خلاصه تحقیق مقاله ارزیابی نرخ خوردگی در کولینگ تاور ها
چکیده
دراکثر واحدهای صنعتی به منظور خنک کردن سیستم از دستگاه های تبادل حرارت استفاده می کنند ،واکنش خوردگی بشدت تحت تاثیر پارامترهای کیفی و کمی سیستم مانند pH و نمک ها و گازهای محلول
در آب، دما، سرعت جریان آب، مواد معلق در آب و میکروارگانیسمها می باشد.
برای فلزاتی که در آبهای طبیعی که دارای مواد جامد محلول کمی می باشند، در درجات حرارت پائین، نرخ خوردگی با افزایش غلظت نمکهای محلول افزایش می یابد. از آن پس نرخ خوردگی ممکن است در محلول غلیظ بعلت رسوب کردن املاحی که به حد نهائی قابلیت حل خود رسیدهاند کاهش یابد. در یک محلول رقیق، افزایش قابلیت هدایت الکتریکی باعث افزایش نرخ خوردگی می گردد. در محلول های غلیظ، عمل رسوب میتواند به احتمال قوی منجر به تشکیل یک لایه نازک گردد که باعث شود. در سالهای اخیر، تعداد بازدارنده های خوردگی و روشهای عملی استفاده از بازدارنده ها بطور سریعی پیشرفت کرده است. پیشرفتهای عملی به دست آمده ناشی از کار الکتروشیمیستها بوده که واکنشهای مواد را در فصل مشترکشان با محیط دنبال کرده و به کمک ابزاریهای مختلف، داده های مفیدی بدست آورده اند. این پیشرفت ها امکان انتخاب دقیقتر مواد برای کاربردهای ویژه و بهترین ممانعت کننده را میسر می سازد.
سطوح صاف و تمیز غالباً به مقدار ممانعت کننده کمتری احتیاج دارند. حضور گریس روغن و یا هر نوع محصولات خوردگی بر روی سطح فلز تاثیر شدیدی بر غلظت ممانعت کننده مورد نیاز دارد. در عمل این مواد باعث عدم رسیدن ممانعت کنندهها به سطح فلز گشته و در این حالت مقداری از ممانعت کننده در اثر واکنش شیمیایی با مواد از بین میرود.
مقدمه
خوردگی یک فرایند خودبخودی است، یعنی به زبان ترمودینامیکی در جهتی پیش میرود که به حالت پایدار برسد. البته M+n میتواند به حالتهای مختلف گونههای فلزی با اجزای مختلف ظاهر شود. اگر آهن را در اتمسفر هوا قرار دهیم، زنگ میزند که یک نوع خوردگی و پدیدهای خودبهخودی است. انواع مواد هیدروکسیدی و اکسیدی نیز میتوانند محصولات جامد خوردگی باشند که همگی گونه فلزی هستند. پس در اثر خوردگی فلزات در یک محیط که پدیدهای خودبهخودی است، اشکال مختلف آن ظاهر میشود. برآوردی که در مورد ضررهای خوردگی انجام گرفته، نشان میدهد سالانه هزینه تحمیل شده از سوی خوردگی ، بالغ بر 5 میلیارد دلار است. بیشترین ضررهای خوردگی ، هزینههایی است که برای جلوگیری از خوردگی تحمیل میشود. از آنجا که خوردگی پدیده ای تخریبی است، هزینه هایی در پی دارد. این هزینهها در دو دسته مستقیم و غیر مستقم (پیامدهای مستقیم) هستند که دسته دوم بسیار بیشتر از نخستین است. در آمریکا در سال هزینه سالانه خوردگی چیزی پیرامون 1/3٪ تولید ناخالص داخلی (277 میلیارد دلار در سال 1998). دراکثر واحدهای صنعتی به منظور خنک کردن سیستم از دستگاه های تبادل حرارت استفاده می شود. نیاز به خارج کردن حرارت اضافی در فرآیندهای صنعتی پدیده مشترکی است و در این بین، آب مناسبترین محیط برای حذف حرارت ناخواسته میباشد. لذا مقادیر زیاد آب در صنایع به منظور خنک کردن مورد استفاده قرار میگیرد. بنابراین سیستم های خنک کننده آبی در صنایع نقش ویژه ای دارند.
دراکثر کارخانجات کوچک و بزرگ یکی از مهمترین و اساسی ترین دستگاهها می توان انواع برجهای خنک کننده (کولینگ تاور ) را نام برد. برجهای خنک کننده ( کولینگ تاور ) علاوه بر آب به منظور خنک کردن سیالاتی دیگر در صورت لزوم مورد استفاده واقع می شود.
با توجه به اینکه برجهای خنک کننده ( کولینگ تاور ) معمولاً حجیم می باشند و بعلت پاشیدن آب در محیط اطراف خود و خرابی تجهیزات آن را معمولاً در انتهای فرایند نصب می کنند.
بنابراین در کولینگ تاورها نیز مانند سایر تجهیزات خوردگی وجود داشته و سالانه هزینه های زیادی را بوجود می آورد.
فصل اول:
برج های خنک کننده (Cooling Towers ) و انواع آن
1-1 برجهای خنک کننده کولینگ تاور (COOLING TOWER ):
دراکثر کارخانجات کوچک و بزرگ یکی از مهمترین و اساسی ترین دستگاهها می توان انواع برجهای خنک کننده (کولینگ تاور ) را نام برد. برجهای خنک کننده ( کولینگ تاور ) علاوه بر آب به منظور خنک کردن سیالاتی دیگر در صورت لزوم مورد استفاده واقع می شود.
اگراز وسایل برجهای خنک کننده صرف نظر نشود برای ساخت برج تکنولوژی بالایی نیاز نیست همانطور که در ایران در حال حاضر ساخت این برجها در حد وسیعی صورت می گیرد. برجها با توجه به شرایط فیزیکی و شیمیایی خاص خود دچار مشکلاتی می شوند ولی معمولاٌ زمانی لازم است تا این مشکلات برج را از کار بیاندازد طولانی است.،ولی عملاٌ اجتناب ناپذیر است.
بیشتر دستگاههای خنک کن از یک مدار بسته تشکیل شده اند که آب در این دستگاهها نقش جذب ، دفع و انتقال گرما را به عهده دارد، یعنی گرمای بوجود آمده توسط ماشین جذب و از دستگاه دور می سازد. این کار باعث ادامه کار یکنواخت و پایداری دستگاه می شود.
در دستگاههایی که به دلایلی مجبوریم آب را بگردش در آوریم و یا به کار ببریم باید بنحوی گرمای آب را دفع کرد. با بکار بردن برجهای خنک کننده ( کولینگ تاور ) این کار انجام می گیرد. در تمام کارخانه ها تعداد زیادی دستگاههای تبدیل حرارتی وجود دارد که در بیشترآنها آب عامل سرد کنندگی است.
بدلایل زیر آب معمولترین سرد کننده هاست:
1. بمقدار زیاد وارزان در دسترس می باشد.
2. به آسانی آب را می توان مورد استفاده قرار داد .
3. قدرت سرد کنندگی آب نسبت به اکثر مایعات( در حجم مساوی )بیشتر است.
4. انقباض و انبساط آب با تغییر درجه حرارت جزیی است.
هر چند که آب برای انتقال گرما بسیار مناسب است با بکار بردن آن باعث بوجود آمدن مشکلاتی نیز می شود.
آب با سختی زیاد باعث رسوب سازی در دستگاهها شده و همچنین از آنجایی که بیشتر این دستگاهها از آلیاژ آهن ساخته شده اند مشکل خوردگی بوجود می اید. از طرف دیگر بیشتر برجهای خنک کننده ( کولینگ تاور ) در بر خورد مستقیم با هوا و نور خورشید می باشند محیط مناسبی برای رشد باکتریها و میکرو ارگانیسم ها نیز می باشد که آنها نیز مشکلاتی همراه دارند.
وارد شدن گرد و خاک بداخل برج نیز در بعضی مواقع ایجاد اشکال می نماید.در کل این مشکلات باعث می شود که بازدهی دستگاه کم شده و در نتیجه از نظر اقتصادی مخارج زیادتری خواهند داشت. در این مجموعه طبیعت این مشکلات و شرایط بوجود آمدن آنها و راههای جلوگیری از آنها را بطور مختصر شرح خواهیم داد. موارد استفاده از برجهای خنک کننده را نیز در بخش های دیگری از این مجموعه را در بر می گیرد.
فهرست تحقیق مقاله ارزیابی نرخ خوردگی در کولینگ تاور ها
فهرست:
چکیده 1
مقدمه 2
فصل اول 3
1-برجهای خنک کننده کولینگ تاور(CoolingTowers ) 4
بررسی برجهای خنک کننده و اجزای آن 6
سیستم برج خنک کننده 7
قسمت های اصلی برج خنک کننده 9
انواع برج خنک کننده 11
1-4-1-برج خنک کننده مرطوب 11
1-4-2-برج خنک کننده خشک 12
1-4-3- برج خنک کننده خشک – مرطوب 12
انواع برجهای سرد کننده آب 13
فصل دوم 19
2-1- سیستم های خنک کننده و انواع آن 20
2-2- عوامل مؤثر برخوردگی در آب خنک کننده 20
2-2-1- قدرت اسیدی pH 20
2-2-2- نمک های محلول 20
2-2-3- گازهای محلول 21
2-2-4- دما 22
2-2-5- سرعت جریان آب 23
2-2-6- مواد معلق 23
2-2-7- میکرو اورگانیسم ها 24
2-3- کنترل خوردگی 24
2-3-1- بازدارنده ها ی خوردگی 24
2-3-2- طبقه بندی باز دارندههای خوردگی 25
2-4- عوامل موثر در بازدارندگی 26
2-4-2- ماهیت محیط 26
2-4-3- غلظت بازدارنده ها 27
2-4-4- pH سیستم 27
2-4-5- دمای سیستم 28
2-4-6- تاثیر سرعت حرکت محیط و هوادهی سیستم 29
2-4-7- جذب شیمیایی 29
2-5- کنترل خوردگی سیتمهای خنک کننده توسط بازدارنده ها 29
2-5-1- بازدارنده های منفرد ( تک جزئی) 29
2-5-1-1- مو لیبدات ها 29
2-5-2- سیستم های چند جزئی ( مخلوطی از چند بازدارنده) 32
2-6- رسوبگذاری و روشهای مقابله با آن 34
2-7- مکانیزم های تشکیل رسوب 34
2-7-1- تبلور 34
2-7-2- فوق اشباع بودن 35
2-7-3- واکنش شیمیایی 36
2-7-4- ته نشینی 36
2-7-5- خوردگی 36
2-7-6- رشد مواد آلی 36
2-8- عوامل مؤثر بر تشکیل رسوب 36
2-8-1- فرایند انتقال حرارت 36
2-8-2- نوع سطح 37
2-8-3- سرعت جریان سیال 37
درجه حرارت 37
2-8-5- تاثیر عوامل دیگر 37
2-9- انواع رسوب 38
2-10- روش های پیش بینی تشکیل رسوب 39
2-10-1- اندیس اشباع لانگلیر 39
2-10-2- اندیس پایداری رایزنز 41
2-10-3- اندیس پوکوریوس 41
2-11- بازدارنده های کنترل رسوب 41
2-12- مواد پلیمری کنترل کننده رسوب 42
2-12-1- پلی فسفاتها 44
2-12-2-پلی اکریلات[1] ها 44
2-12-3- پلی متا آکریلات ها 45
2-12-4- کوپلیمرهای انیدرید مالئیک 45
2-12-5- انیدرید پلی مالئیک 45
2-12-6- استرهای فسفات 46
2-12-7- فسفوناتها 46
2-12-8- پلیمر های حاوی گروه فسفینو 47
2-13- پایش (مونیتورینگ) خوردگی و روشهای محاسبه خوردگی 47
2-13-1- اهمیت و ضرورت مونیتورینگ خوردگی 47
2-14- روشهای دیدهبانی خوردگی 49
2-14-1- روشهای الکتروشیمیایی 49
2-14-2- سایر روشها 49
2-15- روشهای بررسی تأثیرات بازدارنده ها در آزمایشگاه 50
2-16- روشهای کاهش وزن( کوپن های خوردگی) 51
2-16-1- نگهدارنده های نمونه های فلزی خوردگی 55
2-16-2- مزایای روش کوپن گذاری 55
2-16-3- معایب روش کوپن گذاری 56
2-17- روش مونیتورینگ مقاومت پلاریزاسیون خطی 56
2-17-1- مزایای روش LPR 58
2-17-2- معایب روش LPR 58
فصل سوم
3-1- بخش اول تکنیکهای جربان مستقیم 60
3-1-1- خوردگی الکتروشیمیایی 60
3-1-2- تعیین سرعت خوردگی 61
یکنواخت با روش برون یابی تافل
3-1-3- تفسیر اثرات بازدارنده خوردگی بر پلاریزاسیون تافل 66
3-1-4- تعیین سرعت خوردگی 69
یکنواخت با روش مقاومت پلاریزاسیون خطی
3-2- بخش دوم: تکنیکهای 70
جریان متناوب (AC) (طیفنگاری امپدانس الکتروشیمیایی)
3-2-1- مقدمهای بر طیفنگاری امپدانس الکتروشیمیایی[2] EIS 70
3-2-2- مروری بر تحلیل مدارهای AC 70
3-2-3- منحنی نایکوئیست 73
3-2-4- لایه دوگانه الکتریکی 75
3-2-5- ارزیابی بازدارندههای خوردگی با استفاده از روش EIS 79
نتیجه گیری 81
فهرست منابع و ماخذ 82
منبع:
1-A.Rojoy,c.Jaffaet,S.cornot.Gandolphe,B-Durand,S.Julian,M. Ualais,natural gas: Production,Processing,Transport:1977
2-GPAA”GPSA engineering data dook” Dehydration and treating 10th ed. Gas Processors Suppliers Associa tian,1987
3-A.Kohl,F.Reiesen feld,”Gas Purification”, Gulf Publishing co., Huston
4-j.M.Campbell, “Gas conditioning and processing” petroleum Series ,
5- “Guide Line for glycol dehydration design” , Hydrocarbon processing , part I, Janury , 1993 .
6- Colin Woodwardetal , ICI kataloc Improuing Glycol dehydration unit efficiency . Hydrocaroon processing . March,.
7- L.P.Polderman , Dehydration natural gas with Glycol , oil and Gas journal , september, 1957 .
8- W.R.Parrish , K.W.Won , M.E , Baltatu , “Phase behavior of the triethylene glycol – water system and dehydration regeneration desing for extremely low dew point requtrement . , “proceeding of 65th annual convetion of Gas processors Association , .
9- L.E.Qi,”Estimation of tray efficiency in dehydration absorbers” , L.E.Qi chemical engineering and processing , November , .
10- union carbide , “Glycols for anti-freezing coupling egents , Humectans , liq coolants solvents resin intermediates” union carbide.