Pengendalian Korosi di Menara Pendingin

Menara pendingin menyediakan metode penolakan panas yang efektif dan banyak digunakan untuk pengkondisian ruang, pendinginan, dan aplikasi pendinginan industri. Pengendalian korosi pada sistem air pendingin merupakan tantangan besar bagi banyak industri di seluruh dunia.

Dalam sirkuit air pendingin, masalah korosi dan kerak bukanlah hal baru, tetapi tren yang terus berlanjut dalam undang-undang lingkungan mengarah pada tingkat penguapan yang semakin besar dan akibatnya pada konsentrasi residu yang sangat tinggi dari berbagai spesies. Oleh karena itu, meskipun air yang digunakan awalnya bersih dan tidak korosif, karena efek konsentrasi ini, mereka menjadi korosif dan kecenderungannya untuk menyebabkan kerak dan biofouling meningkat.

Dalam artikel ini, kita akan melihat menara pendingin, masalah korosi yang paling sering dihadapi, dan cara mencegahnya.

Jenis Sirkuit Menara Pendingin

Dalam sirkuit tertutup, semua air pendingin dibatasi dalam loop tertutup. Tidak ada kontak dengan atmosfer dan oleh karena itu tidak ada risiko kontaminasi oleh atmosfer. Panas dihilangkan dengan konduksi dan konveksi melalui sirkuit sekunder dan tidak secara langsung dengan penguapan air sirkuit primer. Sirkuit tertutup hanya dapat digunakan di pabrik berukuran kecil, dalam sistem laju aliran tinggi, atau dalam sistem dengan unit pendingin (tangki air es).

Gambar 1:Tutup Sistem Pendingin Sirkulasi
Sumber:Control of Corrosion in Cooling Waters, diedit oleh J.D. Harston dan F. Ropital

Sistem pendingin resirkulasi terbuka, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2, adalah yang paling banyak digunakan. Sirkuit semi-tertutup diberi makan oleh pasokan air umpan. Laju aliran air yang bersirkulasi dijaga konstan oleh pompa. Air dipanaskan oleh fluida proses panas di penukar panas. Air panas bersentuhan langsung dengan udara di menara pendingin, dan didinginkan baik melalui kontak ini maupun dengan hilangnya panas laten penguapan.

Gambar 2:Sistem Pendingin Sirkulasi Terbuka
Sumber:Control of Corrosion in Cooling Waters, diedit oleh J.D. Harston dan F. Ropital

Masalah yang Muncul dari Penggunaan Air Tanpa Pengolahan

Tiga jenis masalah utama dalam sirkuit air pendingin adalah kerak, korosi, dan pengotoran. Masalah-masalah ini sangat terkait dan tindakan korektif yang diambil untuk menangani salah satunya sering berdampak pada yang lain.

Penskalaan

Scaling dianggap terjadi ketika permukaan logam atau lainnya menjadi tertutup oleh deposit mineral yang melekat. Fitur yang membedakan dibandingkan dengan deposit yang dihasilkan oleh sedimentasi partikel padat dari cairan adalah kenyataan bahwa kerak menempel ke permukaan. Endapan kerak dapat meningkatkan perangkap padatan tersuspensi.

Dalam sirkuit pendingin air, penskalaan pada dasarnya disebabkan oleh pembentukan kalsium karbonat. Kerak selanjutnya dapat mengandung zat lain, seperti tanah liat, residu alga, atau kalsium sulfat, tetapi selalu kalsium karbonat yang mengendap terlebih dahulu, karena kelarutannya lebih rendah.

Korosi

Korosi logam dalam air bersifat elektrokimia dan melibatkan dua reaksi independen. Reaksi pertama sesuai dengan oksidasi logam. Reaksi kedua adalah pengurangan beberapa spesies dalam media korosif. Reaksi oksidasi logam bersifat anodik dan melepaskan ion logam bermuatan positif ke dalam larutan dan elektron ke dalam logam seperti yang ditunjukkan pada rumus di bawah ini:

(M)_logam --> (M ⁿ⁺ )_solusi + tidak ^-

Selanjutnya, elektron yang dibebaskan dalam logam mengurangi oksidan dalam media korosif dalam reaksi katodik yang dijelaskan di bawah ini:

(Sapi ^+q )_solusi + (ne ^- )_logam --> (Merah ^q-n ) _solusi

Berbagai macam mode korosi dapat terjadi tergantung pada media dan bahan yang bersangkutan. Untuk paduan baja, mode korosi yang paling umum adalah korosi seragam, korosi lubang, korosi celah dan korosi intergranular. Untuk paduan tembaga, mode korosi dapat mencakup dezincification dan penipisan Al atau Ni.

Corrosion Fouling yang Diinduksi oleh Mikro-Organisme

Mikroorganisme hadir secara alami di semua perairan. Jika mereka berkembang biak terlalu cepat, mereka dapat membuat dua jenis masalah di sirkuit air:

• Biofuling , yang berkaitan dengan akumulasi koloni mikroorganisme pada permukaan peralatan, yang mengarah pada pembentukan biofilm.
• Biokorosi, yang berhubungan dengan serangan kimia oleh mikroorganisme. Dalam kasus logam, korosi umumnya disebabkan oleh bakteri.

Dalam kedua kasus, konsekuensi dari proliferasi mikroorganisme dapat menjadi penting, dengan hilangnya efisiensi penukar panas, penyumbatan pipa, peningkatan tekanan balik dan bahkan kebocoran oleh korosi terobosan.

Perawatan Sirkuit Air

Tujuan dari pengolahan air umpan hulu adalah untuk memodifikasi sifat-sifat air baku untuk memenuhi persyaratan sirkuit yang bersangkutan. Terlepas dari pengolahan air umpan, masih perlu menambahkan bahan kimia ke air di sirkuit pendingin. Ini karena pengkondisian lokasi tertentu diperlukan untuk memastikan keberhasilan filosofi perawatan yang diadopsi. Produk kimia yang umum adalah inhibitor dan dispersan kerak, inhibitor korosi, dan biosida.

Penghambatan Skala dan/atau Perawatan Dispersan – Stabilisasi

Dalam proses ini, aditif disuntikkan ke sirkuit untuk mencegah pengendapan kalsium karbonat, terutama pada titik panas. Produk-produk ini meningkatkan batas kelarutan atau mempertahankan air dalam keadaan super-saturasi. Dengan demikian, mereka memungkinkan sirkuit untuk beroperasi pada rasio konsentrasi yang lebih tinggi.

Mekanisme utama yang terlibat adalah:

• Sequestration/complexing untuk membentuk molekul yang stabil dengan ion kalsium dan magnesium
• Keracunan inti kristal
• Penghambatan pertumbuhan kristal
• Efek dispersi untuk mempertahankan partikel nukleasi dalam keadaan terdispersi mendekati batas kelarutannya.

Perawatan stabilisasi sangat populer, karena memungkinkan pengoperasian pada "pH bebas".

PH kemudian dikendalikan oleh CO, dan keseimbangan kelarutan antara air dan atmosfer, dan menjadi fungsi sederhana dari tingkat alkalinitas M (MA).

kontrol pH

Batas kelarutan CaCO3 sensitif terhadap pH, yang secara langsung mempengaruhi konsentrasi ion karbonat. Untuk mencegah pengendapan CaCO3, asam disuntikkan ke sirkuit untuk menurunkan pH. Asam sulfat biasanya dipilih untuk tujuan ini.

Sebenarnya, penambahan asam memiliki dua efek:menurunkan kadar MA dengan menetralkan ion HCO3-, membentuk CO2. Ini juga menurunkan pH jika CO2 dihasilkan lebih cepat daripada dikeluarkan dari sirkuit dengan degassing.

Perawatan Penghambat Korosi

Ketika inhibitor korosi ditambahkan ke sirkuit, produk akan membentuk film tipis teradsorpsi yang tidak menghalangi perpindahan panas. Mereka mengandung dua zat aktif untuk menghambat reaksi korosi anodik dan katodik.

Inhibitor Anodik

Inhibitor anodik meningkatkan polarisasi anodik dan memindahkan potensial korosi ke arah katodik. Zat-zat ini bergabung dengan produk korosi logam untuk membentuk garam yang benar-benar tidak larut. Jika inhibisi murni anodik, sejumlah besar inhibitor diperlukan. Ini hanya bisa praktis di sirkuit volume yang sangat kecil, karena kekurangan inhibitor apa pun dapat menyebabkan serangan lokal yang dipercepat.

Inhibitor Katodik

Inhibitor katodik mengurangi korosi dengan memperlambat laju reaksi reduksi sel korosi elektrokimia. Zat-zat ini bergabung dengan produk reaksi korosi katodik untuk kembali membentuk senyawa yang tidak larut. Inhibitor katodik melibatkan risiko yang lebih rendah daripada rekan-rekan anodik mereka, karena korosi lokal tidak disebabkan oleh penurunan konsentrasi mereka.

Penghambat Organik

Efek inhibitor organik terkait dengan pembentukan film teradsorpsi terus menerus, yang menghambat reaksi elektrokimia pada permukaan yang terbuka. Film ini dibentuk oleh adsorpsi fisik atau kimia molekul organik polar pada permukaan logam, sehingga pilihan molekul tergantung pada logam yang bersangkutan.

Implementasi Perawatan

Setelah perawatan pengkondisian ditentukan, kemudian diimplementasikan sesuai dengan fitur spesifik situs. Untuk sirkuit tertutup, produk pengkondisian disuntikkan saat startup. Tidak ada penambahan lebih lanjut yang diperlukan kecuali jika terjadi pengurasan yang tidak disengaja.

Dalam sistem air resirkulasi terbuka, reagen, kecuali biosida non-pengoksidasi, disuntikkan secara berkala melalui pompa di reservoir umpan. Dalam kasus yang jarang terjadi, injeksi gravitasi digunakan. Perawatan titik tambahan terkadang diperlukan pada penukar panas kritis tertentu.

Dalam beberapa tahun terakhir, sistem pemantauan korosi waktu nyata digunakan untuk menilai laju korosi umum serta mengevaluasi potensi korosi lokal atau pitting. Sistem ini menggunakan kombinasi teknologi, termasuk derau elektrokimia (ECN), impedansi frekuensi rendah (LFI), dan analisis distorsi harmonik (HDA).