Protezione dalla corrosione di circuiti ad acqua glicolata

38_TER_nov_A&Dacquaflex.qxd:46-48_TER_mar_profilo
4-11-2010
12:29
Pagina 38
a&d
38
aziende & dintorni
a
di PaolaP.Mezzalira
dicura
M. Ferrari,
Da Meda,
Protezione dalla
corrosione di circuiti
ad acqua glicolata
novembre 2010
LA TERMOTECNICA
Interno di uno scambiatore a fascio tubiero
interessato da corrosione
In merito alla protezione dalla corrosione di sistemi che impiegano miscele acqua/glicole come fluido di scambio termico è di particolare interesse quanto effettuato in due circuiti di grandi dimensioni presenti presso il sito produttivo
di Sermoneta (LT) di una importante società farmaceutica
Gli impianti che utilizzano miscele acque/gli-
Descrizione dei circuiti ad acqua
glicolata trattati
ti di tali corrosioni sono la foratura delle linee,
Il sito produttivo presso il quale sono installati i circuiti ad
acqua glicolata oggetto di questo articolo appartiene ad
un gruppo multinazionale, presente in Italia con altri due
stabilimenti; il sito di Sermoneta è attivo dal 1970, si estende su una superficie di 320.000 metri quadrati e produce ogni anno 700 tonnellate di antibiotici da cui si ottengono 150 milioni di confezioni di compresse, fiale, capsule, sospensioni orali e liofilizzate.
I due circuiti sopracitati, identificati nel presente report come circuito A e B, sono costituiti ciascuno da 3 sottocircuiti operanti a -18, 0, +50 °C e vengono adibiti al riscaldamento/raffreddamento di fluidi di processo tramite scambiatori a fascio tubiero e a piastre. Come fluido di scambio termico è impiegata una miscela di glicole etilenico ed
acqua con una concentrazione di glicole non inferiore al
30%. Nonostante l’esclusivo impiego di glicole inibito a fine 2006 entrambi i circuiti presentavano seri problemi di
corrosione che comportavano elevati costi di manutenzione ed il rischio di fermi impianti improvvisi ed imprevisti.
A confermare la gravità dei fenomeni corrosivi in atto la
velocità media di corrosione nei due circuiti (determinata
P. ind. Massimo Fer- mediante perdita di peso su provini di corrosione) era surari, Dr. Paolo Da Me- periore a 100 µm/anno (e quindi più che doppia rispetto
da, responsabile mar- al valore massimo accettabile di 50 µm/anno a temperaketing, Acquaflex
tura ambiente) con punte per entrambi i circuiti che raggiungevano i 300 µm/anno. Al fine di risolvere questi inACQUAFLEX SRL
convenienti Acquaflex è stata incaricata di sviluppare un
www.acquaflex.com
trattamento chimico in grado di arrestare i processi corro-
cole come fluido di scambio termico sono
spesso soggetti a fenomeni corrosivi attribuibili ad un insufficiente condizionamento chimico (inibizione); le conseguenze più evidenil danneggiamento delle apparecchiature installate, la perdita della soluzione ricircolante, la formazione di enormi quantità di fanghi. Questi fanghi sono costituiti dagli ossidi
metallici generatisi nei processi di corrosione
che non possono essere eliminati essendo i
circuiti ad acqua glicolata generalmente privi di sistemi di defangazione; il loro accumulo sulle superfici di scambio termico riduce
drasticamente le rese e può determinare la necessità di fermare gli impianti per provvedere alle operazioni di pulizia. La presenza di
solidi sospesi in elevate concentrazioni crea
inoltre fenomeni di erosione che vanno a minare ulteriormente l’integrità degli impianti e
ad aggravare i costi di manutenzione. Per
prevenire o bloccare queste corrosioni è necessario effettuare un corretto trattamento di
condizionamento chimico, progettato sulla
base delle caratteristiche costruttive e di funzionamento degli impianti da proteggere,
nonché monitorare analiticamente il fluido ricircolante per verificare la corretta applicazione del trattamento stesso.
38_TER_nov_A&Dacquaflex.qxd:46-48_TER_mar_profilo
4-11-2010
12:29
Pagina 39
a&d
novembre 2010
LA TERMOTECNICA
aziende & dintorni
sivi in atto; l’azienda committente ha preventivamente manifestato la sua indisponibilità ad eseguire un lavaggio chimico dei circuiti incriminati viste le notevoli difficoltà logistiche connesse (grandi volumi di miscela da stoccare e bonificare) e alcune non positive precedenti esperienze.
Sviluppo del trattamento
anticorrosivo
Sviluppare un programma di trattamento anticorrosivo significa non solo individuare una miscela di inibitori in grado di arrestare i processi corrosivi in atto ma anche garantirne un buon rapporto costo/prestazione, determinare le corrette modalità di additivazione, individuare i parametri chimici da impiegarsi per il monitoraggio del trattamento. Per queste ragioni l’azienda committente ed Acquaflex hanno previsto un periodo di studio degli impianti
della durata di tre mesi durante il quale determinare con
esattezza i volumi dei circuiti, stimare la portata di reintegro, monitorare i principali parametri chimici del fluido ricircolante, individuare la miscela di inibitori da impiegarsi
testandone l’efficacia in impianto pilota.
La determinazione del volume e del reintegro dei circuiti
è stata effettuata utilizzando un tracciante inorganico
compatibile con la metallurgia dell’impianto anche nel caso di lunga permanenza all’interno dello stesso; il volume
complessivo dei circuiti è risultato essere di 565 m3. Il monitoraggio dei parametri chimici della soluzione ricircolante ha consentito di individuare due parametri di particolare criticità: la concentrazione di ferro solubile, che è
risultata sempre compresa tra 8 e 20 ppm, ed il contenuto in solidi sospesi (costituiti quasi esclusivamente da ossidi di ferro) che variava da 0,5 a 1 g/litro.
Si è quindi deciso di utilizzare questi due parametri per
verificare analiticamente l’efficacia del trattamento anticorrosivo. Per il controllo della corrosione si è sviluppata
una formulazione denominata POLYFLEX 175 basata su
sali di molibdeno, fosfonati e toliltriazolo; l’efficacia di
questo mix di inibitori anodici, catodici e per adsorbimento è stata valutata in impianto pilota, utilizzando come fluido ricircolante la soluzione realmente presente negli impianti BMS. La velocità di corrosione della soluzione additivata di POLYFLEX 175 è risultata essere inferiore del 90% rispetto a quella della soluzione non additivata, confermando l’ottima azione anticorrosiva svolta da
POLYFLEX 175. Al fine di completare la protezione dalla
corrosione si è poi deciso di mantenere il pH nei circuiti
compreso tra 8,3 e 9,5 utilizzando alcali fissi per compensare la naturale tendenza all’acidificazione della soluzione dovuta alla degradazione del glicole.
GRAFICO 3 - Variazione della concentrazione
di ferro nei primi 9 mesi di trattamento
GRAFICO 1 - Variazione di pH nei circuiti trattati
GRAFICO 2 - Variazione della concentrazione
di Polyflex 175 nei circuiti trattati
39
38_TER_nov_A&Dacquaflex.qxd:46-48_TER_mar_profilo
4-11-2010
12:29
Pagina 40
a&d
40
aziende & dintorni
novembre 2010
LA TERMOTECNICA
Andamento del trattamento
anticorrosivo
Polyflex 175 è stato aggiunto nel circuito a febbraio 2007;
dalla data di aggiunta le miscela acqua/glicole sono state analizzate mensilmente, ponendo particolare attenzione ai valori di pH, concentrazione di inibitore, concentrazione di ferro, solidi sospesi.
Variazioni di pH e concentrazione di inibitore
GRAFICO 4 - Variazione della concentrazione di
solidi sospesi nei primi 9 mesi di trattamento
PH e concentrazione di inibitore sono stati impiegati per gestire le aggiunte di prodotti successive a quelle di febbraio
2007; il protocollo di trattamento prevede il mantenimento
del pH entro l’intervallo 8,3-9,5 ed una concentrazione di
POLYFLEX 175 non inferiore allo 0,4 %. L’andamento di questi due parametri è riportato nei grafici 1 e 2. Tranne sporadiche eccezioni i valori si sono mantenuti entro i range previsti dal protocollo di trattamento che quindi, nell’intervallo
di tempo preso in esame, può considerarsi rispettato.
Variazioni concentrazione
ferro solubile e solidi sospesi
GRAFICO 5 - Variazione della concentrazione
Nei mesi immediatamente seguenti all’additivazione di
POLYFLEX 175 i valori di ferro solubile e solidi sospesi sono calati drasticamente, come appare evidente nei grafici
3 e 4. Successivamente, fatto salvo nel periodo aprile-agosto 08 quando un inquinamento del circuito A ha comportato il momentaneo peggioramento della qualità del fluido
ricircolante, il calo della concentrazione di ferro solubile e
solidi sospesi è continuato in modo costante (anche se ovviamente meno repentino) confermando l’efficacia del protocollo di trattamento impiegato nel prevenire e bloccare
la corrosione (vedi grafici 5 e 6).
di ferro nei circuiti trattati
Conclusioni
A due anni circa dall’inizio del trattamento Acquaflex i responsabili della manutenzione del sito produttivo Sermoneta si dichiarano pienamente soddisfatti dei risultati raggiunti in merito all’arresto dei fenomeni corrosivi a carico
dei circuiti trattati (arresto confermato dalla velocità di corrosione media dei circuiti scesa sotto i 35 µm/anno). È quindi possibile concludere che il controllo della corrosione in
circuiti che impiegano miscele acqua/glicole come fluido
di scambio termico è ottenibile grazie all’impiego di miscele
di inibitori di corrosione scelti in base alle caratteristiche del
circuito nonché grazie all’attento monitoraggio dei parametri chimici del fluido di scambio termico impiegato.
GRAFICO 6 - Variazione della concentrazione
di solidi sospesi nei circuiti trattati