مزيل الهواء

جهاز إزالة الهواء هو جهاز يستخدم لإزالة الغازات المذابة مثل الأكسجين من السائل.

تُستخدم أجهزة إزالة الهواء الحرارية عادةً لإزالة الغازات الذائبة من مياه التغذية في غلايات توليد البخار . ويُعدّ جهاز إزالة الهواء جزءًا من نظام تسخين مياه التغذية. ^{[ 1 ] [ 2 ]} يُسبب الأكسجين الذائب في مياه التغذية تآكلًا خطيرًا في الغلاية، حيث يلتصق بجدران الأنابيب المعدنية والمعدات الأخرى مُكوّنًا أكاسيد (مثل الصدأ). ويتحد ثاني أكسيد الكربون الذائب مع الماء مُكوّنًا حمض الكربونيك الذي قد يُسبب المزيد من التآكل. صُممت معظم أجهزة إزالة الهواء لإزالة الأكسجين إلى مستويات تصل إلى 7 أجزاء في المليار وزنيًا أو أقل، بالإضافة إلى إزالة ثاني أكسيد الكربون بشكل شبه كامل. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

تُستخدم أجهزة إزالة الهواء بالتفريغ لإزالة الغازات المذابة من منتجات مثل الأغذية ومنتجات العناية الشخصية ومستحضرات التجميل والمواد الكيميائية والأدوية لزيادة دقة الجرعات في عملية التعبئة ، ولزيادة استقرار المنتج على الرف، ولمنع التأثيرات المؤكسدة (مثل تغير اللون، وتغير الرائحة أو الطعم، والتزنخ)، ولتعديل درجة الحموضة ، ولتقليل حجم التغليف. ^{[ 5 ]}

بدأ تصنيع أجهزة إزالة الهواء في القرن التاسع عشر واستمر حتى يومنا هذا.

بدأ تصنيع أجهزة إزالة الهواء في القرن التاسع عشر. وكانت تُستخدم لتنقية المياه المستخدمة في عملية تصنيع الثلج. ^{[ 6 ]} كما استُخدمت سخانات مياه التغذية في التطبيقات البحرية. ^{[ 7 ]} وفي عام 1899، حصل جورج إم كلويكر على براءة اختراع لطريقة محسّنة لإزالة الهواء من المياه. ^{[ 8 ]}

كانت سفينتان شقيقتان، أولمبيك وتيتانيك (1912)، مزودتين بسخانات تغذية تلامسية. ^{[ 9 ]} وفي عام 1934، اشترت البحرية الأمريكية جهازًا لإزالة الهواء بالترذيذ. ^{[ 10 ]}

شهدت تصاميم سخانات مياه التغذية وأجهزة إزالة الهواء تحسناً خلال عشرينيات القرن العشرين. ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]}

بين عامي 1921 و1933، حصل جورج جيبسون، وبيرسي ليون، وفيكتور روهلين من كوكرين على براءات اختراع لأجهزة إزالة الهواء/الغازات عن طريق تمرير البخار عبر السائل. ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]}

في عام 1926، حصل براون ستانلي على براءة اختراع لتقليل غازات الأكسجين والنيتروجين (إزالة الهواء). ^{[ 17 ]}

في عام 1937، حصل صموئيل ب. أبلباوم من بيرموتيت على براءة اختراع لجهاز إزالة الهواء وتنقية المياه. ^{[ 18 ] [ 19 ]}

لا تزال أجهزة إزالة الهواء تُستخدم حتى اليوم في العديد من التطبيقات.

الأكسجين والنيتروجين غازان غير قابلين للتكثيف، ويتم إزالتهما عن طريق عملية إزالة الهواء. يصف قانون هنري العلاقة بين الغازات المذابة والضغوط الجزئية. تعتمد إزالة الهواء الحرارية على مبدأ أن ذوبان الغاز في الماء يقل مع ارتفاع درجة حرارة الماء واقترابها من نقطة غليانه . في جهاز إزالة الهواء، يُسخّن الماء إلى درجة حرارة قريبة من نقطة غليانه بأقل انخفاض في الضغط وأقل فتحة تهوية. تتم عملية إزالة الهواء برش ماء التغذية في حجرة لزيادة مساحة سطحه، وقد تتضمن هذه العملية تدفق الماء فوق طبقات متعددة من الصواني. يُغذّى بخار التنظيف (أو التجريد) إلى أسفل قسم إزالة الهواء في جهاز إزالة الهواء. عندما يلامس البخار ماء التغذية، يسخنه إلى نقطة غليانه، فتُطلق الغازات المذابة منه وتُصرّف من جهاز إزالة الهواء عبر فتحة التهوية. يسقط الماء المعالج في خزان تخزين أسفل جهاز إزالة الهواء. ^{[ 20 ] [ 3 ]}

تُضاف مواد كيميائية ماصة للأكسجين في كثير من الأحيان إلى مياه تغذية الغلايات المُزالة منها الأكسجين، وذلك للتخلص من أي آثار متبقية للأكسجين لم تتم إزالتها بواسطة جهاز إزالة الأكسجين. ويعتمد نوع المادة الكيميائية المُضافة على ما إذا كان الموقع يستخدم برنامج معالجة مياه يعتمد على مواد متطايرة أو غير متطايرة. تستخدم معظم أنظمة الضغط المنخفض (أقل من 4500 كيلو باسكال ) برامج _معالجة غير متطايرة. يُعد كبريتيت الصوديوم (Na₂SO₃ ₎ أكثر المواد الماصة للأكسجين شيوعًا في أنظمة الضغط المنخفض . وهو فعال للغاية ويتفاعل بسرعة مع آثار الأكسجين لتكوين كبريتات الصوديوم (Na₂SO₄ _{) غير} المُسببة للترسبات. أما معظم أنظمة الضغط العالي (أكثر من 4500 كيلو باسكال ) وجميع الأنظمة التي تحتوي على مواد مُسبَّكة عالية التركيب ، فتستخدم الآن برامج معالجة متطايرة، حيث يجري التخلص التدريجي من العديد من برامج المعالجة القائمة على الفوسفات. تُصنّف برامج معالجة المواد المتطايرة إلى برامج مؤكسدة أو مختزلة [(AVT(O) أو AVT(R)]، وذلك بحسب ما إذا كانت البيئة تتطلب بيئة مؤكسدة أو مختزلة للحد من حدوث التآكل المتسارع بالتدفق. وقد تسببت حالات الفشل المرتبطة بالتآكل المتسارع بالتدفق في العديد من الحوادث التي أسفرت عن خسائر فادحة في الأرواح والممتلكات. يُعدّ الهيدرازين (N₂H₄ ₎ من المواد الكاسحة للأكسجين، ويُستخدم عادةً في برامج معالجة المواد المتطايرة. وتشمل المواد الكاسحة الأخرى: _{الكربوهيدرازيد} ، وثنائي إيثيل هيدروكسيل أمين ، وحمض النيتريلوترياسيتيك ، وحمض الإيثيلين ديامين رباعي الأسيتيك ، والهيدروكينون .    

تُستخدم أجهزة إزالة الهواء الحرارية عادةً لإزالة الغازات المذابة من مياه التغذية في غلايات توليد البخار . يُسبب الأكسجين المذاب في مياه التغذية تآكلًا خطيرًا في الغلاية، حيث يلتصق بجدران الأنابيب المعدنية والمعدات الأخرى مُكَوِّنًا أكاسيد (مثل الصدأ). يتحد ثاني أكسيد الكربون المذاب مع الماء مُكَوِّنًا حمض الكربونيك الذي قد يُسبب المزيد من التآكل. صُممت معظم أجهزة إزالة الهواء لإزالة الأكسجين إلى مستويات تصل إلى 7 أجزاء في المليار وزنيًا أو أقل، بالإضافة إلى إزالة ثاني أكسيد الكربون بشكل شبه كامل. ^{[ 3 ] [ 4 ]} تستخدم أجهزة إزالة الهواء في أنظمة توليد البخار في معظم محطات الطاقة الحرارية بخارًا منخفض الضغط مُستخرجًا من نقطة استخراج في نظام التوربينات البخارية . مع ذلك، قد تستخدم مولدات البخار في العديد من المنشآت الصناعية الكبيرة، مثل مصافي البترول، أي نوع من البخار منخفض الضغط المُتاح.

تُستخدم أجهزة إزالة الهواء أيضًا لإزالة الغازات المذابة من منتجات مثل الأغذية، ومنتجات العناية الشخصية، ومستحضرات التجميل، والمواد الكيميائية، والأدوية، وذلك لزيادة دقة الجرعات في عملية التعبئة ، ولزيادة مدة صلاحية المنتج، ولمنع التأثيرات التأكسدية (مثل تغير اللون، وتغير الرائحة أو الطعم، والتزنخ)، ولتعديل درجة الحموضة ، ولتقليل حجم التغليف. كما تُستخدم أجهزة إزالة الهواء بالتفريغ في مجال البتروكيماويات. ^{[ 5 ]}

في عام 1921، استُخدم خزان مزود بمضخة تفريغ لإزالة الغازات في بيتسبرغ. ^{[ 23 ]} وفي عامي 1934 و1940، استُخدم خزان مزود بمضخة تفريغ لإزالة الغازات في إنديانا. ^{[ 24 ] [ 25 ]}

يمكن تبطين أجهزة إزالة الهواء بالتفريغ من الداخل بالمطاط لحماية الرؤوس الفولاذية والهيكل من التآكل. ^{[ 26 ]}

يمكن استخدام الموجات الصوتية باستخدام أجهزة الموجات فوق الصوتية للمساعدة في إزالة الهواء من الماء. ^{[ 27 ] [ 28 ]}

قد تتطلب عملية لحام أوعية الضغط الفولاذية أثناء التصنيع أحيانًا معالجة حرارية لاحقة للحام ، وفحصًا بالأشعة السينية، واختبار اختراق الصبغة، وفحصًا بالموجات فوق الصوتية، وأنواعًا أخرى من الاختبارات غير المتلفة. وتقدم كل من مدونة ASME لأوعية الغلايات والضغط ، والمنظمة الوطنية لمهندسي الإنشاءات (NACE International )، ومعهد التبادل الحراري (HEI) توصيات بشأن نوع الاختبار المطلوب. ^{[ 29 ]} كما استخدمت تقنيات التصنيع القديمة الحديد الزهر في صناعة الغلاف والرؤوس. ^{[ 30 ]}

قد يكون العزل الحراري مطلوبًا أحيانًا بعد التصنيع أو بعد التركيب في موقع المشروع. ويُستخدم العزل لتقليل فقدان الحرارة. ^{[ 31 ]}

لدى الرابطة الوطنية لمهندسي التآكل (NACE International) (المعروفة الآن باسم رابطة حماية المواد والأداء (AMPP)) ومجلس مالكي الغلايات الصناعية (CIBO) عدة توصيات لزيادة عمر وحدة إزالة الهواء. أولًا، إجراء فحوصات (واختبارات) دورية لوعاء الضغط للكشف عن تشققات اللحام، وإصلاح أي عيوب فيها. ثانيًا، الحفاظ على التركيب الكيميائي المناسب للماء للحد من تدهور وحدة إزالة الهواء. ثالثًا، تقليل تقلبات درجة الحرارة والضغط. رابعًا، فحص الأجزاء الداخلية والملحقات للتأكد من سلامة تشغيلها. ^{[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]} وكانت الرابطة الوطنية لمهندسي التآكل قد أنشأت فريق عمل معني بالتآكل عام 1984 لدراسة أسباب التآكل وتقديم توصيات؛ ^{[ 35 ]} ولا تزال الرابطة تقدم توصيات لتحسين تشغيل المعدات.

بدأت شركة ستورك (بيلفينجر حاليًا) بتصنيع أجهزة إزالة الهواء عام 1839، ولا تزال تنتج أجهزة إزالة الهواء الرذاذية المزودة ببخاخات فريدة وفعالة. وتُعدّ شركات ستيكل، وكوكرين، وبيرموتيت من أقدم الشركات المصنعة لأجهزة إزالة الهواء في الولايات المتحدة الأمريكية. ^{[ 36 ] [ 37 ]} وفي عام 1929، سمحت دعوى قضائية بين شركة إليوت (التي لم تعد تعمل) وشركة إتش إس بي دبليو كوكرين للشركتين بمواصلة تصنيع أجهزة إزالة الهواء. ^{[ 38 ]}

في عام 1909، كانت شركة وير تصنع سخانات التغذية المباشرة (لإزالة الهواء) في أوروبا. ^{[ 39 ] [ 40 ] [ 41 ]}

بحلول عام 1937، كانت شركة بيرموتيت تصنع أجهزة إزالة الهواء. ^{[ 42 ] [ 19 ]}

في عام ١٩٣٩، كانت شركات كوكرين، وداربي، وإليوت، وغروشيل، وستيرنز-روغرز، وورثينغتون، وغيرها تتنافس فيما بينها على الأعمال التجارية. ^{[ ٤٣ ]} وفي عام ١٩٤٩، تأسست شركة شيكاغو هيتر، وأصبحت شركة رائدة في تصنيع أجهزة إزالة الهواء. ^{[ ٤٤ ]} وفي عام ١٩٥٤، كانت شركات أليس-تشالمرز، وشيكاغو هيتر، وكوكرين، وإليوت، وغرافر، وسوارتووت، وورثينغتون، وغيرها تعمل في السوق. ^{[ ٤٥ ]}

تُستخدم أجهزة إزالة الهواء في العديد من الصناعات مثل محطات التوليد المشترك، والمستشفيات، ومرافق غسيل الملابس الكبيرة، وحقول النفط، ومصافي النفط ، والمنصات البحرية، ومصانع الورق ، ومحطات الطاقة، والسجون، ومصانع الصلب ، والعديد من الصناعات الأخرى.

• مزيل الرغوة – مادة كيميائية مضافة تقلل من تكوين الرغوة في السوائل وتمنعه 
• إزالة الغازات - إزالة الغازات المذابة من السوائل. صفحات تعرض وصفًا موجزًا ​​لأهداف إعادة التوجيه. 

• دليل بيتز لمعالجة المياه الصناعية، الفصل 9: إزالة الهواء من مياه تغذية الغلايات. الطبعة الثامنة، حقوق الطبع والنشر 1980، رقم مكتبة الكونغرس 79-56368.
• ورقة بحثية صادرة عن الوكالة الوطنية للبيئة بعنوان "دليل أفضل الممارسات في مجال الطاقة لتكرير النفط"

• رابطة تقنيات المياه
• تصميم مزيل الهواء
• "مصانع البتروكيماويات والكيماويات"، يونيو 2021
• وزارة الطاقة الأمريكية، أجهزة إزالة الهواء في أنظمة البخار الصناعية
• المجلس الوطني "تصميم النظام، والمواصفات، والتشغيل، وفحص أجهزة إزالة الهواء" أبريل 1988