Strategi Kontrol Korosi Efektif untuk Menara Pendingin

Menara pendingin menyediakan metode yang efektif untuk penolakan panas dan banyak digunakan untuk kondisi ruang, pendingin pendingin dan aplikasi pendingin industri. Pengendalian korosi dalam sistem air pendingin adalah tantangan besar bagi banyak industri di seluruh dunia.

Dalam sirkuit air pendingin, masalah korosi dan penumpukan tidak baru, tetapi tren berkelanjutan dalam legislasi lingkungan mengarah pada tingkat penguapan yang semakin tinggi dan akibatnya konsentrasi residual yang sangat tinggi dari berbagai spesies. Oleh karena itu, bahkan jika air yang digunakan awalnya bersih dan tidak korosif, karena efek konsentrasi ini, air menjadi korosif dan kecenderungannya untuk menimbulkan penumpukan dan biofouling meningkat.

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

Jenis Sirkuit Menara Pendingin

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

Figure 1: Sistem Pendingin Sirkuit Tertutup
Source: Control of Corrosion in Cooling Waters, edited by J.D. Harston and F. Ropital

Sistem pendingin sirkuit tertutup terbuka, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2, adalah yang paling banyak digunakan. Sirkuit setengah-tertutup diisi oleh pasokan air masukan. Debit aliran air sirkuit dipertahankan konstan oleh pompa. Air dipanaskan oleh cairan proses panas di penukar panas. Air panas dalam kontak langsung dengan udara di menara pendingin, dan didinginkan baik oleh kontak ini dan oleh kehilangan panas laten penguapan.

Figure 2: Sistem Pendingin Sirkuit Tertutup Terbuka
Source: Control of Corrosion in Cooling Waters, edited by J.D. Harston and F. Ropital

Masalah yang Timbul dari Penggunaan Air Tidak Dirawat

Tiga jenis masalah utama dalam sirkuit air pendingin adalah penumpukan, korosi, dan kotoran. Masalah-masalah ini sangat saling terkait dan tindakan korektif yang dilakukan untuk mengatasi salah satunya seringkali memiliki dampak pada yang lain.

Penumpukan

Penumpukan dianggap terjadi ketika permukaan logam atau lainnya tertutup oleh endapan mineral yang menempel. Fitur membedakan dibandingkan dengan endapan yang dihasilkan oleh pengendapan partikel padat dari cairan adalah fakta bahwa penumpukan menempel pada permukaan. Endapan penumpukan dapat meningkatkan penangkapannya partikel ter suspend.

Dalam sirkuit pendingin yang diisi air, penumpukan pada dasarnya disebabkan oleh pembentukan kalsium karbonat. Penumpukan kemudian dapat mengandung zat lain, seperti liat, sisa alga, atau sulfat kalsium, tetapi selalu kalsium karbonat yang mengendap terlebih dahulu, karena kelarutannya lebih rendah.

Korosi

Korosi air dari logam bersifat elektrokimia dan melibatkan dua reaksi independen. Reaksi pertama berkorespondensi dengan oksidasi logam. Reaksi kedua adalah reduksi beberapa spesies dalam medium korosif. Reaksi oksidasi logam adalah anodik dan melepaskan ion logam positif ke dalam larutan dan elektron ke dalam logam seperti yang ditunjukkan dalam rumus di bawah:

(M)_metal --> (Mⁿ⁺)_solution + ne^-

Selanjutnya, elektron yang dilepaskan di dalam logam mengurangi oksidan dalam medium korosif dalam reaksi katodik yang dijelaskan di bawah:

(Ox^+q)_solution + (ne^-)_metal --> (Red^q-n)_solution

Berbagai macam mode korosi dapat terjadi tergantung pada medium dan bahan yang berkaitan. Untuk alloy selo, mode korosi yang paling umum adalah korosi seragam, korosi lubang, korosi celah dan korosi intergranular. Untuk alloy tembaga, mode korosi dapat mencakup dezincifikasi dan Al atau Ni depletion.

Kotoran Korosi yang Diinduksikan oleh Mikroorganisme

Mikroorganisme secara alami hadir di semua air. Jika mereka berkembang terlalu cepat mereka dapat menciptakan dua jenis masalah dalam sirkuit air:

• Biofouling, yang berkaitan dengan akumulasi kolon mikroorganisme pada permukaan peralatan, yang mengarah pada pembentukan biofilm.
• Biocorrosion, yang berkaitan dengan serangan kimia oleh mikroorganisme. Dalam kasus logam, korosi umumnya disebabkan oleh bakteri.

Dalam kedua kasus, konsekuensi dari proliferasi mikroorganisme dapat penting, dengan kehilangan efisiensi penukar panas, penghambatan pipa, tekanan balik yang meningkat dan bahkan bocoran oleh korosi embrekan.

Pengolahan Sirkuit Air

Tujuan dari perawatan air masukan hulu adalah untuk memodifikasi properti air mentah untuk memenuhi persyaratan sirkuit yang terkait. Terlepas dari perawatan air masukan, masih diperlukan untuk menambahkan kimia ke dalam air dalam sirkuit pendingin. Ini karena kondisi situs spesifik diperlukan untuk memastikan keberhasilan filosofi perawatan yang diadopsi. Produk kimia umum adalah inhibitor penumpukan dan dispersan, inhibitor korosi, dan biozida.

Perawatan Inhibitor Penumpukan dan/atau Dispersan – Stabilisasi

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

Mekanisme utama yang terlibat adalah:

• Sequestrasi/komplek untuk membentuk molekul stabil dengan ion kalsium dan magnesium
• Membunuh inti kristal
• Mencegah pertumbuhan kristal
• Efek dispersi untuk menjaga partikel inti dalam keadaan dispersi dekat batas kelarutan mereka.

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

pH kemudian dikontrol oleh CO, dan keseimbangan kelarutan antara air dan atmosfer, dan menjadi fungsi sederhana dari tingkat M-alkalinity (MA).

Kontrol pH

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

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

Perawatan Inhibitor Korosi

Saat inhibitor korosi ditambahkan ke sirkuit, produk akan membentuk film terapis yang tipis yang tidak menghambat transfer panas. Mereka berisi dua agen aktif untuk menghambat reaksi korosi anodik dan katodik.

Inhibitor Anodik

Inhibitor anodik meningkatkan polarisasi anodik dan memindahkan potensi korosi ke arah katodik. Zat-zat ini menggabungkan produk korosi logam untuk membentuk garam yang sepenuhnya tidak larut. Jika inhibisi hanya anodik, jumlah inhibitor yang besar diperlukan. Ini hanya praktis dalam sirkuit volume yang sangat kecil, karena kekurangan inhibitor dapat menyebabkan serangan lokal yang dipercepat.

Inhibitor Katodik

Inhibitor katodik mengurangi korosi dengan melambatkan laju reaksi reduksi sel korosi elektrokimia. Zat-zat ini menggabungkan produk reaksi korosi katodik untuk membentuk senyawa tidak larut lagi. Inhibitor katodik melibatkan risiko yang lebih rendah daripada sejenis anodik mereka, karena korosi lokal tidak diinduksikan oleh penurunan konsentrasi mereka.

Inhibitor Organik

Efek inhibitor organik terkait dengan pembentukan film terapis berkelanjutan, yang menghambat reaksi elektrokimia pada permukaan yang terpapar. Film terbentuk oleh adsorpsi fisik atau kimia molekul organik polar pada permukaan logam, sehingga pilihan molekul tergantung pada logam yang terkait.

Implementasi Perawatan

Setelah perawatan kondisi telah ditentukan, maka diterapkan sesuai dengan fitur spesifik situs. Untuk sirkuit tertutup, produk kondisi disuntikkan saat startup. Tidak perlu penambahan lebih lanjut kecuali dalam hal drainase yang tidak disengajakan.

Dalam sistem air pendingin sirkuit tertutup terbuka, reagen, kecuali biozida non-oksidasi, disuntikkan secara berkala melalui pompa di reservoir masukan. Dalam kasus langka, injeksi gravitasi digunakan. Perawatan titik tambahan terkadang diperlukan di beberapa penukar panas yang krusial.

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