Kazan besleme suyundaki pH değerini ayarlamak için sodyum karbonat veya sodyum hidroksit kullanımının avantaj ve dezavantajlarının karşılaştırılması

1. Kazan besleme suyunun pH değerini ayarlama nedeni

Günümüzde Çin'deki kazanların çoğu ters ozmozla arıtılmış su veya sodyum iyon reçine değişimiyle yumuşatılmış su kullanmaktadır. Ters ozmozla arıtılmış su veya sodyum iyon reçine değişimiyle yumuşatılmış suyun pH değeri çoğunlukla düşük ve asidiktir; ters ozmozla arıtılmış suyun pH değeri genellikle 5-6, sodyum iyon reçine değişimiyle yumuşatılmış suyun pH değeri ise genellikle 5,5-7,5'tir. Kazanlara ve borulara asidik su verilmesinin yol açabileceği korozyon sorununu çözmek için, BG/T1576-2008 ulusal standardının hükümlerine göre, endüstriyel kazan suyunun pH değeri 7-9 arasında, arıtılmış suyun pH değeri ise 8-9,5 arasında olmalıdır; bu nedenle kazan suyu beslemesinin pH değerinin ayarlanması gerekmektedir.

2. Kazan besleme suyuna sodyum karbonat ekleyerek pH değerini ayarlamanın temel prensibi

Sodyum karbonat, yaygın olarak soda, soda külü, yıkama alkalisi olarak bilinir, tuz olarak sınıflandırılır, alkali değildir, kimyasal formülü Na2CO3'tür, normal şartlarda beyaz toz veya ince tuz halindedir. Kazan besleme suyuna pH değerini ayarlamak için sodyum karbonat eklemenin temel prensibi, sodyum karbonatın suda çözünerek alkali hale gelmesidir; bu da asidik besleme suyundaki karbondioksiti nötralize edebilir ve asitli yumuşatılmış su veya tuzlu suyun kazan ve boru hatlarında neden olduğu korozyonu önleyebilir. Sodyum karbonat zayıf bir elektrolittir, suda çözünerek sodyum karbonat ve sodyum bikarbonat tampon çözeltisi oluşturur, çözeltide elektrolit dengesi vardır ve elektrolit hidroksit tüketimiyle denge sağa doğru kaymaya devam eder, bu nedenle reaksiyonda oluşan pH değeri çok fazla değişmez.

Sodyum karbonatın birincil hidroliz süreci:

Na2CO3 Sodyum karbonat + H2O su = NaHCO3 sodyum bikarbonat + NaOH sodyum hidroksit

Sodyum karbonatın ikincil hidroliz süreci:

NaHCO3 sodyum bikarbonat + H2O su = H2CO3 karbonik asit + NaOH sodyum hidroksit

Sodyum karbonatın birincil hidrolize iyon denklemi:

(CO3) 2-karbonik asit + H2O su = HCO3- bikarbonat + OH- hidroksit

Sodyum karbonatın ikincil hidrolize iyon denklemi:

HCO3- bikarbonat + H2O su = H2CO3 karbonik asit + OH- hidroksit

3. Kazan suyuna sodyum hidroksit ekleyerek pH değerini ayarlamanın temel prensibi

Sodyum hidroksit, kostik soda olarak da bilinir, genellikle beyaz pul şeklindedir, kimyasal formülü NaOH'dir, sodyum hidroksit güçlü bir alkalidir ve son derece aşındırıcıdır.

Sodyum hidroksit için iyonlaşma denklemi: NaOH=Na++OH-

Kazan suyuna sodyum hidroksit eklenmesi, metal yüzeyindeki koruyucu filmi stabilize edebilir, kazan besleme suyunun ve fırın suyunun pH değerini iyileştirerek, asitli yumuşatılmış su veya demineralize suyun kazan ve boru hattı üzerindeki korozyonunu önleyebilir ve metal ekipmanları korozyondan koruyabilir.

4. Kazan besleme suyunun pH değerini ayarlamak için sodyum karbonat veya sodyum hidroksit kullanımının avantajları ve dezavantajları karşılaştırılmıştır.

4.1 Kazan besleme suyunda sodyum karbonat ve sodyum hidroksit ile pH değerinin yükseltilme hızı ve kullanım etkisinin korunma süresi farklıdır.

Kazan suyuna sodyum karbonat ekleyerek pH değerini artırma hızı, sodyum hidroksite göre daha yavaştır. Çünkü sodyum karbonat tampon çözelti oluşturduğu için pH değerinde dalgalanma azdır, nispeten stabildir ve ayarlanması kolaydır. Ancak pH ayarlama aralığı sınırlıdır. Aynı pH değerini ayarlarken, sodyum hidroksite göre daha fazla sodyum karbonat kullanılacaktır. Kullanım etkisi uzun süre korunur ve suyun pH değerinin düşmesi kolay olmaz.

Sodyum hidroksit güçlü bir baz ve güçlü bir elektrolittir. Sodyum hidroksitin pH değerini ayarlama uçuculuğu yüksektir. Su ilave edildikten sonra pH'ı yükseltmek kolaydır, pH değerini daha hızlı ve doğrudan ayarlar, ancak aynı zamanda kolayca bozulabilir, bu nedenle çok fazla eklenmemelidir. Sodyum karbonat ile karşılaştırıldığında, çok daha az miktarda eklenerek pH indeksi gereksinimlerine ulaşılabilir. Yani, sodyum hidroksit pH değerini yükseltse de, eklenen sodyum hidroksit miktarı fazla olmamalıdır; yani suyun hidroksit grubunun asidini nötralize etme yeteneği fazla artmamalı ve pH kısa sürede düşecektir.

4.2 Kazan besleme suyunda pH değerini artırmak için aşırı miktarda sodyum karbonat ve sodyum hidroksit eklenmesinin yol açtığı zararlar farklıdır.

Kazan suyuna pH değerini ayarlamak için çok fazla sodyum karbonat eklemek, kazan suyundaki tuz içeriğini ve iletkenliği artıracaktır; kazan suyunda daha fazla bikarbonat iyonu bulunur ve bikarbonat iyonları ısıtıldığında kolayca karbondioksite ayrışır. CO2, buharla birlikte ısı eşanjörüne ve yoğuşma suyuna girer. Sodyum karbonat, buharın ve buhar yoğuşma suyu dönüş suyunun pH değerini ayarlamakla kalmaz, aynı zamanda buharın ve yoğuşma suyunun pH değerini düşürerek ısı eşanjörünü ve yoğuşma boru hattını aşındırır. Buhar yoğuşma suyu dönüş suyundaki demir iyonlarının standart sarı veya kırmızı rengi aşmasının nedeni budur.

Fırın suyuna pH değerini ayarlamak için çok fazla sodyum hidroksit eklemek, kazan suyunun alkaliliğinin çok yüksek olmasına ve su ve soda oluşmasına neden olur. Sodyum hidroksit miktarını kontrol etmek kolay değildir ve aşırı serbest NaOH, yüksek nispi alkaliliğe neden olur ve alkali kırılganlığı da ekipmanda korozyona yol açar. Yazar, bir kullanıcının tesisinde, debridin pH değerini düzenlemek için sodyum hidroksit kullanılması nedeniyle korozyona uğramış ve delinmiş, yamalarla dolu bir cam elyaf takviyeli plastik debridman tankı görmüştür. Sodyum hidroksit, buhar ve buhar yoğuşma dönüş suyunun pH değerini ayarlayamaz ve buhar ve buhar yoğuşma dönüş suyu sistemi ekipmanının ve boru ağının korozyonunu kontrol edemez.

4.3 Kazan besleme suyunda pH değerini yükseltmek için kullanılan sodyum karbonat ve sodyum hidroksitin güvenliği farklıdır.

Sodyum karbonat nispeten hafiftir, gıda sınıfı bir malzemedir, hafif tahrişe ve hafif aşındırıcılığa neden olur, normalde elle dokunulabilir, uzun süreli temas halinde eldiven giyilmesi gerekir.

Sodyum hidroksit tehlikeli, aşındırıcı bir maddedir ve çözeltisi veya tozu cilde, özellikle mukoza zarına sıçradığında yumuşak kabuklara neden olabilir ve derin dokulara nüfuz ederek iz bırakabilir. Göze sıçraması ise sadece korneaya değil, gözün derin dokularına da zarar verir. Bu nedenle, operatör cildine nötr ve hidrofobik bir merhem sürmeli ve iş kıyafetleri, maske, koruyucu gözlük, lastik eldiven, lastik önlük, uzun lastik çizme ve diğer iş güvenliği ekipmanlarını giyerek kişisel korumasını iyi bir şekilde yapmalıdır.

Sodyum hidroksit ve sodyum karbonatın dönüşümlü veya karıştırılarak kullanılması, tek başına belirli bir pH düzenleyici kullanmaktan daha ekonomik ve etkili olduğunu gösteren kullanım ve test örnekleri mevcuttur. Kazan besleme suyunun pH değeri çok düşük olduğunda, pH değerini hızla artırmak için uygun miktarda sodyum hidroksit eklenebilir. Sodyum hidroksit tamamen çözündükten sonra, sudaki karbonat seviyesini yükseltmek için bir miktar sodyum karbonat eklenebilir. Bu, besleme suyunun pH değerindeki düşüşü hafifletebilir; Sodyum karbonat miktarı daha fazla olduğundan, sudaki karbonat seviyesini koruma yeteneği daha fazladır, bu nedenle genellikle sodyum karbonat, besleme suyu ve kazan suyunun pH değerini korumak için kullanılır; sadece suyun pH değeri çok düşük olduğunda, yazar pH değerini hızla artırmak için sodyum hidroksit kullanılmasını ve böylece ikisinin dönüşümlü olarak karıştırılmasını önermektedir; bu hem ekonomik hem de etkilidir.