ES2574005T3

ES2574005T3 - Método para inhibir la corrosión en sistemas de agua caliente

Info

Publication number: ES2574005T3
Application number: ES04811102.5T
Authority: ES
Inventors: Bruce R. Bailey; Peter D. Hicks
Original assignee: Nalco Co LLC
Current assignee: ChampionX LLC
Priority date: 2003-11-20
Filing date: 2004-11-10
Publication date: 2016-06-14
Anticipated expiration: 2024-11-10
Also published as: BRPI0416693A; US20060182651A1; EP1685275A2; ES2644596T3; EP1685275B1; WO2005052213A3; CA2543266A1; AU2004293772A2; CN1882715A; AU2004293772A1; EP2589683A1; CN1882715B; JP2007512437A; EP1685275A4; BRPI0416693B1; AU2004293772B2; US7635449B2; EP2589683B1; WO2005052213A2

Abstract

Un método para mantener una cantidad efectiva que inhibe la corrosión de secuestrante de oxígeno u oxígeno en un sistema de agua caliente comprende: (i) determinar el rango de potenciales de reducción de oxidación para inhibición de corrosión efectiva para el sistema a la temperatura del sistema, presión y pH; (ii) medir el potencial de reducción de oxidación del agua de alimentación en el sistema a la temperatura de operación y presión; (iii) convertir los potenciales de reducción de oxidación en el sistema o la temperatura de funcionamiento a potenciales de reducción de oxidación contra un electrodo de hidrógeno estándar a 25 °C; y (iv) agregar una cantidad de oxígeno o secuestrante de oxígeno al sistema con base en el potencial de reducción de oxidación medido para mantener el potencial de reducción de oxidación del agua de alimentación en el sistema dentro del rango predeterminado de potenciales de reducción de oxidación; en donde los potenciales de reducción de oxidación se miden en una celda que comprende dos termocuplas, un electrodo de referencia balanceado a presión externa de cloruro de plata-plata y un electrodo de platino, en donde una termocupla mide la temperatura de la celda y la otra termocupla mide la temperatura de unión en frío del electrodo de referencia balanceado a la presión externa de cloruro de plata-plata; y - registrar la temperatura del agua que fluye a través de la celda como una función de tiempo; - supervisar la temperatura de la unión en frío del electrodo de referencia balanceado a la presión externa de cloruro de plata-plata.

Description

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c.: El inserto 14 de Teflón de pieza pequeña (no termo retráctil) se perfora en el centro con una broca 5/64” (1.98 mm), para dar una longitud aproximada de 3 cm. Luego limpie con acetona.

d.: Un extremo de la pieza larga de Teflón 15 (2: 1 HST de 1/4” (0.635 cm) a 1/8” (0.318 cm)) es termo retráctil sobre la

5 frita 21. La frita 21 tiene un diámetro de 3.2 mm y tiene aproximadamente 14 mm de largo. La otra mitad del Teflón termo retráctil se contrae sobre el inserto 14 de Teflón de 3 cm, pequeño. Asegúrese que ambas piezas de Teflón (que incluyen el inserto de Teflón de 3 cm) se calienten en estado transparente. Esto asegurará que se unen cuando se enfrían a su estado opaco. Se hace termo retráctil aproximadamente 29 cm de este tubo en la frita 21 y inserto 14 de Teflon®. Luego asegúrese que se enderece el Teflonfi (puede ser necesario volver a calentar un estado transparente).

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e. Tapas de alivio de presión: Se debe soldar una abrazadera de banda de acero inoxidable sobre el accesorio 17 de acero inoxidable de 1/4 pulgadas (0.635 cm) para evitar que la barra de plata sea expulsada bajo presión. Corte piezas pequeñas de lámina de Teflón (lámina de Teflón, 6”x 6” (15.24 x 15.24 cm); Part# VT-125, Small Parts, Inc.; Miami Lakes, FL) y utilice cinta de aislamiento para cubrir estas piezas en la parte interna de la tapa 47 de acero inoxidable, para

15 completar la etapa de aislamiento.

f. Termo retraiga la pieza final de 1/4-1/8” (0.64-0.32 cm) de tubo 15 de Teflón a la longitud deseada, asegúrese que la pieza extremo se termo retraiga sobre una barra de aproximadamente 1/8” (0.32 cm). Es para este fin que se obliga a la sección de barra de plata clorada bajo coacción. Deje aproximadamente 3/8” (0.96 cm) de plata sobresaliendo del extremo

20 como el punto de conexión eléctrica.

g. Deslice la férula 13 de Teflón y apriete el accesorio 17.

h. Utilice una aguja hipodérmica larga para cargar ambas partes de Teflón termo retraído OD de 1/8” (0.32 cm) con 0.1 N 25 KCI.

i. Aplique una pequeña cantidad de grasa de vacío al Inserto 14 de Teflón para hacer la separación del electrodo después de uso, antes de volver a cargar más fácilmente.

30 j. Deslice el OD de 1/8” de Teflón termo retraído (0.32 cm), que contiene la barra 16 de plata, sobre el inserto 14 de Teflonfi.

k. Mida el potencial restante del electrodo cargado con 0. 1N KCI 19 contra un electrodo KCl//AgCl/Ag de saturado en un beaker de KCI saturado a 25° C. El potencial restante puede ser +90 mV (2 mV).

35 Se describe adelante la fabricación de un ensamble 2 de electrodo de platino representativo con una tapa que retiene la presión.

Se utilizan los siguientes elementos para fabricar el electrodo de platino: tapa 22 de retención de Teflón (barra redonda

40 de Teflón, 24” (60.96 cm); Parte# 2RT-8, Small Parts, Inc., Miami Lakes, FL), Accesorio Conax (TG-14-AT, Patrick and Douglass, Inc. , Lombard, IL) que consiste de seguidor 23 de acero inoxidable, Guía 24 de Acero Inoxidable, Aislador 25 cerámico (2), Teflón (sello D 26, y accesorio 27 de acero inoxidable, Teflón 28 termo retraído (1 capa J-SM2T-20-36, Small Parts, Inc. , Miami Lakes, FL), cable 29 de platino (1.5 mm de diámetro, 99.9%; CAT# 34,939-9, Aldrich Chemical Company, Inc. , Milwaukee, WI), Lavador 30 de acero inoxidable, cable 31 de metal aislado con Teflón.

45 Ensamble del electrodo de platino.

a. Enderece el cable 29 de platino y asegúrese que la longitud es aproximadamente 10 cm.

50 b. Perfore cuatro agujeros en el lavador 30 de acero inoxidable 90° aparte y 2 mm del borde externo, utilizando un broca 5/64” (19.8 mm). El lavador debe tener un ID de 17.4 mm y un OD de 38 mm.

c. Tapa 22 de Teflón. Corte una pieza 11 mm de largo de Teflón (D de una barra de diámetro 1/2” (1.27 cm) y perfore un agujero al centro de uno de los extremos planos 1/3 del camino con una broca 5/64” (19.8 mm). Este agujero Actuará

55 como un punto de anclaje para el cable Pt. En el otro lado de Teflonfi corte dos líneas perpendiculares a través la parte intermedia y aproximadamente 1-2 mm de profundidad con una sierra para metales. Estas ranuras actuarán como puntos de anclaje para los cables que aseguren el aislador Teflonfi.

d. El sello 26 de Teflón viene con EG Gland, aumenta el tamaño del agujero con una broca 5/64” (19.8 mm). 60

e. Corte una sección de Teflón 28 termo retraído aproximadamente 7 cm de largo. Limpie el cable de platino con acetona luego etanol. Deslice el Teflón en el cable Pt que deja 1 cm expuesto en otro extremo. Caliente el Teflón con una pistola de calor hasta que el Teflonfi sea transparente.

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f.: Ensamble el cuerpo 32 de electrodos como se muestra en la Figura 3. La punta se expone a una solución debe sobresalir 15 mm del extremo del accesorio Conaxfi y debe apretar el ensamble. Aprieta a < 15 pies lbs (2.07 kg m) para mantener el sellado. El sello probará la presión en frío. Si se filtra se puede apretar un poco más.

g.: Corte 4 piezas de cable de acero inoxidable de aproximadamente 24 cm de largo con 0.8 mm de OD y luego se dobla a la mitad.

h.: Ponga el cable doblado a través de los agujeros en el lavador 30 con el extremo doblado hacia atrás del Conax® Gland.

i.: Ponga 41/2 cm de tubo de Teflón OD de 1/8” (0.32 cm) sobre cada cable doblado para asegurar que la pinza cocodrilo (utilizado para conexión eléctrica a esta sonda de platino) no se conecta eléctricamente al cable.

j.: Ponga la tapa 22 de Teflonfi en el cable 29 de platino (agujero perforado insertado sobre el cable Pt) y se doblan los cables sobre la parte superior, en las ranuras se cortan antes.

k.: Envuelva el extremo de los cables alrededor de la parte superior del aislador de Teflón, con el propósito de unirse el aislador firmemente a la parte superior del cable Pt. Esto es para evitar que el cable Pt se deslice fuera del accesorio Conax, como resultado de la presión interna en la celda 1 ECP.

l.: Envuelva cinta Teflonfi alrededor de la parte superior para cubrir los cables de acero inoxidable expuestos.

El ORP medido a la temperatura utilizando la celda ORP descrita anteriormente es la diferencia potencial que existe entre el electrodo de referencia y el electrodo de platino. La medición se lleva a cabo al unir un cable eléctrico al cable de platino expuesto (abierto a la atmósfera) del electrodo de platino y hacer correr el cable a la terminal positiva (frecuentemente cable rojo) de un dispositivo de medición de voltaje. Otro cable se une a la parte de plata expuesta del electrodo de referencia y se hace correr al terminal negativo (frecuentemente cable negro) del dispositivo para medir el voltaje. Cualquier dispositivo de conexión adecuada, por ejemplo pinzas cocodrilo, se pueden unir a los cables a los electrodos de plata y platino mientras se asegura la continuidad eléctrica y aislamiento. Alternativamente, los cables se pueden soldar a las porciones de platino y plata de los electrodos.

A diferencia de sondas pH, las sondas ORP no necesitan ser calibradas pero es buena práctica para verificar que las sondas funcionan apropiadamente. Los diversos estándares ORP que se pueden obtener de vendedores para calibración de sonda ORP. Sin embargo, la mejor forma y más económica de obtener un estándar fresco es hacerlo a partir de sus constituyentes básicos. Existe un estándar ASTM D 1498-93 que contiene una receta para elaborar los estándares ORP.

Para las sondas ORP la alta temperatura la diferencia potencial entre el electrodo de referencia EPBRE y un electrodo saturado KCl//AgCl/Ag se puede hacer en una solución KCl saturada. La diferencia potencial es siempre 88-92 mV. Esto se debe a que 0. 1N KCI se utiliza en el EPBRE y KCI no saturado.

Los datos generados utilizando la celda ORP como se describe aquí puede ser registrado mediante cualquier número de instrumentos comercialmente disponibles, un ejemplo es un registrador de datos multímetro digital de alto desempeño modelo 2001/MEM2 (DMM) con memoria de 128 K y conductores de prueba 8605, disponible con una tarjeta de exploración TC (Keithley Instruments, Arlington Heights, II).

La temperatura de la unión en frío del EPBRE se puede supervisar mediante la unión de un extremo de una termocupla a la base externa del EPBRE. Para los propósitos de los experimentos descritos aquí, un extremo de una sonda de termocupla descubierta no montada, de calibre fino tipo J (cable recto 5 pies (1.52 m)) CAT# G-08505-87 (Cole-Parmer Instrument Company; Niles, II) se graba a la parte externa de la base del EPBRE. Esta región está normalmente a temperatura ambiente.

Con el uso de un registrador de datos de impedancia de entrada alta, un programa de descarga Quick Basic y un paquete de graficado de datos (como el producto Microsoft Excel o Synergy Systems Kaleidagraph (entre otros)) se puede obtener una firma ORP completa en ambientes acuosos de temperatura y alta presión. El rendimiento final es una gráfica de potenciales ORP como una función de tiempo y temperatura de celda.

La conversión de los potenciales de electrodos medidos con el electrodo de referencia de cloruro de plata-plata a la escala de electrodo de hidrógeno estándar a la temperatura de prueba y a 25 °C se describe adelante (SHE es a 0V a 25 °C, por convención).

El electrodo Ag/AgCl descrito aquí tiene la punta de la solución de carga (aproximadamente la frita 21 de zirconio) a la temperatura de prueba, aunque el electrolito a la punta activa de Ag/AgCl es esencialmente a temperatura ambiente (tomado como 25° C). Se necesita conocer el potencia de la reacción de celda media:

AgCl + e ↔ Ag° + Cl-

Esto requiere un conocimiento de:

(1) El potencial (E°) de la celda media Ag/AgCl en el escala SHE a temperatura;

(2) El potencial Eth (potencial térmico) de la celda térmica Ag/AgCl en donde una celda está a la temperatura y la otra está 5 a temperatura ambiente

(3): Los coeficientes de actividad de KCI a temperaturas elevadas

(4): La conversión para la reacción de escala de hidrógeno corregida H+ (T) + 1/2 H2 (25° C) ↔ 1/2 H2 (T) + H+ (25° C)

10 Mucha de la información anterior se tabula en la literatura y solo necesita ser graficada y se pone en forma de ecuación. Los datos dados adelante son para una solución de carga de electrodos 0. 1N KCI (todas las temperaturas están en grados Celsius).

15 Para convertir un ORP medido contra el EPBRE (T) al SHE (T), en donde c2 = temperatura de muestra de agua (°C), c7 = temperatura ambiente (° C) (esta es la temperatura base del EPBRE), y c5 = el ORP medido en platino contra el EPBRE en Voltios, en la celda ORP anterior a temperatura:

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Luego para convertir de la escala SHE a la temperatura a la escala SHE (25 C):

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25 De esta forma, por ejemplo, si la temperatura de celda es 206.2 (° C); la temperatura alrededor de la base del EPBRE es

25.1 (°C); y el potencial de platino versus el EPBRE (este es el ORP) se mide como -0.3265 V, entonces: El ORP versus el EPBRE (T) es -0.3265V, el ORP versus el SHE (T) se calcula que es -0.2319 V y el ORP versus el SHE (25° C) se calcula que es -0.1296 V.

30 El ORP medido se utiliza para controlar la cantidad de secuestrantes de oxígeno u oxidante (oxígeno) necesarios para ser cargados a un sistema de agua caliente para el control de corrosión. El esquema de control puede incorporar los limitadores de bomba, alarma, y control inteligente, con base en entradas adicionales como pH, oxígeno disuelto y otros constituyentes de agua.

35 Como se utiliza aquí, “sistema de agua caliente” significa cualquier sistema en donde el agua caliente está en contacto con superficies metálicas. “Agua caliente” significa que el agua tiene una temperatura de 100 °F a hasta 700 °F (37.8 °C a 371.1 °C). El sistema de agua caliente puede operar a presión atmosférica o una presión de hasta aproximadamente 3,000 psi (20.68 MPa). Un sistema de agua caliente preferido es un sistema de calderas industrial. Por vía de ejemplo, el agua para alimentación de caldera tiene normalmente una temperatura de 200° F a 400° F (93.3 °C a 204.4 °C).

40 La corrosión de oxígeno puede ocurrir en cualquier parte de una corriente que genera el sistema. Su naturaleza y severidad puede variar dependiendo de la fuente de oxígeno disuelto, presión, temperatura, química del agua, condiciones de flujo, y metalurgia. El ataque ocurre en cualquier punto débil en la película protectora y picaduras de bordes afilados que se forman con tapas de tubos. Es el objetivo del control de corrosión de oxígeno evitar la corrosión DO en todas las

45 partes del sistema. Por lo tanto, es imperativo considerar en donde el oxígeno puede entrar al sistema y cómo selecciona puntos de carga para secuestrantes de oxígeno para efectividad óptima. La fuente de oxígeno principal es frecuentemente el agua de alimentación. Los desaireadores de vacío de única no deben reducir los valores DO mucho por debajo de 100 ppb, mientras que los calentadores de desaireación más eficientes deben reducir los valores DO a aproximadamente 7 ppb.

50 A menos que se reduzca por los secuestrantes de oxígeno, el DO se lleva a cabo a través del resto del sistema en donde puede corroer los precalentadores de agua de alimentación y economizadores. Debido a que el DO no puede escapar con la corriente antes de los regímenes de hervido de agua, las regiones de prehervidor se predisponen más al ataque de oxígeno. Dentro del prehervidor, el ataque es más severo en áreas en donde el flujo de calor y las temperaturas son

55 las más altas. Esto significa que el ataque es más probable en regiones economizadores. Debido a que el ataque toma la forma de picaduras, la corrosión puede ser mucho más rápida. Para evitar estos tipos de fallas, el secuestrante de oxígeno se agrega frecuentemente al tanque de almacenamiento de agua de alimentación o la sección de almacenamiento de los calentadores de desaireación.

60 Otras fuentes de oxígeno “de penetración” pueden incluir el lado de succión de las bombas de agua de alimentación, sellos, los condensadores, el cruce sobre las regiones entre las etapas de alta y baja presión de turbina. El cobre y

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EPBRE (T). Este es un resultado directo del efecto de temperatura en los factores en la Ecuación de Nernst. El aumento de la temperatura reduce los números ORP.

La Ecuación Nernst indica que: E = Eo-(RT/zF) ln ([óxido]°/ [reductor]r)

Por lo tanto, la temperatura afectará el potencial medido (E) directamente y proporcionalmente. Cuando aumenta la temperatura, el potencial se debe reducir (se vuelve más negativo). La temperatura no solo afecta el término “T” en la ecuación anterior, pero también puede afectar el término “z” (número de electrones transferidos) y las concentraciones de oxidación y reductor, y de esta forma el término logaritmo anterior también. Esto es porque las sondas ORP no se compensan usualmente para efectos de temperatura.

Normalmente para el caso de la sonda ORP de alta temperatura, para cada aumento de 1°C, el ORP se reduce mediante aproximadamente 2.6 mV. La magnitud de este cambio, y su importancia, necesitará ser evaluada con respecto a cualquier rango de control para ORP, si y cuando la temperatura del agua que fluye a través de los cambios de sonda ORP.

Se conoce también que el pH afecta ORP. Se espera que el ORP reduzca cuando aumenta el pH y la magnitud relativa de este cambio está por encima de 55-65 mV para cada aumento de una unidad en pH de temperatura ambiente. Esta respuesta también tiende a ser lineal.

Ejemplo 3

Efecto de concentración de oxígeno disuelto y secuestrante de oxígeno en ORP.

Se espera que los números ORP aumentan cuando aumentan los valores de oxígeno disuelto. Una serie de prueba se ejecuta en el valor de oxígeno disuelto varía hasta 300 ppb, a pH = 9. 2 (adiciones cáusticas) en agua a 205°C. Se muestra la respuesta ORP en la FIGURA 6.

La FIGURA 6 muestra el contenido de oxígeno disuelto sobre una escala lineal. Esto es informativo para ver cómo cantidades pequeñas de oxígeno afectan drásticamente los números ORP y cómo rápidamente los números ORP saturan con valores de oxígeno disuelto incluso mayores.

Las sondas de temperatura mayor tienen una respuesta más profunda cuando se compara con sondas a temperatura ambiente que exhiben una respuesta “más plana” a oxígeno disuelto. La sonda ORP de alta temperatura también exhibe un rango mucho mayor de respuesta que las sondas de ORP de temperatura ambiente.

Los secuestrantes de oxígeno utilizados para inhibir la corrosión en sistemas de agua caliente variarán las potencias de reducción bajo las condiciones particulares del sistema de agua caliente que resulta en equilibrio oxidante y único reductor. Por ejemplo, el ORP se reduce al agregar más secuestrante de oxígeno (reductor), aunque la reducción de ORP se vuelve menor y menor para aumentos proporcionalmente mayores en secuestrante. El mismo efecto se observa para aumentar el oxígeno disuelto.

Esto a su vez conducirá a condiciones ORP únicas. Las condiciones ORP variarán con la temperatura, pH y cualesquiera otros factores que afectan ORP o el secuestrante para cinéticas DO y termodinámicas. El uso de ORP para controlar la alimentación de reducción en el agua de alimentación de la caldera se describe adelante.

El potencial ORP del agua de alimentación es una función de oxígeno disuelto y las concentraciones de secuestrante de oxígeno (entre otras cosas descritas anteriormente). En principio al dirigir un potencial ORP específico en el agua de alimentación debe ser posible alimentar la cantidad exacta de secuestrante requerido para proteger un sistema de ataque de oxígeno.

La ventaja clave de este concepto es que al supervisar constantemente el agua de alimentación es posible tomar acción correctiva inmediata cuando existe un sistema alterado, asegurando de esta forma que el sistema de caldera se trata químicamente apropiadamente en todo momento. También pueden haber situaciones en donde se puede alimentar exceso de secuestrante (en el caso de pasivar los secuestrantes de oxígeno) con el propósito no solo controlar los valores de oxígeno disuelto pero también reducir los índices de corrosión del sistema.

Ejemplo 4

Control de ENCENDIDO/APAGADO de alimentación de secuestrante de oxígeno.

Para este estudio el controlador ORP utilizado es un controlador LMI Liquitron DR5000 serie ORP (disponible de Liqui-Systems Inc., Madison, WI) que tiene la capacidad de ejecutar ENCENDIDO/APAGADO y el control proporcional de la frecuencia de pulso. También existe una salida de datos para el registro de la señal ORP (señal 4-20 mA). La bomba de dosis de reductor utilizada es una bomba LMI (Bomba de Medición Electrónica A78 1-490SI). Para aquellos casos en donde se intenta la alimentación controlada por PID de secuestrante, se utiliza un controlador Yokogawa UT-550.

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El secuestrante de oxígeno se alimenta a la sección de almacenamiento de desaireador por medio de una pluma de dosificación, o a la salida del desaireador. Cuando se agrega a propósito oxígeno al agua desaireada, se agrega como agua saturada con oxígeno y el punto de dosis es la salida del desaireador.

El reductor (en este caso el secuestrante de oxígeno) se alimenta con base en un punto de fijación ORP. Normalmente se establece un punto fijo y también se fija un rango de control, para control de ENCENDIDO/APAGADO. Por definición, en este esquema de control la bomba es ENCENDIDO o APAGADO.

El esquema de control se manipula como sigue. Si el ORP es muy alto, la bomba se encenderá para aumentar el flujo de secuestrante y reducir el ORP. El ORP se reducirá al punto de fijación. Cuando se alcanza el punto de fijación se apagará la bomba. Si se asume que el punto de fijación es -400 mV y el rango de control es 50 mV, luego la bomba se apagará cuando se reduce el ORP a -400 mV. En el ejemplo anterior la bomba solo se encenderá si la lectura de ORP excede 350 mV (-400 mV + 50 mV = punto de fijación + rango de control).

Como un ejemplo se utiliza sulfito como el secuestrante/reductor agregado. Una solución de sulfito se carga en el banco de prueba de precaldera con una bomba LMI con una capacidad de bombeo fijado de 47 ml/min. Se desairea el agua del banco de prueba estándar, el agua desionizada que tiene pH ajustado en un pH de 9.2 al agregar cáustico.

En este caso se carga sulfito de sodio, secuestrante de oxígeno y oxígeno disuelto a la salida del desaireador. El valor de oxígeno disuelto inicial sería 140 ppb, sin carga de secuestrante. La bomba de sulfito se enciende y apaga para tratar y mantener el ORP dentro de las casillas de control mostradas en la FIGURA 7.

Como se puede observar existen mayores variaciones ORP alrededor de las bandas de control, relacionado con avance de oxígeno seguido por secuestrante de oxígeno disuelto mediante sulfito. Los tiempos de retardo del sistema y la respuesta de sonda ORP conducen a las oscilaciones anteriores en ORP.

Si el evento de ingreso de oxígeno disuelto es de una duración más corta que el tiempo de retardo de alimentación química entonces se realizaría inyección química, pero no sería capaz de alcanzar el máximo DO y “lo neutraliza” químicamente. En este caso, se carga el máximo de oxígeno que pasaría por la sonda ORP, seguido por un posterior máximo ORP que reduce más reductor y esto alcanza la sonda ORP.

Puede haber un punto de muestra donde se le da al secuestrante suficiente oportunidad para reaccionar con el oxígeno disuelto. La implicación es que se carga cualquier secuestrante, necesita ser capaz de reducir el ORP al punto de fijación. Cualquier cosa que interfiera con esto interrumpirá la filosofía de control. Esta situación puede surgir si los puntos de muestra solo están disponibles en puntos en donde cinéticamente el secuestrante es incapaz de reducir el número ORP. En este caso, los valores de oxígeno disuelto deben ser mayores, pero los puntos de control ORP se seleccionan de tal manera que hay suficiente reductor para secuestrar eventualmente la cantidad deseada de DO adicional adelante.

El ingreso de oxígeno en el desaireador será similar a escapes DO después del desaireador, excepto que variarán los tiempos de residencia para reacciones de secuestrante. También variarán los tiempos de alimentación de secuestrante.

Cuando existe un gran antecedente DO funcionará el control ORP en la parte empinada de la curva de titulación ORP versus DO. Se espera que las grandes fluctuaciones ORP para cambios DO pequeños, especialmente si el tiempo de retardo es largo con respecto al tiempo de paso de DO.

Es importante conocer cómo se cambian todas las otras variables que afectan el ORP. En un esquema controlado por ordenador se pueden medir otros factores y se tienen en cuenta en un algoritmo de control ORP.

Las variaciones ORP en carga de ENCENDIDO/APAGADO se relacionan con múltiples cosas. Estas incluyen:

1.: El punto de fijación.

2.: El rango de control.

3.: Tiempo entre variaciones ORP cíclicas variará con tiempos de residencia. Si los productos químicos permanecen en el sistema mucho tiempo, entonces serán más largas las variaciones cíclicas. Las variaciones de agua cargadas en línea conducirán a tiempos de ciclo de ENCENDIDO/APAGADO más cortos.

4.: Variaciones en ORP cambiarán en el lado superior mediante el paso de DO y los números DO alcanzados antes que el secuestrante se llame a la acción y tiene un efecto secuestrante en el DO. Las variaciones en la parte inferior cambiarán con la concentración del secuestrante en el sistema después que se ha secuestrado el inventario DO, o el DO se ha reducido y existe exceso de reductor. Las concentraciones relativas de oxidante y reductor son de problema aquí, así como también la potencia del reductor específico como un secuestrante.

La cantidad de paso DO que ocurrirá dependerá del valor absoluto del DO sin el secuestrante presente y el tiempo en el que el sistema reacciona con DO y las concentraciones de secuestrante presentes. Este es un balance cinético y termodinámico que se logra, dentro de las variaciones del sistema.

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Se tienen en cuenta diversas piezas de información que se muestran en la FIGURA 13. Primero el eje más a la izquierda está en un rango de números ORP (en mV) medido a 204 °C, contra el EPBRE. Los números se muestran de +300mV tao -600 mV. También se muestra sobre el eje la ubicación aproximada del número ORP si existe 140ppb de oxígeno disuelto en el agua. El rango ORP luego se da si se envía agua a través de un buen desaireador que retiraría mecánicamente la mayor parte del oxígeno disuelto, que conduce normalmente < 10 ppb de oxígeno disuelto en el agua.

El siguiente rango de números ORP muestra que una sonda ORP a temperatura ambiente solo exhibe 90 mV de rango mientras que la sonda ORP a la temperatura muestra el movimiento 600 mV sobre las pruebas realizadas.

La siguiente sección de la gráfica muestra el “sulfito residual (equivalencia de secuestrante DO ppb)”, con números que varían de 0 a 2500. Esta gráfica muestra cómo el ORP, en buen agua desaireada, variará cuando aumenta la cantidad de sulfito. En este caso el pH del agua es 9.2 (logrado con adición cáustica). De esta forma, por ejemplo, un ORP de 500mV se mediría si se agrega suficiente sulfito para proporcionar un exceso de concentración de sulfito capaz de secuestrar un 60 ppb adicional de DO. Como se puede observar cuando aumenta la cantidad de exceso de reductor, entonces reduce el número ORP. Esto se espera.

La parte final de la figura proporciona un mapa de corrosión para el desempeño de corrosión de acero al carbono en este sulfito y ambiente cáustico. El ECP (potenciales electroquímicos libres de corrosión) para acero al carbono se muestra para los números equivalentes de ORP. Se encuentra que si los potenciales de corrosión están por encima de -672 mV (versus el EPBRE) luego el acero al carbono se picará y el ataque de picaduras se empeora para altos potenciales. Es decir picaduras que se formarán para propagarse autocatalíticamente. Como tal una “Línea de Confidencia” arbitraria para picaduras se ha elaborado sobre 100 mV por debajo de la línea -672 mV. Esto implica que el sistema debe operar por debajo de esta línea de tal manera que no hay oportunidad de que ocurran picaduras. La parte final del rompecabezas es la zona mostrada como “Corrosión General Baja”. Aquí se encuentra que los índices de corrosión para acero al carbono son los más bajos. En este caso aproximadamente 0.2 mpy (mili pulgadas por año) o aproximadamente 5 micras por año.

Por lo tanto, en este caso, si se configura el control ORP para obtener índices de corrosión de acero al carbono bajos, en este sistema de agua de alimentación de caldera, luego un punto de fijación ORP de menos de -400 mV sería apropiado con un punto de fijación de menos de -500 mV es incluso mejor.

El potencial de corrosión de acero al carbono propiamente dicho no se puede utilizar para controlar la carga de secuestrante como los números ECP responden muy lentamente para el control de carga de secuestrante en sistemas dinámicos. También existen problemas con inconvenientes de polarización de electrodos.

Se puede desarrollar cualquier control con base en ORP utilizando el método y aparato descrito aquí. Esto incluye hardware y software. Las primeras unidades deben ser tan simples como solo las herramientas de supervisión ORP, que se sigue por herramientas de control ORP, seguido por ORP integrado, pH, herramientas de temperatura para carga controlada con base en ORP completamente automatizado de reductores. Las herramientas finales son dispositivos inteligentes que detectarían una alteración ORP y puede atribuir la alteración a un problema de control de pH y no un cambio de equilibrio de oxidante/reductor. Dicho sistema no puede ajustar la bomba de alimentación de secuestrante. Dicho sistema debe ser suficientemente inteligente para ajustar la bomba de dosis de secuestrante que conoce que la reacción de secuestrante a oxígeno se efectúa por pH. El punto de control ORP de esta forma puede variar para optimizar el secuestrante. En un sistema más complicado involucra que también se deben tener en cuenta implicaciones de corrosión para ajustar ORP a un punto de fijación que proporcionaría una respuesta de baja corrosión. La información de corrosión se puede generar localmente o inferir de datos de laboratorio.

Utilizando el aparato y los métodos descritos anteriormente, hemos determinado que el control de corrosión efectivo en un sistema de caldera industrial se puede realizar preferiblemente al agregar secuestrante de oxígeno al sistema de tal manera que el ORP, cuando se mide a temperatura y presión, se mantiene en un rango de -0.7 V a -0.3 V a 400 °F (204 °C) vs electrodo de referencia balanceado a la presión externa de cloruro de plata/plata.

En un aspecto, el secuestrante de oxígeno se agrega al agua de alimentación de la caldera industrial y el sistema de condensado.

Para toda agua de alimentación con acero al carbono y el sistema de condensado que tiene un pH de 8 a 10 en donde se emplea sulfito de sodio como el secuestrante de oxígeno, el control efectivo de corrosión se logra preferiblemente al mantener el ORP en un rango de -0.65 V a -0.5 V a 400 °F (204 °C) vs electrodo de referencia balanceado a la presión externa de cloruro de plata/plata (solución de relleno KCI 0. 1N).

Para toda agua de alimentación con acero al carbono y el sistema de condensado que tiene un pH de 8 a 10 en donde se emplea carbohidrazida como el secuestrante de oxígeno, el control efectivo de corrosión se logra preferiblemente al mantener el ORP en un rango de -0.6 V a -0.45 V a 400 F (204 °C) vs electrodo de referencia balanceado a la presión externa de cloruro de plata/plata (solución de relleno KCI 0. 1N).

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Claims

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