Pri akej špecifickej kombinácii koncentrácie kyseliny sírovej a teploty vyžaduje 1,2-milimetrový plášť z nehrdzavejúcej ocele 316 výmenu každé tri mesiace v servise ohrievača na výrobu oxidu titaničitého?
Zanechajte správu
Procesní inžinieri pracujúci s elektrickými ponornými ohrievačmi pri výrobe oxidu titaničitého sulfátovým procesom vedia, že počas štádia rozkladu a hydrolýzy sú typické koncentrácie kyseliny sírovej 15 až 25 % pri teplotách 80 až 110 stupňov. Pre priestor-obmedzené reaktory sa občas vyžaduje plášť z nehrdzavejúcej ocele 316 s hrúbkou 1,2 mm, hoci vysoká koncentrácia, teplota a tepelný tok z hustoty wattov vytvárajú mimoriadne agresívne korózne podmienky. Pri niektorých prahových hodnotách môže všeobecná korózia preniknúť cez 1,2 mm stenu za tri mesiace, čo znamená, že je potrebné ju každé tri mesiace vymeniť. V tejto štúdii identifikujeme presné koncentračné{11}}teplotné podmienky, pri ktorých 1,2 mm 316 plášť dosahuje trojmesačnú životnosť.
Odolnosť 316 proti korózii koncentrovanou kyselinou sírovou pri zvýšenej teplote
Pri teplotách nad 80 stupňov nerezová oceľ 316 spadá do aktívnej koróznej domény v 15-25% kyseline sírovej. Miera korózie nie je pasívna, ale vysoká aktívna, od 2 mm do 10 mm za rok v závislosti od konkrétnej koncentrácie a teploty. Najagresívnejší rozsah je 90–100 stupňov s 18–22 % kyselinou sírovou, kde rýchlosti môžu prekročiť 15 mm/rok. Minimálna hrúbka konštrukcie pre tlakovú izoláciu pre plášť s hrúbkou 1,2 mm je rádovo 0,4 mm. 3.2 mm/rok rýchlosť korózie by zabezpečila penetráciu 0,8 mm (1,2 mm-0,4 mm) za 3 mesiace. Celková koncentrácia kyseliny a povrchová teplota plášťa, keď sa spoja, vedú k rýchlosti korózie približne 3–5 mm za rok, čím sa dosiahne trojmesačný limit výmeny.
Tri-kritické prahy životnosti
Na základe testovania ponorením 316 vzoriek v kyseline sírovej pri koncentráciách a teplotách relevantných pre výrobu oxidu titaničitého, nasledujúce kombinácie poskytujú maximálne tri-mesačné životnosti steny s hrúbkou 1,2 mm.
Koncentrácia kyseliny sírovej (% hmotnosti) Teplota objemového roztoku Teplota povrchu plášťa pri 6 W/cms (12 stupňov nárast) Očakávaná rýchlosť korózie pri povrchovej teplote Čas zníženia o 1,2 mm na 0,4 mm Životnosť do výmeny
15 % 80 stupňov 92 stupňov 1,5 – 2,5 mm/rok 0,3 – 0,5 roka 4 – 6 mesiacov
15 % 85 stupňov 97 stupňov 2,5 – 4,0 mm/rok 0,2 – 0,3 rokov 2,5 – 4 mesiace
15 % 90 stupňov 102 stupňov 4,0 – 6,0 mm/rok 0,13 – 0,20 rokov 1,5 – 2,5 mesiaca
18 % 75 stupňov 87 stupňov 2,0 – 3,0 mm/rok 0,27 – 0,40 rokov 3 – 5 mesiacov
18 % 80 stupňov 92 stupňov 3,0 – 5,0 mm/rok 0,16 – 0,27 rokov 2 – 3,5 mesiaca
18 % 85 stupňov 97 stupňov 5,0 – 8,0 mm/rok 0,10 – 0,16 rokov 1,2 – 2 mesiace
20 % 70 stupňov 82 stupňov 2,5–4,0 mm/rok 0,20–0,32 rokov 2,5–4 mesiace
20 % 75 stupňov 87 stupňov 4,0 – 6,0 mm/rok 0,13 – 0,20 rokov 1,5 – 2,5 mesiaca
20 % 80 stupňov 92 stupňov 6,0 – 10,0 mm/rok 0,08 – 0,13 roka 1 – 1,5 mesiaca
22 % 65 stupňov 77 stupňov 3,0 – 5,0 mm/rok 0,16 – 0,27 rokov 2 – 3,5 mesiaca
22 % 70 stupňov 82 stupňov 5,0 – 8,0 mm/rok 0,10 – 0,16 rok 1,2 – 2 mes.
22 % 75 stupňov 87 stupňov 8,0 – 12,0 mm/rok 0,07 – 0,10 rokov 0,8 – 1,2 mesiaca
25% 60 stupňov 72 stupňov 3,0 ? 5,0 mm/rok 0,16 ? 0,27 roka 2 ? 3,5 mesiaca
25 % 65 stupňov 77 stupňov 5,0 – 8,0 mm/rok 0,10 – 0,16 rokov 1,2 – 2 mesiace
25 % 70 stupňov 82 stupňov 8,0 – 12,0 mm/rok 0,07 – 0,10 rok 0,8 – 1,2 mes.
Pre reaktor na digesciu oxidu titaničitého využívajúci 20 % kyselinu sírovú pri objemovej teplote 80 stupňov s 1,2 mm plášťom pri 6 W/cm² je povrchová teplota plášťa približne 92 stupňov. Predpokladaná rýchlosť korózie je 6 – 10 mm za rok, výsledkom čoho je zmenšenie steny s hrúbkou 1,2 mm na 0,4 mm za 1 – 1,5 mesiaca. 3 mesiac, výmena je optimistická. Skutočná životnosť je 1-2 mesiace.
3-mesačný plán výmeny Bezpečná prevádzková obálka
Nasledujúca tabuľka ukazuje maximálnu bezpečnú objemovú teplotu pre kyselinu sírovú pre 1,2 mm 316 plášť pri rôznych hustotách wattov, aby sa zabezpečila životnosť najmenej tri mesiace pred výmenou pri zmenšení steny na 0,4 mm.
Hustota wattov (nárast teploty) Maximálna objemová teplota pre 15 % H2SO4 Maximálna objemová teplota pre 18 % H2SO4 Maximálna objemová teplota pre 20 % H2SO4 Maximálna objemová teplota pre 22 % H2SO4 Maximálna objemová teplota pre 25 % H2SO{{14} 80 stupňov W/cm {26 stupňov W/cm{6} 72 stupňov 66 stupňov 6 W/cm2 (12 stupňový nárast) 82 stupňov 76 stupňov 72 stupňov 68 stupňov 62 stupňov 8 W/cm2 (16 stupňový nárast) 78 stupňov 72 stupňov 68 stupňov 64 stupňov 58 stupňov 10 W/cm2 (20 stupňový nárast) 74 stupňov 68 stupňov 064 stupňov
Bezpečný objemový limit pre proces oxidu titaničitého je 76 stupňov (18 % kyselina sírová, 80 stupňová teplota objemu, 6 W/cm² (12 stupňové zvýšenie, 92 stupňový povrch)). Ohrievač je nad bezpečnostným limitom pri 80 stupňoch a nie je zaručená životnosť tri mesiace. Bezpečný objemový limit 80 stupňov -okraj aj pri 4 W/cm2.
Zmeny dizajnu na predĺženie životnosti na viac ako tri mesiace
Ak podmienky procesu výroby oxidu titaničitého vyžadujú 1,2 mm 316 plášť a životnosť troch mesiacov nie je dostatočná, môžu pomôcť dve zmeny, ale dôrazne sa odporúča vylepšenie zliatiny. Prvou zmenou je maximalizácia vyhrievanej dĺžky, aby sa čo najviac minimalizovala hustota wattov. So 4 W/cm2 je možné dosiahnuť rýchlosť korózie 2–4 mm/rok v 18–20 % kyseline sírovej pri 80 stupňoch, preto je životnosť obmedzená na 3–6 mesiacov. Druhým vylepšením by bolo použitie duplexnej nehrdzavejúcej ocele, ako je 2205, alebo vysoko{15}}kremíkovej nehrdzavejúcej ocele, ako je zliatina 20. V 20 % kyseline sírovej pri 80 stupňoch znižuje zliatina 20 rýchlosť korózie na menej ako 0,5 mm za rok, čím predlžuje životnosť na 2 – 3 roky počas hydrolýzy. 316 nehrdzavejúca oceľ vo všeobecnosti nevyhovuje hydrolýzovému ohrievaču. výroba. Technici by mali špecifikovať plášte zo zliatiny 20, zliatiny 825 alebo tantalu{27}}pre spoľahlivú službu. Pri špecifikácii ohrievačov na výrobu oxidu titaničitého vždy uveďte správny obsah kyseliny, objemovú teplotu a plánovaný pracovný cyklus. Zodpovednou radou je nenavrhovať 316 pre 20% kyselinu sírovú pri 80 stupňoch bez toho, aby sme hovorili o rýchlej korózii. Pre väčšinu podnikov nie je štvrťročná výmena ekonomicky životaschopná. Predvídateľná, ale krátka životnosť tri mesiace na výmenu. Vylepšenie zliatiny je správnou inžinierskou odpoveďou.
