آشنایی با فرآیند تولید دی اتیل هیدروکسیل آمین (DEHA)

دی اتیل هیدروکسیل آمین (DEHA)

وجود اکسیژن محلول در منابع آب دیگ بخار و سایر تجهیزات منجر به خوردگی و در نهایت آسیب رسانی به تجهیزات صنایع نفت و گاز و نیروگاه‌ها می‌گردد. پس خارج کردن اکسیژن از آب و دیگر میعانات و سیالات فرآیندی امری بسیار ضروری است. به منظور اکسیژن زدایی از چهار روش زیر می‌توان استفاده کرد:

• مکانیکی
• حرارتی
• مواد شیمیایی
• ترکیبی از روش های بالا

در روش هوا زدهی مکانیکی به ویژه در بویلرها سه هدف زیر دنبال می‌گردد:

• حذف یا کاهش گازهای غیر قابل تراکم مانند اکسیژن و آمونیاک
• افزایش دمای آب خوراک دیگ بخار
• انبارکردن آب خوراک دیگ بخار

در صورتی که یک سیستم هوازدای مکانیکی خوب عمل کند و طراحی درستی داشته باشد معمولاً می تواند مقدار اکسیژن محلول در آب را به کمتر از ppb 7 برساند. با اضافه کردن یک اکسیژن زدای شیمیایی مناسب به این نوع هوازداهای مکانیکی می توان مقدار باقیمانده اکسیژن را نیز حذف نمود.

مبنای عملکرد هوازداهای حرارتی بر اساس کاهش حلالیت در آب در اثر افزایش دما است. در صورت عدم امکان استفاده از هوازداهای مکانیکی، حرارت دادن آب خوراک تا ۹۰ درجه سانتیگراد استفاده می‌شود. هرچند هوازداهای مکانیکی و حرارتی بطور قابل ملاحظه ای باعث اکسیژن زدایی آب دیگ بخار می شوند اما باقیمانده اکسیژن محلول در آب باید توسط مواد شیمیایی از بین رود.

یکی از روش‌های متداول حذف اکسیژن استفاده از مواد شیمیایی یا به عبارت دیگر استفاده از اکسیژن زدا است. اکسیژن زداها موادی هستند که با اکسیژن محلول در سیال واکنش می‌دهند و اکسیژن را به طور کامل از بین می‌برند و یا کاهش دهند. اکسیژن زداها را می‌توان از یک نگاه کلی به دو دسته تقسیم کرد:

در صورتی که یک سیستم هوازدای مکانیکی خوب عمل کند و طراحی درستی داشته باشد معمولاً می تواند مقدار اکسیژن محلول در آب را به کمتر از ppb 7 برساند.

با اضافه کردن یک اکسیژن زدای شیمیایی مناسب به این نوع هوا زداهای مکانیکی می توان مقدار باقیمانده اکسیژن را نیز حذف نمود. مبنای عملکرد هوازداهای حرارتی بر اساس کاهش حلالیت در آب در اثر افزایش دما است.

در صورت عدم امکان استفاده از هوازداهای مکانیکی، حرارت دادن آب خوراک تا ۹۰ درجه سانتیگراد استفاده می‌شود. هرچند هوازداهای مکانیکی و حرارتی بطور قابل ملاحظه ای باعث اکسیژن زدایی آب دیگ بخار می شوند اما باقیمانده اکسیژن محلول در آب باید توسط مواد شیمیایی از بین رود.

یکی از روش‌های متداول حذف اکسیژن استفاده از مواد شیمیایی یا به عبارت دیگر استفاده از اکسیژن زدا است. اکسیژن زداها موادی هستند که با اکسیژن محلول در سیال واکنش می‌دهند و اکسیژن را به طور کامل از بین می‌برند و یا کاهش دهند. اکسیژن زداها را می‌توان از یک نگاه کلی به دو دسته تقسیم کرد:

• معدنی: به عنوان مثال ترکیبات سولفیت
• آلی: به عنوان مثال دی اتیل هیدروکسیل آمین

از جمله این مواد شیمیایی می توان به موارد ذیل اشاره کرد:

• هیدرازین
• کربو هیدرازید
• دی اتیل هیدروکسیل امین

هرچند استفاده از هیدرازین در گذشته به طور گسترده به منظور اکسیژن زدایی استفاده می‌شد اما امروزه به کاربردن این ماده به دلیل سمی بودن و سرطان زایی بسیار محدود شده است. به همین دلیل جهت حذف خطرات ناشی از هیدرازین مطالعات و تحقیقات گسترده‌ای جهت یافتن جایگزین مناسب صورت گرفته است. امروزه به کاربردن ترکیباتی همچون کربو هیدرازید و دی اتیل هیدروکسیل آمین به عنوان جایگزین‌های هیدرازین رواج یافته است.

دی اتیل هیدروکسیل آمین (Diethylhydroxylamine) که با نام اختصاری DEHA نیز شناخته می‌شود یک ترکیب شیمیایی آلی (C2H5)2NOH با فرمول ساختاری زیر می باشد:

 فرمول ساختاری دی اتیل هیدروکسیل آمین (DEHA)

دی اتیل هیدروکسیل آمین یا همان DEHA از نظر ظاهری مایع و محلولی شفاف بی رنگ مایل به زرد کمرنگ است. رنگ این ماده شیمیایی شبیه ماده اسید هیدروکلریک می باشد.  DEHA از مشتقات هیدروکسیل آمین می باشد. سایر مشخصات این ماده در جدول (1) ارائه شده است.

مشخصات دی اتیل هیدروکسیل آمین

فرآیند تولید ماده شیمیایی DEHA

ماده شیمیایی DEHA از واکنش تری اتیل آمین و پراکسید تولید می‌گردد و پس از تولید آن فرآیندهای تصفیه و تقطیر انجام می‌گردد. این ماده شیمیایی دارای دو گرید زیر است که هر دو به عنوان اکسیژن زدا به کار می‌روند:

• گرید 85%
• گرید 99%

مکانیزم عملکرد DEHA

دی اتیل هیدروکسیل آمین در سال ۱۹۸۱ برای استفاده در دیگ بخار به بازار عرضه شد. مکانیزم عملکرد DEHA بدین صورت است که این ماده شیمیایی به دلیل فرار بودن در کل سیستم دیگ بخار جابجا می‌شود و همچنین در واکنش با آهن به عنوان یک عامل کاهنده عمل می‌کند و با تبدیل یون فریک (Fe3+) به یون فروس (Fe2+) یک فیلم منفعل مغناطیسی در کل سیستم دیگ بخار ایجاد کند.

فراریت بالای در اتیل هیدروکسیل آمین موجب می شود همراه آب بخار شده و در تمام مسیر بخار آب حضور داشته باشد و در نتیجه بتواند سطوح سیستم بخار برگشتی را نیز در مقابل خوردگی حفظ کند. هرچند از نظر تئوری 24/1 واحد DEHA با یک واحد از اکسیژن واکنش می‌دهد، اما در عمل دوز ۳ به ۱ DEHA به اکسیژن پیشنهاد شده است و مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تخمین میزان تزریق مناسب و عملیاتی برای DEHA کاری دشوار و پیچیده است زیرا پیش بینی میزان محصولی که در پتانسیل متالوژی سیستم مصرف می‌گردد، دشوار می باشد. میزان تزریق این ماده تابعی از عوامل زیر است:

• مقدار اکسیژن موجود
• محل تزریق
• وضعیت انفعال سیستم
• پارامترهای عملیاتی (دما و فشار)

شکل زیر نشان دهنده شمایی ساده از مکانیزم عملکرد اکسیژن زدا به منظور جلوگیری از خوردگی است.

 شمایی ساده از مکانیزم عملکرد اکسیژن زدا

دی اتیل هیدروکسیل آمین با نسبت مشخص با اکسیژن وارد واکنش شده و در فشار بالا و حدود bar 70 در سیستم های صنعتی و بویلرها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کاربردهای دی اتیل هیدروکسیل آمین (DEHA)

بازدارنده پلیمریزاسیون: از ماده شیمیایی DEHA به عنوان یک بازدارنده در واکنش های پلیمریزاسیون مواد استفاده می شود. زیر این ماده توانایی جداسازی رادیکال‌ها را دارد.
عکاسی: از خاصیت پایدار کنندگی DEHA به عنوان عامل پایدار کننده در عکاسی به منظور تثبیت رنگ استفاده می‌شود.
حذف کننده اکسیژن (اکسیژن زدا): همان طور که در بخش قبل نیز به آن اشاره شد ماده شیمیایی DEHA خاصیت کاهندگی داشته و می تواند اکسیژن موجود در آب را جدا کند.
ضدخوردگی: از این ماده به منظور جلوگیری از خوردگی در سیستم ها و بویلرها و به ویژه در مواردی که تجهیزات از جنس فلز آهن هستند استفاده می‌شود.

البته باید به این نکته نیز توجه داشت که DEHA تاییدیه سازمان غذا و داروی ایالات متحده امریکا (FDA) را ندارد. بنابراین در سیستم هایی که بخار آنها در تماس مستقیم با غذا قرار دارد، این ترکیب شیمیایی مورد استفاده قرار نمی‌گیرد.

مزایای استفاده از DEHA به عنوان اکسیژن زدا

• دوز مصرف پایین
• ایمنی بالا
• سرعت عمل مناسب
• صرفه اقتصادی
• سرعت عمل بالا و حذف کامل اکسیژن
• قابل استفاده بودن در دمای بالا
• قابل استفاده بودن در pH بالا
• منجر به افزایش سختی آب (TDS) نمی‌گردد
• تزریق ساده
• سازگاری با محیط زیست

نگهداری و ایمنی DEHA

شرایط نگهداری DEHA بسیار مهم است زیرا در اثر مجاورت و نزدیکی با گرما در سیستم تجزیه شده و دو آمین خنثی تولید می‌گردد:

• دی اتیل آمین
• اتیل متیل آمین

لوزی NFPA دی اتیل هیدروکسیل آمین با درصد خلوص 85%

در صورت استفاده از DEHA باید نکات ایمنی زیر را در نظر گرفت:

استنشاق: تنفس بخارات این ترکیب ممکن است باعث تحریک دستگاه تنفسی شود و همچنین باعث سرگیجه و خفگی می شود.
چشم: در صورت تماس با چشم موجب التهاب، سوزش و قرمزی و تحریک چشم شود. در صورت تماس با چشم، بهتر است چشم را به مدت ۱۵ دقیقه با شست.
پوست: در صورت تماس با پوست، باعث سوزش و قرمزی آن می شود و پوست را تحریک می کند. در صورت تماس باید محل تماس را با آب و صابون به مدت ۱۵ دقیقه شست.
بلع: در صورت بلع، این ماده با تحریک دستگاه گوارش علائمی همچون حالت تهوع، اسهال و استفراغ ایجاد می‌کند.