|
ضد کف چيست ؟
ضد کف ها مواد شيميايی هستند که برای پيشگيری از توليد و ساخت کف بکار می روند و همچنين کف های ايجاد شده را می شکنند . برای پيشگيری از توليد کف و تمايل به کف کردن به مدار بسته آمين در گردش مواد ضد کف تزريق می شود و گاهی برای واکنش به کف ايجاد شده اقدام به تزريق می گردد و سرانجام مواد ضد کف سرتاسر محلول پخش شده و در برج های احياء و تماس همراه محلول آمين می چرخد . در بازار هزاران نوع ضد کف مختلف موجود می باشد . البته هر ماده ای که اثرات بی ثبات کنندگی روی کف ايجاد کند ضد کف می باشد و کارايی آن بستگی به خواص شيميايی محلول ، شرايط عملياتی و عوامل فعال در سطح که سبب کف می شود دارد . ضد کف های کارا معمولا" مخلوط هايی ازترکيب مايعات و ذرات جامد تشکيل شده اند دسته بندی براساس ساختار اصلی شامل :
1 - روغن های غير قطبی : مواد معدنی و سيليکون ها .
2 - روغن های قطبی : الکل های چرب ، اسيدهای چرب ، الکيل آمين ها و آلکيل آميدها
3 - ذرات جامد نا سازگار با آب : سيليس تصفيه شده ، آلومينيوم اکسايد و پلی پروپيلن اين ترکيبات تقريبا" هميشه حاوی مواد اضافی فعال در سطح هستند و برای افزايش خواص ديگر در مخلوط نهايی ، اضافه می شوند همانند : مرطوب کننده های سطح ، امولسيون سازي ، پاشنده ذرات شوينده ها .يکی از جوانب گيج کننده در کاربرد ترکيبات شيميايی عناصر فعال در سطح با خواص ضد کف کنندگی درمحلول ديگر به عنوان از بين برنده امولسيون است . فرمولاسيون مولکولی متنوع با پيچيدگی خواص فيزيک و شيميايی مابين سطحی و نياز به کنترل کف های ايجاد شده بيانگر وسعت انواع ضد کف ها می باشد . در وضعيت های عادی دستور العمل کاربرد ضد کف بنا به شرايط اختصاصی می باشد بنابراين بندرت جزييات و نحوه عملکرد ضد کف منتشر می گردد و در بيشتر مواقع از روش سعی و خطا برای تجويز ضد کف سازگار و مناسب استفاده می شود .در بسياری از حالت ها هنر شکستن کف و پيشگيری از کف به اندازه توليد کف پيچيده می باشد و با اطمينان می گوييم مطالعات سنگينی روی پديده کف کنندگی و عمل ضد کف در جريان است البته تا کنون دستورالعمل سريع و محکمی که تاثير يک نمونه ضد کف را برای هر کاربردی خاص تجويز کند موجود نمی باشد که بيشتر مواقع اطلاعات عملياتی بدست آمده با در نظر گرفتن عوامل فيزيک و شيميايی سازگار مورد پذيرش می باشد . عواملی که بر کارکرد ضد کف موثرند شامل موارد زير ند :
1- حلاليت 2 – اندازه قطره 3- حضور ذرات ناسازگار با آب 4 – نيروهای جانبی محيطی 5 – کف کردن مکرر 6 – رقابت شيميايی اجزاء سازنده 7 – تمرکز مواد در سطح 8 – انواع نمک های محلول و غلظت آنها
اساس کف کردن
به منظور درک مکانيزم های عمل ضدکف يک درک پايه ای از ساختارکف ضروری می باشد. حباب های کف محفظه هايی با شکل چند وجهی از جنس مايع هستند که مولکول های گاز را دربر گرفته اند . سطوح جدا کننده محفظه حباب ها ی مجاور را Lamellae گويند . محل اتصال حباب هارا که از ديگر بخش های محفظه ضخيم تر است را مرز مسطح Plateau Border ناميده اند . محل اتصال چند حباب در بخش مرز مسطح را قله يا راس Vertexes ناميده اند . مرز های مسطح و محل تلاقی راس های حباب ها ، ساختار شبکه لوله کشی کف را تشکيل می دهند . مرزهای مسطح در ساختار کف بهم پيوسته و متصل می باشند و معبر يا کانال تخليه کف هستند . از اين مسير ها مايعات اضافی از ساختار کف تخليه می شود تا اينکه تعادل بين نيروی وزن و نيروی موينگی لايه ها برقرار گردد . انعطاف پذيری کف حاصل حضور مايع در ساختارش می باشد . هرگاه ساختار کف از مايع تخليه گردد حباب ها از شکل گرد ياکروی به شکل چند وجهی و کمی سفت با اشکال کريستالی تغيير شکل می دهد. کف حاصل از لايه مواد فعال در سطح که لايه های نازک Lamellae را تشکيل داده اند به دليل اينکه ضعيفترين و نازکترين بخش محفظه حباب های کف هستند هدف ضدکف های سريع می باشند . ساختار لايه بين يک ماده فعال در سطح و محلول در جايی که مقداری از مواد محلول بين دو لايه های مواد فعال در سطح محاصره شده است بمحض اينکه ساختار کف تخليه می گردد سطوح جانبی نازک می شود و دو لايه مواد فعال در سطح به يکديگر نزديک تر می شوند . هرگاه لايه ها بسيار به يکديگر نزديک شدندجذب الکترو شيميايی مولکول ها شروع می گردد . آنها نيز در طول لايه جانبی پهلو به پهلو به يکديگر فشار وارد می کنند . در نتيجه تقابل الکتروشيميايی ساختار حباب بيشتر بلوری ، چند وجهی و سفت می شود . مواد فعال در سطح طبيعتا"لايه های بين سطحی را به جهت ساختارهای شيميايی شکل می دهند . فضای نا منظم بين مولکول های مواد فعال در سطح در لايه و ذرات با بار الکتريکی در بيانگر اتفاقی است که بيش از يک نوع مواد فعال در سطح در محلول و سطح تماس مايع و گاز حضور دارند .فضای متغيرايجاد شده توسط دم های نا سازگار با آب از مولکول های مختلف مواد فعال در سطح پايداری هر دو لايه های بوجود آمده و ذرات با بار الکتريکی را کاهش می دهد .محلول های مخلوط از مواد فعال در سطح ذرات با بار الکتريکی ولايه های نا پايدار توليد می کنند . ذرات با بار الکتريکی کم پايدار از خود واکنش نشان می دهندو بصورت برشی از يکديگر جدا می شوند در نتيجه لايه های مولکول های مواد فعال در سطح توسعه و افزايش می يابد .گرچه لايه هايی که توليد شده اند نا پايدار ند .يکی از اهداف کلی استفاده از ضد کف ، نا پايدار کردن لايه های مواد فعال در سطح با اضافه کردن ديگر مواد فعال در سطح دارای دم های هيدروکربوری بلند می باشدبطوريکه فواصل بين مولکولی بين موادفعال در سطح که توليد لايه های بين سطح کرده اند ايجاد می گردد . موادفعال در سطح طبيعتا" کشش سطحی و بين سطحی محلول های آبی را کاهش می دهند . کشش سطحی ميزانی از تقابل مولکولی در سطح تماس بين گاز و مايع می باشد . يک آب پاک کشش سطحی تقريبا" برابر با 72 (دين / سانتی متر مربع ) دارد .يک محلول MDEA 40% گرفته شده از Surge Drum با دو روز تزريق ضد کف کشش سطحی حدود 55 ( دين / سانتيمتر مربع ) دارد . چنانچه از همان نمونه بعد از چند ساعت تزريق نمونه برداريم و آزمايش کنيم کشش سطحی عدد متفاوتی را نشان می دهد . در محلول های آبی باکشش های سطحی کم طبيعتا" بدين معنی است که در مقطع تماس مايع و گاز با تمرکز زياد مواد فعال در سطح مواجه می باشيم . اگرچه اطلاعات کشش سطحی بدست آمده به تنهايی ممکن است گمراه کننده باشد . برای مثال در پيش بينی تمايل محلول تصفيه گاز به کف کنندگی به جهت آلودگی موادفعال در سطح قادر نيستيم فقط به تنهايی با داشتن مقدارکشش سطحی پيش بينی درستی انجام دهيم بعضی از مواد فعال در سطح برای مثال : ضد کف ها و هيدروکربورهای مايع تمايل به کف کنندگی را کاهش داده در حاليکه کشش سطحی را هم کاهش می دهند . از آنجايکه اينگونه ترکيبات در سطح فعال می باشند آنها بر کشش سطحی موثرند همانگونه که مواد فعال در سطح که سبب کف می گردد . مثال با ارزش ديگر از برداشت فريبنده اطلاعات بدست آمده از آزمايش ومحاسبه کشش سطحی فرض اينکه کارايی ذغال فعال از دست رفته و برای تعويض آن اقدام شود .
مکانيزم تخريب کف توسط ضد کف
قطرات نا محلول روغنی معلق در محلول وارد لايه ی سطحی می گردد که توسط مواد فعال در سطح تشکيل شده به عنوان حباب گازی که روی سطح کلی جابجا می شود. نيرويی که قطره نيازدارد به درون لايه غشاء نفوذ کند بنام نيروی مانع يا مقاوم ورودی لايه غشاء ناميده شده است . مطالعات نشان داده است که ذرات معلق نا سازگار با آب در ضد کف ها نيروی مانع ورودی به لايه غشاء را کاهش می دهد و ضد کف را بسيار کارا و موثر می سازد . ساختار کف بفوريت شروع به تخليه می شود بعد از اينکه لايه حباب کف ضعيف و لاغر می شود . قطره ضد کف در طول لايه غشاء يک عدسی روغنی می سازد . قطره کشيده می شود همانگونه که لايه های غشاء با يکديگر مماس و فشرده می شوند و در نهايت با پاره شدن قطره کشيده شده حباب کف می ترکد . اين عمل در حدود چند ثانيه رخ می دهد بطوريکه جزء مشخصه های ضد کف های سريع می باشد . اگر قطره روغنی نتواند وارد غشاء شود و کف را تخريب کند طبيعتا" درمرزهای حباب کف به تله افتاده و بعنوان يک مايع اضافی در ساختار مجرای تخليه کف به بيرون از حباب هدايت می شود .
چرا استفاده از ضد کف محدود است ؟
بيشتر توليدکنندگان و فروشندگان محلول های آمين توصيه می کنند در کوتاه مدت و به نسبت محدود از ضد کف در کاربرد محصولشان استفاده شود و بندرت دلايل قانع کننده و کافی در رابطه با کف کنندگی ارائه می نمايند . همانطور که در مقدمه اين مقاله اشاره شد بنظر نمی رسددر بيشتر واحدهای تصفيه گاز کف کردن مشکل حادی باشد با تزريق ضد کف عمليات ادامه داشته و خود را به يک روز کاری ديگر می رسانند توليدکنندگان و فروشندگان راست گفته اند اگر مجبوريم به يک واحد ضدکف تزريق کنيم يقينا"واحدتصفيه گاز با مشکلی مواجه است که بايستی آن مشکل را از بين برد . در زير نتايجی که از تزريق ضدکف که بيش از موارد گهگاهی استفاده گرديده آورده شده است :
1 - هرگونه ماده شيميايی که در کنار مولکول های آمينی در فرآيند جذب گازهای اسيدی که در سطح انتقال جرم از گاز به مايع وارد گردد و در فرآيند جذب دخالت کند اجبارا" کارايی حذف گازهای اسيدی را کاهش خواهد داد .ترکيبات شيميايی فعال در سطح طبيعتا" در سطح تماس بين گاز و مايع تجمع می کنند . مطالعات انجام شده ممانعت انتقال جرم گاز به مايع توسط مواد فعال در سطح را تاييد کرده اند . يک مطالعه که اخيرا" انجام شده و ضد کف به عنوان مواد فعال درسطح بوده است کاهش 55% در کارايی MDEA را نشان داده است . همچنين مطالعات در باره توانايی تاثير مواد فعال در سطح روی انتفال حرارت را نشان داده اند .
2 - مطالعات انجام شده روی بعضی از ضد کف ها با فرمولاسيون معين بيانگر غير فعال شدن آنها با افزايش تمرکز در سطح می باشد .
3 - ضد کف عوامل کف زا را حذف و يا از نظر شيميايی غيرفعال نمی کند . ضد کف بطور موقت پايداری ساختار کف ها ی توليد شده را کاهش می دهند .
4 - ذغال فعال بسياری از مولکول های مواد آلی و نا محلول در آب همانند مايعات هيدروکربوری را جذب می کند . هيدروکربورهای با ساختار مولکولی بزرگتر و پرشاخه بصورت موثرتری جذب می شوند . از گذشته دور مشخص شده است که ذغال فعال با راندمان بالا ضد کف های سيليکونی را جذب می کند و مطالعات همچنين نشان داده است ذغال فعال ضد کف های غير يونی را جذب سطحی می کند .
5 - عکس های ميکروسکوپی دريافت شده مربوط به يک واحد تصفيه گاز حباب های ضد کف که در محلول آمين ذرات سولفيد آهن را جذب نموده و تشکيل توده بهم فشرده ای را داده است . اين عکس ها نشانگر خروج قطرات ضد کف بهم چسبيده همراه ديگر مواد زائد از بستر ذغال فعال که سبب گرفتگی صافی های مکانيکی و مسدود شدن نا بهنگام آنها می شود را نشان می دهد.
6 - ضد کف ها خودشان مواد فعال در سطح هستند و در اندازه کشش سطحی موثرند استفاده از اطلاعات کشش سطحی توليدکنندگان و فروشندگان محلول های آمين و يا نتايج آزمايشگاهی برای نشان دادن حضور کف در حلال ناشی از مواد فعال در سطح را غير ممکن می سازد . 7 - حضور ضد کف در سيستم شديدا" از تفکيک عوامل مکانيکی به نسبت شيميايی که تمايل به کف کردن دارند پيشگيری می کند اگر چه هردو تحت تاثير چند درجه کاهش نسبت از کشش سطحی واقع شده اند .
نتيجه گيری
فرآيند کف کردن يک مشکل عملياتی است که نيازمند اقدام سريع در تمامی صنايع بويژه در فرآيندهای شيرين سازی گاز طبيعی و پالايشگاه های نفت می باشد .ياد گيری و آموزش به نسبت لازم در باره ماهيت و تاثيرات مواد شيميايی افزودنی به واحدهابرای افراد در گير در عمليات ضروری می باشد .تزريق مواد شيميايی ضد کف در محلول آمين درگردش کار روزانه اوپراتورهادر واحد های تصفيه گاز می باشد . اين مطلب بخوبی بايستی درک شود اگر چه ضد کف ممکن است در کوتاه مدت درمانی برای عمليات باشد ولی بصورت بالقوه مشکلات حادی در نتيجه استفاده نا بجا و بی اندازه پديدارمی شود . نياز به تزريق ضد کف بصورت گهگاهی درمانی موقت است . راه حل اساسی حذف عوامل کف زا می باشد
جعفر کمالی
رئيس عمليات نوبتکاری
شرکت پالايش گاز فجر جم
|
