Guide des techniques des industries de procédé
L'augmentation de température, et l'évaporation que subit une eau de réfrigération, tend à provoquer des dépôts incrustants qui modifie les performances thermiques des échangeurs.
Ces dépôts aussi appelés TARTRES, sont de natures diverses:
Ce sont des carbonates de calcium et de magnésium, insolubles dans l'eau, qui proviennent de la décomposition thermique des bicarbonates correspondants.
Ils sont facilement éliminés par traitement chimique à l'acide chlorhydrique.
Constitué de sulfate de calcium dont la solubilité décroit quand la température croit.
Le tartre sulfaté est dur et adhérent. C'est un bon isolant thermique.
Il est difficilement éliminable par voie chimique.
Constitué de silice, il est très dur et très adhérent. Il a parfois un aspect vitreux.
La corrosion du fer provoque la formation de rouille, qui peut former des dépôts friables et peu adhérents.
Ces dépôts sont facilement éliminables par traitement chimique à l'acide chlorhydrique ou à l'acide citrique.
Pour éviter l'entartrage des circuits de réfrigération, on a le choix entre:
- maintenir une composition de l'eau à l'équilibre
- employer des inhibiteurs d'entartrage
- imposer un pH plutôt acide et employer des inhibiteurs de corrosion.
On peut régler les pH,TH et TAC de manière à se maintenir dans les zones favorables des indices de Langelier et Ryznar.
L'inconvénient de cette méthode est que ces valeurs évoluent avec la température, et sur un même circuit, on peut être incrustant aux points chauds et corrosifs aux points froids.
Certains additifs peuvent retarder la précipitation des carbonates en particulier sur les points chauds.
Ce sont:
- des polyphosphates
sont limités à une température de 60°C
sont compatibles avec la chloration
- des phosphonates organiques
bonne stabilité thermique mais dégradés par la chloration
- des polymères acryliques
bonne stabilité thermique et au chlore
L'utilisation d'inhibiteurs d'entartrage permet de laisser libre le pH qui se stabilisera entre 8 et 9, et ainsi de limiter les risques de corrosion.
Pour des pH >8, l'action biocide du chlore sera réduite.
La valeur optimum du TAC est entre 25 et 33°F et celle du TH autour de 50°F
Si le pH de l'eau est <7, les carbonates ne peuvent plus précipiter, mais on doit protéger l'installation contre la corrosion.
Le pH est généralement réglé par addition d'acide sulfurique.
Pour éviter la précipitation de sulfate de calcium, le produit Ca x SO4 (en °F), doit rester <15000
1mg/l Ca = 0,25°F et 1mg/l SO4 = 0,1°F
On peut aussi utiliser en appoint de l'eau décarbonatée sur résines échangeuses d'ion, ou à la chaux.
Les inhibiteurs de corrosion sont généralement:
- des chromates de zinc
- des polyphosphates de zinc
- des organophosphates de zinc
Les chromates sont toxiques et il est nécessaire de traiter la purge (pour réduire les chromates) avant rejet.
Le TH peut être maintenu au-delà de 75°F.
Les bactéries interviennent directement ou indirectement dans l'apparition localisée de la corrosion.
Bactéries sulfato-réductrices:
Elles réduisent les sulfates en utilisant l'hydrogène dégagé à la surface des surfaces métalliques.
Le phénomène de corrosion électrochimique s'en trouve accéléré.
Ces bactéries ne peuvent agir qu'en l'absence totale d'oxygène (sous les dépôts).
La corrosion prent un aspect très particulier en cratère.
Bactéries du Fer:
Elles réalisent leur métabolisme énergétique en oxydant le Fer ferreux en Fer ferrique.
L'équilibre à l'anode est rompu et le mécanisme de corrosion électrochimique s'en trouve accéléré.
On observe la formation de pustules d'hydroxyde ferrique formant une gaine qui protège les bactéries.
Pour limiter la quantité de matière en suspension dans l'eau, et ainsi réduire les risques d'encrassement, on effectue en continu la filtration d'une partie du flux principal (3% en général).
Les filtres utilisés sont du type à lit de sable ou à peigne.
Le décolmatage est réalisé périodiquement lorsque la perte de charge est trop élevée, par passage d'eau à contre courant.