Millä erityisellä rikkihapon pitoisuuden ja lämpötilan yhdistelmällä 1,2 millimetrin 316 ruostumattomasta teräksestä valmistettu vaippa on vaihdettava kolmen kuukauden välein titaanidioksidin tuotantolämmittimen palvelussa?
Jätä viesti
Titaanidioksidin valmistuksessa sulfaattiprosessin kautta sähkövastuksen parissa työskentelevät prosessiinsinöörit tietävät, että koko keitto- ja hydrolyysivaiheessa rikkihappopitoisuudet ovat 15-25 % 80-110 asteen lämpötiloissa. Tilarajoitteisissa reaktoreissa tarvitaan ajoittain 1,2 mm:n 316 ruostumaton teräsvaippa, vaikka korkea pitoisuus, lämpötila ja wattitiheydestä johtuva lämpövirta aiheuttavat poikkeuksellisen aggressiivisia korroosioolosuhteita. Joillain kynnysarvoilla yleinen korroosio voi läpäistä 1,2 mm:n seinän kolmessa kuukaudessa, mikä tarkoittaa, että se on vaihdettava kolmen kuukauden välein. Tässä tutkimuksessa tunnistamme tarkat pitoisuus{11}}lämpötilaolosuhteet, joissa 1,2 mm:n 316 vaippa saavuttaa kolmen kuukauden käyttöiän.
316:n kestävyys väkevän rikkihapon korroosiolle korotetussa lämpötilassa
Yli 80 asteen lämpötiloissa ruostumaton teräs 316 putoaa aktiiviseen korroosioalueeseen 15–25 % rikkihapossa. Korroosionopeus ei ole passiivinen, vaan aktiivinen korkea, 2 mm - 10 mm vuodessa riippuen tietystä pitoisuudesta ja lämpötilasta. Aggressiivisin alue on 90–100 astetta 18–22 % rikkihapolla, jossa nopeudet voivat ylittää 15 mm/v. Pienin rakennepaksuus paineeneristyksen 1,2 mm:n vaipalle on luokkaa 0,4 mm. 3.2 mm/vuosi korroosionopeus antaisi 0,8 mm:n tunkeutumisen (1,2 mm-0,4 mm) 3 kuukaudessa. Hapon kokonaispitoisuus ja vaipan pintalämpötila yhdistettynä johtavat noin 3–5 mm:n korroosionopeudeksi vuodessa saavuttaen kolmen kuukauden vaihtorajan.
Kolmen-kuukauden käyttöiän kriittinen kynnysarvo
316 näytteen upotustestauksen perusteella rikkihappoon titaanidioksidin tuotannon kannalta oleellisissa pitoisuuksissa ja lämpötiloissa, seuraavat yhdistelmät antavat enintään kolmen -kuukauden käyttöiän 1,2 mm:n seinälle.
Rikkihapon pitoisuus (paino-%) Bulkkiliuoksen lämpötila Vaipan pinnan lämpötila 6 W/cm (lisäys 12 astetta) Odotettu korroosionopeus pinnan lämpötilassa Aika laskea 1,2 mm:stä 0,4 mm:iin Käyttöikä vaihtamiseen
15 % 80 astetta 92 astetta 1,5 – 2,5 mm/vuosi 0,3 – 0,5 vuotta 4 – 6 kuukautta
15 % 85 astetta 97 astetta 2,5 – 4,0 mm/v 0,2 – 0,3 vuotta 2,5 – 4 kuukautta
15 % 90 astetta 102 astetta 4,0 – 6,0 mm/vuosi 0,13 – 0,20 vuotta 1,5 – 2,5 kuukautta
18 % 75 astetta 87 astetta 2,0 – 3,0 mm/vuosi 0,27 – 0,40 vuotta 3 – 5 kuukautta
18 % 80 astetta 92 astetta 3,0 – 5,0 mm/vuosi 0,16 – 0,27 vuotta 2 – 3,5 kuukautta
18 % 85 astetta 97 astetta 5,0 – 8,0 mm/v 0,10 – 0,16 vuotta 1,2 – 2 kuukautta
20 % 70 astetta 82 astetta 2,5–4,0 mm/vuosi 0,20–0,32 vuotta 2,5–4 kuukautta
20 % 75 astetta 87 astetta 4,0 – 6,0 mm/vuosi 0,13 – 0,20 vuotta 1,5 – 2,5 kuukautta
20 % 80 astetta 92 astetta 6,0 – 10,0 mm/vuosi 0,08 – 0,13 vuotta 1 – 1,5 kuukautta
22 % 65 astetta 77 astetta 3,0 – 5,0 mm/vuosi 0,16 – 0,27 vuotta 2 – 3,5 kuukautta
22 % 70 astetta 82 astetta 5,0 – 8,0 mm/v 0,10 – 0,16 v 1,2 – 2 kk
22 % 75 astetta 87 astetta 8,0 – 12,0 mm/vuosi 0,07 – 0,10 vuotta 0,8 – 1,2 kuukautta
25 % 60 astetta 72 astetta 3,0 ? 5,0 mm/vuosi 0,16 ? 0,27 vuotta 2 ? 3,5 kuukautta
25 % 65 astetta 77 astetta 5,0 – 8,0 mm/vuosi 0,10 – 0,16 vuotta 1,2 – 2 kuukautta
25 % 70 astetta 82 astetta 8,0 – 12,0 mm/v 0,07 – 0,10 v 0,8 – 1,2 kk
Titaanidioksidihajotusreaktorissa, jossa käytetään 20 % rikkihappoa bulkkilämpötilassa 80 astetta ja 1,2 mm:n vaippa 6 W/cm2, vaipan pintalämpötila on noin 92 astetta. Odotettu korroosionopeus on 6–10 mm vuodessa, mikä johtaa siihen, että 1,2 mm:n seinämä pienenee 0,4 mm:iin 1–1,5 kuukaudessa{10}} kuukauden vaihto on optimistinen. Todellinen elinikä on 1-2 kuukautta.
3 kuukauden vaihtoaikataulu Turvallinen käyttökirjekuori
Seuraavassa taulukossa on esitetty rikkihapon suurin turvallinen bulkkilämpötila 1,2 mm:n 316 vaippalle eri wattitiheydillä, jotta käyttöikä on vähintään kolme kuukautta ennen vaihtoa seinämän pienentyessä 0,4 mm:iin.
Wattitiheys (lämpötilan nousu) Suurin bulkkilämpötila 15 % H2SO4:lle Suurin bulkkilämpötila 18 % H2SO4:lle Suurin bulkkilämpötila 20 % H2SO4:lle Suurin bulkkilämpötila 22 % H2SO4:lle Suurin bulkkilämpötila 25 % H2SO4:lle. aste 76 astetta 72 astetta 66 astetta 6 W/cm2 (12 astetta nousu) 82 astetta 76 astetta 72 astetta 68 astetta 62 astetta 8 W/cm2 (16 astetta nousua) 78 astetta 72 astetta 68 astetta 64 astetta 58 astetta 10 W/cm2 (20 astetta nousua) 74 astetta 4 astetta 54 astetta 68 astetta
Titaanidioksidiprosessin turvallinen bulkkiraja on 76 astetta (18 % rikkihappoa, 80 asteen bulkkilämpötila, 6 W/cm² (12 asteen nousu, 92 asteen pinta)). Lämmitin ylittää turvarajan 80 asteessa, eikä kolmen kuukauden käyttöikää taata. Turvallinen tilavuusraja 80 astetta -marginaali jopa 4 W/cm2.
Suunnittelumuutokset pidentää elinikää yli kolme kuukautta
Jos titaanidioksidiprosessin olosuhteet edellyttävät 1,2 mm 316 vaippaa ja kolmen kuukauden käyttöikä ei riitä, kaksi muutosta voi auttaa, mutta seoksen päivitys on erittäin suositeltavaa. Ensimmäinen muutos on maksimoida lämmitetty pituus, jotta wattitiheys minimoidaan mahdollisimman paljon. 4 W/cm2:lla korroosionopeus 2–4 mm/vuosi 18–20-prosenttisessa rikkihapossa 80 asteessa on saavutettavissa, joten käyttöikä on rajoitettu 3–6 kuukauteen. Toinen parannus olisi käyttää duplex-ruostumatonta terästä, kuten 2205, tai korkea-piipitoista ruostumatonta terästä, kuten Alloy 20. 20-prosenttisessa rikkihapossa 80 asteessa seos 20 vähentää korroosionopeuden alle 0,5 mm vuodessa, mikä pidentää puvun käyttöikää yleensä enintään 3 vuotta{{2-2-3}. uppolämmittimet titaanidioksidin valmistuksen keitto- ja hydrolyysivaiheissa. Insinöörien tulee määrittää metalliseoksesta 20, metalliseoksesta 825 tai tantaali{27}}päällystetyt vaipat luotettavaa palvelua varten. Kun määrität lämmittimiä titaanidioksidin tuotantoon, mainitse aina oikea happopitoisuus, bulkkilämpötila ja suunniteltu käyttösuhde. Vastuullinen neuvo on olla ehdottamatta 316:ta 20 % rikkihapolle 80 asteessa puhumattakaan nopeasta korroosiosta. Useimmille yrityksille neljännesvuosittainen korvaaminen ei ole taloudellisesti kannattavaa. Ennustettavissa oleva, mutta lyhyt kolmen kuukauden käyttöikä vaihtoon. Seoksen parantaminen on oikea tekninen vastaus.
