Inibidores de incrustação

Produtos químicos inibidores de incrustação para sistemas de água

Restrições ambientais a descargas, custos crescentes de água e escassez de água estão fazendo com que muitas empresas economizem mais água em torres de resfriamento com recirculação.

As instalações industriais estão controlando ainda mais seus sistemas para que executem altos ciclos de concentração com o mínimo de purga ou sem purga. Muitos locais utilizam água cinza que contém um nível maior de impurezas.

Como a água evapora na torre de resfriamento, vapor de água puro é perdido e os minerais dissolvidos e outras impurezas ficam concentrados na água restante. Se os ciclos de concentração forem aumentados demais, a solubilidade de vários minerais excede a saturação e forma depósitos, frequentemente no enchimento da torre de resfriamento e em áreas mais quentes como os trocadores de calor.

Os perigos dos depósitos indesejados

Uma grande causa de falhas em sistemas de água industrial é o depósito de materiais indesejados nas superfícies dos equipamentos. Os depósitos podem causar uma redução no desempenho do sistema e paradas inesperadas, operações de limpeza ambientalmente desafiadoras e custos associados.

Os depósitos consistem em seis tipos gerais:

• Incrustações minerais cristalinas ou amorfas (por exemplo, carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, fosfato de cálcio, sílica amorfa e silicatos metálicos)
• Deposição causada por sólidos em suspensão (por exemplo, lama e silte na água de reposição e poeira trazida pelo ar)
• Produtos de corrosão transitórios, como óxidos de ferro e hidróxidos
• Depósitos microbiológicos
• Contaminação do processo como vazamentos de hidrocarboneto
• Deposição relacionada a inibidores de corrosão, como fosfato de cálcio, fosfato de zinco e hidróxido de zinco

Incrustações comuns no sistema de resfriamento

• Carbonato de cálcio (CaCO₃)
• Sulfato de cálcio (CaSO₄)
• Fosfato de cálcio (Ca₃(PO₄)₂)
• Silicato de magnésio (MgSiO₃)
• Silicato de alumínio (Al₂O₃·SiO₃)
• Fosfato de zinco (Zn₃(PO₄)₂)
• Fosfato de ferro (FePO₄)
• Silicato de cálcio e magnésio (CaO·MgO·2SiO₂)
• Sílica (SiO₂)

Uso de inibidores de incrustação da torre de resfriamento para evitar a deposição

Inibidores de incrustação dispersantes ou anti-incrustantes podem ajudar a prevenir a aglomeração de sólidos e seu acúmulo em superfícies críticas. Materiais que lidam com esses possíveis depósitos são chamados, na indústria de dispersantes, de agentes de controle de depósito ou inibidores de incrustação. O controle de depósito se encaixa em uma de três categorias: inibição, distorção e dispersão. A ChemTreat tem uma linha completa de produtos de inibidores de incrustação para controlar a deposição e a incrustação, incluindo polifosfatos, fosfatos orgânicos, polímeros, polieletrólitos e surfactantes.

Polifosfatos

Os polifosfatos contêm vários átomos de fosforo conectados entre si através de uma ponte de oxigênio. O polímero inorgânico de fosfato geralmente contém entre 3 e 15 unidades. Os polifosfatos contêm átomos de oxigênio com carga negativa que atraem cátions com carga positiva, como cálcio, ferro etc. Essa atração pode sequestrar (combinar) de maneira eficaz os cátions, formando um complexo que interfere na formação de depósitos. Uma concentração limite precisa ser atingida para os polifosfatos conseguirem evitar a incrustação de carbonato de cálcio em concentrações com níveis de supersaturação baixos. Da mesma maneira, o polifosfato se combina com o ferro e o manganês para evitar manchas vermelhas e pretas, respectivamente. A eficácia do polifosfato está limitada pela reversão a ortofosfato em determinadas condições operacionais.

Organofosfato

Os inibidores da escala de fosfonato funcionam sendo adsorvidos em locais de crescimento de partículas ativos, onde retardam a taxa de nucleação e crescimento de cristais. Os fosfonatos são sequestrantes que formam um complexo com vários cátions e mantêm as soluções de água estáveis mesmo em pontos de supersaturação relativamente alta. Alguns exemplos de inibidores de incrustação de organofosfato comumente usados em sistemas de resfriamento incluem:

• ácido 1-hidroxietilideno 1,1-difosfônico (HEDP)
• ácido 2-fosfonobutano-1,2,4-tricarboxílico (PBTC)

Os inibidores da escala de aminofosfonato incluem:

• Dietilenotriamina penta (ácido metileno fosfônico) (DETPMP)
• Ácido amino trimetileno fosfônico (ATMP)

Polímeros

Pesquisas de polímeros demonstram que determinados grupos funcionais, como carboxilatos e sulfonatos, são capazes de inibir a formação de incrustação. Esses tipos de polímeros podem ser eficientes no controle de vários tipos de incrustação, dependendo dos tipos de monômeros presentes no polímero. Os polímeros interferem no crescimento da treliça de cristal nas formações de incrustação mineral e previnem ou revertem o crescimento de depósitos minerais densos e aderentes.

Alguns exemplos de polímeros incluem:

• Polímeros de ácido poliacrílico
• Polímeros de ácido polimaléico
• Copolímeros e multipolímeros que contêm vários grupos funcionais, como ácido acrílico, acrilato hidroxipropil (HPA), ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico (AMPS) acrilato ter-butil (TBA), estireno sulfonatado (SS) etc.
• Polímeros avançados, como o Quadrasperse^® e o FlexSperse^® da ChemTreat
• Polímeros traçados como QuadDetect^TM

Os polímeros também atuam modificando ou distorcendo cristais de incrustação recentemente formados. Esses cristais distorcidos se dissolvem novamente na água e não formam incrustação em equipamentos críticos. Como mostrado abaixo, os cristais distorcidos não exibem nenhum dos cristais semelhantes a agulha ou de face plana mostrados sem inibidores de incrustação polimérica, além disso, a estrutura é muito mais frágil, friável e não constrói grãos de cristal grandes.

Uso de surfactantes (agentes ativos de superfície) para controlar o depósito e sujidade

Um fator na remoção ou no controle de depósitos ou incrustação pode ser a incapacidade dos polímeros de penetrar no depósito. Isso acontece principalmente com qualquer orgânico, óleo e gordura que entra no sistema. Esses materiais formam uma liga entre os depósitos, evitando que sejam dispersados. O biofilme é uma liga forte particularmente problemática.

Para remover esses materiais, a água pode precisar de auxílio de agentes ativos de superfície ou surfactantes. Os surfactantes são classificados como aniônicos, catiônicos e não iônicos. Os surfactantes não iônicos são normalmente usados na remoção de depósitos de óleo e gordura. Os surfactantes não iônicos também são preferíveis por causa de sua baixa interação com dispersantes e coagulantes carregados, além de sua tendência relativamente baixa de gerar espuma e efeitos aquáticos.

As equipes técnicas especializadas da ChemTreat trabalham com nossos especialistas experientes de tratamento de água para solucionar os desafios de tratamento de água dos nossos clientes. Entre em contato conosco hoje mesmo para agendar uma consulta.

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