlarda kullanılmasıyla tuzlan çözünür hale getirirler örneğin; molekül ağırlığı 2.000 ve 3.000 arasında akrilik asit polimerleri 2-10ppm oranında dozlanırlarsa kabuk oluşumunu % 90’ın üstünde önlerler.
  • Kalsiyum bağlama. (sequestration) Polimerler stokiyometrik oranda kalsiyum ve diğer metalleri kompleks şeklinde bağlayarak çözünür hale getirirler. WTC-BPT ve WTC-C15 polimer teknolojisinden yararlanarak geliştirilmiş ürünlerdir. Kimyasal reaksiyona girmeden kabuk oluşumunu önlerler tortu oluşturmazlar blöf ihtiyacını en aza indirerek enerji kayıplarını azaltırlar.
glass-of-water-3

KABUK OLUŞUMU

BOZULMASI

Korozyon Oluşumu ve Önlenmesi

Galvanik korozyon: Demir ve bakır gibi farklı metallerin varlığı, iletken birikintiler, metal yüzeyi üzerindeki çizikler, özellikle kaynaklı yerlerde sıcaklık ve gerilim farkları metal yüzeyi üzerinde elektro-potansiyel farkı yaratır.

Çözünmüş oksijen: Bir sıvıda çözünen gaz ile ilgili Henry kanunu : C=kp: p Çözelti üzerindeki gazın kısmi basıncı, k ise sabit sayıdır. Oksijenin çözünürlüğü sıcaklıkla azalır. Örneğin 59 F’da 10ppm 176 F ‘da 2.8 ppm 212 F’da ise 0.5 ppm’dir. Standartlar 7ppb’den az oksijen olmasını ön görür. Degazörde tutulamayan oksijeni kimyasallarla tutulur.

Asidik korozyon: Düşük pH değerleri özellikle kazana öncesi yardımcı tesislerde korozyona sebeb olur. Yetersiz alkalite /düşük pH kazanda da korozyon sebebidir. Soğutma sisteminde, Kondens hatlarında ve kazan öncesi pH 8.5, kazanda ise 12.7 olması ideal durumdur.

Kostik korozyonu: Alkalitenin fazlası, yüksek miktardaki kostik korozyon sebebidir. Kostik, koruyucu magnetit (Fe304) tabakasını çözer. Özellikle deminarilize su kullanan sistemlerde kostik fazlası disodyum fosfat ile nötralize edilmelidir.

Asitle temizleme: Asitler magnetit tabakasını da çözebilir, özellikle serbest bakır varsa, kompleks yapıcılar kullanılarak bakır tutulmalıdır. Temizlik sonrası metal yüzey pasivize edilmelidir..

Çözünmüş Karbondioksit: Buhar kazanında karbondioksidin kaynağı karbonat ve bikarbonat anyonlarıdır. Bunlar kazan şartlarında parçalanarak karbondioksidi oluştururlar. 1 birim karbonat 0.35 ppm karbondioksit verir. Karbondioksit buhar ile birlikte dolaşır buhar yoğuşurken su fazına geçer suyla birleşerek karbonik asidi oluşturur. Karbonik asit kondens hatlarında korozyona sebep olur. Karbondioksidi nötürleştirmek amacı ile nötralize edici aminler kullanılır, bunlarda buhar ile birlikte dolaşır, buhar yoğuşurken su fazına geçerek mevcut karbonik asidi nötürleştirirler. Hangi tip aminim kullanılacağına kondens hatlarının uzunluğuna göre karar verilir.