Osady mineralne powstające w instalacjach przemysłowych mogą stopniowo ograniczać ich wydajność, zwiększać zużycie energii, utrudniać przepływ mediów oraz przyspieszać zużycie elementów instalacji. Problem dotyczy m.in. wymienników ciepła, rurociągów, zbiorników, kotłów, instalacji technologicznych oraz układów obiegu wody.
Jedną z najczęściej stosowanych metod usuwania takich zanieczyszczeń jest chemiczne czyszczenie instalacji z wykorzystaniem odpowiednio dobranych kwasów. Dobór substancji zależy jednak od rodzaju osadu, materiału, z którego wykonana jest instalacja, oraz warunków prowadzenia procesu.
Skąd bierze się kamień i osady w instalacjach?
Woda wykorzystywana w procesach przemysłowych zawiera rozpuszczone sole mineralne. W określonych warunkach – szczególnie przy podwyższonej temperaturze, zmianach pH lub odparowywaniu wody – mogą one wytrącać się i odkładać na powierzchniach urządzeń.
Do najczęściej spotykanych osadów należą:
- węglan wapnia,
- związki magnezu,
- tlenki i wodorotlenki żelaza,
- osady krzemionkowe,
- produkty korozji,
- mieszaniny osadów mineralnych i zanieczyszczeń procesowych.
Szczególnie charakterystycznym problemem jest kamień kotłowy, który tworzy zwartą warstwę na powierzchniach mających kontakt z wodą.
Nawet stosunkowo cienka warstwa osadu może pogorszyć wymianę ciepła. W efekcie urządzenie potrzebuje więcej energii do osiągnięcia wymaganych parametrów pracy, a miejscowe przegrzewanie powierzchni może zwiększać ryzyko uszkodzeń.
Na czym polega chemiczne usuwanie osadów?
Chemiczne czyszczenie polega na zastosowaniu substancji, która reaguje ze składnikami osadu i umożliwia ich rozpuszczenie lub oddzielenie od powierzchni instalacji.
W przypadku wielu osadów mineralnych wykorzystuje się roztwory kwasów, które reagują przede wszystkim ze związkami wapnia, magnezu oraz niektórymi produktami korozji.
Schemat procesu może obejmować:
- ocenę rodzaju zanieczyszczeń,
- dobór odpowiedniego środka chemicznego i jego stężenia,
- przygotowanie instalacji do czyszczenia,
- kontakt lub cyrkulację roztworu czyszczącego,
- kontrolę parametrów procesu,
- usunięcie zużytego roztworu,
- dokładne płukanie instalacji,
- w razie potrzeby neutralizację oraz zabezpieczenie powierzchni.
Kluczowe znaczenie ma odpowiednie dopasowanie chemii do rodzaju instalacji. Zbyt agresywny środek lub niewłaściwie dobrane parametry procesu mogą prowadzić do przyspieszonej korozji oczyszczanych elementów.
Kwas solny w usuwaniu osadów mineralnych
Kwas solny (HCl) jest jednym z najczęściej wykorzystywanych kwasów w procesach przemysłowego odkamieniania.
Bardzo dobrze reaguje z osadami zawierającymi węglan wapnia. W wyniku reakcji związki tworzące kamień zostają przekształcone w substancje rozpuszczalne w wodzie.
Kwas solny może być wykorzystywany m.in. do czyszczenia:
- rurociągów,
- zbiorników,
- wybranych wymienników ciepła,
- instalacji wodnych i technologicznych,
- powierzchni pokrytych osadami wapiennymi.
Jego zaletą jest wysoka skuteczność i szybkość działania. Jednocześnie jest to substancja silnie reaktywna, dlatego podczas stosowania konieczne jest uwzględnienie odporności materiałowej instalacji oraz odpowiednich warunków prowadzenia procesu.
W zastosowaniach przemysłowych często stosuje się również odpowiednie inhibitory korozji ograniczające oddziaływanie roztworu kwasu na oczyszczany metal.
Kwas fosforowy – usuwanie osadów i przygotowanie powierzchni
Innym środkiem wykorzystywanym w procesach czyszczenia przemysłowego jest kwas fosforowy (H₃PO₄).
Może być stosowany do usuwania niektórych osadów mineralnych, produktów korozji i zanieczyszczeń z powierzchni metalowych. Jest również wykorzystywany podczas przygotowania powierzchni przed dalszą obróbką technologiczną.
Kwas fosforowy znajduje zastosowanie m.in. w:
- czyszczeniu urządzeń przemysłowych,
- usuwaniu nalotów i produktów korozji,
- przygotowaniu powierzchni stalowych,
- procesach technologicznych wymagających kontroli stanu powierzchni metalu.
Wybór pomiędzy kwasem fosforowym a solnym zależy przede wszystkim od składu osadu, materiału instalacji i oczekiwanego efektu procesu.
Kwas azotowy w czyszczeniu instalacji przemysłowych
Kwas azotowy (HNO₃) również znajduje zastosowanie w przemysłowych procesach czyszczenia.
Szczególne znaczenie ma w przypadku instalacji wykonanych ze stali nierdzewnej. Może być wykorzystywany zarówno do usuwania określonych zanieczyszczeń, jak i w procesach związanych z przygotowaniem oraz pasywacją powierzchni.
Proces pasywacji pomaga odtworzyć lub wzmocnić warstwę ochronną na powierzchni stali nierdzewnej, dzięki czemu zwiększa się jej odporność na korozję.
Z tego względu kwas azotowy znajduje zastosowanie m.in. w instalacjach wykorzystywanych w:
- przemyśle spożywczym,
- przemyśle chemicznym,
- produkcji farmaceutycznej,
- instalacjach procesowych wykonanych ze stali nierdzewnej.
Który kwas wybrać do usuwania osadów?
Nie istnieje jeden uniwersalny środek chemiczny odpowiedni do każdego rodzaju instalacji.
Przy wyborze należy uwzględnić przede wszystkim:
Rodzaj osadu
Innej chemii może wymagać typowy kamień wapienny, innej produkty korozji, a jeszcze innej osady zawierające mieszaninę kilku związków mineralnych.
Materiał instalacji
Stal węglowa, stal nierdzewna, aluminium, miedź czy tworzywa sztuczne mają różną odporność chemiczną.
Stężenie środka
Większe stężenie nie zawsze oznacza lepszy efekt. Nadmierna agresywność roztworu może zwiększać ryzyko korozji.
Temperaturę procesu
Podwyższenie temperatury zazwyczaj przyspiesza reakcje chemiczne, ale może jednocześnie zwiększać oddziaływanie środka na materiał instalacji.
Czas kontaktu
Proces powinien trwać wystarczająco długo, aby usunąć osad, ale nie powinien niepotrzebnie przedłużać kontaktu instalacji z agresywnym środkiem chemicznym.
Dlatego przed rozpoczęciem chemicznego czyszczenia warto dokładnie określić charakter osadu i materiał oczyszczanych elementów.
Dlaczego regularne usuwanie osadów jest ważne?
Odkładanie się osadów nie jest wyłącznie problemem estetycznym. W instalacjach przemysłowych może bezpośrednio wpływać na koszty eksploatacji i niezawodność procesu.
Regularne czyszczenie może pomóc:
- utrzymać prawidłowy przepływ mediów,
- zwiększyć efektywność wymiany ciepła,
- ograniczyć zużycie energii,
- zmniejszyć ryzyko niedrożności przewodów,
- utrzymać stabilne parametry procesu technologicznego,
- wydłużyć czas eksploatacji urządzeń.
Szczególnie istotne jest to w przypadku wymienników ciepła i urządzeń pracujących w wysokiej temperaturze, gdzie warstwa kamienia może znacząco pogarszać przewodzenie ciepła.
Zapobieganie jest równie ważne jak czyszczenie
Usunięcie powstałego kamienia rozwiązuje problem jedynie czasowo, jeśli nie zostanie ograniczona jego przyczyna.
Dlatego w instalacjach przemysłowych stosuje się również odpowiednie przygotowanie i uzdatnianie wody. W zależności od procesu może ono obejmować m.in.:
- regulację pH,
- zmiękczanie wody,
- demineralizację,
- zastosowanie inhibitorów osadzania,
- kontrolę stężenia soli mineralnych,
- regularną analizę parametrów wody technologicznej.
Połączenie prawidłowego uzdatniania wody z okresowym czyszczeniem instalacji pozwala ograniczyć tempo powstawania osadów oraz utrzymywać instalację w odpowiednim stanie technicznym.
Chemia przemysłowa do czyszczenia instalacji
Dobór odpowiedniej substancji do usuwania osadów powinien być uzależniony od rodzaju zanieczyszczenia, materiału instalacji i parametrów całego procesu.
W ofercie Best-Chem dostępne są surowce chemiczne wykorzystywane w wielu procesach przemysłowych, w tym kwas solny, kwas fosforowy oraz kwas azotowy.
W przypadku zapotrzebowania na chemię do zastosowań przemysłowych warto skontaktować się z Best-Chem w celu ustalenia dostępności produktu, odpowiedniego stężenia oraz formy dostawy.