Defi asid konsantre
Asid silfirik nan konsantrasyon ki pi wo a 80% ak tanperati ki pi wo a 100 degre prezante yon anviwònman korozyon inik. Asid la fòtman oksidan, trè igroskopik, epi li kapab dezidrate konpoze òganik yo. Gen kèk materyèl ki ka kenbe tèt ak ekspoze pwolonje.
Zirkonyòm se youn nan kèk metal ki gen rezistans itil nan asid silfirik cho konsantre. Fim pasif ZrO₂ li estab nan anviwònman oksidan fò. Echanjeur chalè zirkonyòm sèvi nan plant asid silfirik, inite alkilasyon, ak enstalasyon pwosesis chimik kote konsantrasyon asid ak tanperati depase kapasite asye pur ak alyaj nikèl.
PTFE se inaktif nan asid silfirik nan tout konsantrasyon ak tout tanperati jiska 260 degre. Konparezon an ak zirkonyòm se yon konparezon ant pasivite elektwochimik ak inaktif tèmodinamik-ant yon materyèl ki siviv nan yon fim sifas delika ak youn ki pa ka reyaji ak asid la ditou.
Limit fim pasif zirkonyòm
Zirkonyòm reziste asid silfirik atravè yon fim dans, aderan oksid zirkonyòm. Fim nan fòme espontaneman epi li geri pwòp tèt ou-nan anviwònman oksidan. Nan asid silfirik konsantre pi wo a 80%, pouvwa a oksidasyon nan asid la kenbe fim nan nan eta pasif li yo. Zirkonyòm korode nan yon vitès ki mwens pase 0.025 mm / ane nan kondisyon sa yo -ekselan pèfòmans.
Sepandan, zirkonyòm gen yon vilnerabilite kritik nan sèvis asid silfirik: fim nan pasif se ki estab sèlman lè konsantrasyon nan asid ak tanperati rete nan limit espesifik. Si konsantrasyon asid la desann pi ba pase apeprè 65%-pandan yon pwosesis fache, dilution nan yon sik rense, oswa yon echèk kontwòl-pouvwa oksidasyon an diminye. Fim nan pasif ka kraze. Zirkonyòm Lè sa a, korode aktivman nan pousantaj ki depase 1 mm / ane.
Tranzisyon an soti nan pasif nan korozyon aktif ka toudenkou. Yon sèl evènman dilution ki dire minit ka detwi fim nan pasif. Lè asid konsantre restore, fim nan ka pa re-fòme inifòm. Kowozyon lokalize ka kòmanse nan sit kote fim nan echwe pou pou refè. Echanjeur a ka parèt san domaj pandan y ap tinèl korozyon nan miray la nan kèk pwen disrè.
Tanperati randone konpoze risk la. Pousantaj korozyon zirkonyòm ogmante siyifikativman pi wo pase 130-140 degre nan H₂SO₄ konsantre. Yon malfonksyònman kontwòl vapè ki ogmante tanperati miray la pi wo pase papòt sa a ka akselere korozyon dramatikman.
Tablo 1: PTFE kont zirkonyòm nan cho konsantre H₂SO₄ (85%, 120 degre)
| Paramèt konparezon | Zikonyòm (klas 702) | PTFE |
|---|---|---|
| Mekanis korozyon | Fim pasif ZrO₂ | Estabilite kosyon C-F nannan |
| Pousantaj korozyon nan 85% H₂SO₄ nan 120 degre (mm / ane) | < 0.025 | 0 |
| Pousantaj korozyon si asid desann a 50% (mm / ane) | >1.0 (kowozyon aktif) | 0 |
| Maksimòm tanperati opere san danje (degre) | 130-150 (depandan konsantrasyon) | 260 |
| Sansiblite nan pwosesis boulvèsan | Segondè (dilution → pann fim) | Okenn |
| Sansiblite nan randone tanperati | Segondè (kowozyon akselere pi wo a 130 degre) | Okenn (anba 260 degre) |
| Kondiktivite tèmik (W/m·K) | 22 | 0.25 |
| Sipèfisi relatif obligatwa | 1.0× | 3-4× |
| Pri materyèl (relatif) | 20-30× | 1× |
| Konpleksite fabrikasyon | Segondè (soude espesyalize; atmosfè inaktif) | Modere |
| Mòd echèk | Pitting oswa lokalize korozyon soti nan pwosesis fache | Gradyyèl ranpe eklèsi |
| Previzibilite lavi sèvis | Modere (fache-depandan) | Segondè (kalkil-ki baze sou ranp) |
Pwosesis fache siviv
Diferans ki pi enpòtan ant zirkonyòm ak PTFE nan sèvis asid silfirik konsantre se repons a fache pwosesis. Yon evènman dilution ki detwi fim nan zirkonyòm pasif pa fè anyen nan PTFE. Yon Spike tanperati ki akselere korozyon zirkonyòm pa gen okenn efè sou PTFE anba a 260 degre.
Plant chimik yo fè eksperyans pwoblèm pwosesis. Tiyo kontwòl kole. Operatè yo fè erè. Pwosedi yo pa toujou swiv. Yon materyèl ki mande antretyen kontinyèl nan kondisyon chimik espesifik yo siviv se natirèlman pi vilnerab pase youn ki se san kondisyon inaktif.
Konsekans ekonomik vilnerabilite sa a se swa aksepte risk pou echèk san planifye, oswa envesti nan kontwòl pwosesis vaste, anklanche, ak sistèm siveyans pou pwoteje zirkonyòm nan kont kondisyon li pa ka tolere. Pri a nan sistèm pwoteksyon sa yo ta dwe enkli nan konparezon materyèl la.
Pri ak anprint
Zikonyòm se chè -apeprè 20-30 fwa pri a nan PTFE pou chak kilogram nan matyè premyè. Echanjeur chalè zirkonyòm mande pou fabwikasyon espesyalize ki gen ladan soude gaz inaktif - ak tretman chalè soulaje estrès. Pri a ekipman fini se 8-15 fwa sa yo ki nan yon echanjeur PTFE ekivalan.
PTFE mande pou 3-4 fwa sifas la akòz pi ba konduktiviti tèmik. Anprint ki pi gwo a se penalite prensipal PTFE. Kote espas enstalasyon ki disponib, pi ba pri materyèl la ak iminite nan pwosesis favè favè PTFE. Kote espas ki gen anpil kontrent, konpakte zirkonyòm ka jistifye pi gwo pri li yo ak sansiblite fache.
Rezime
PTFE echanjeur chalè yo san kondisyon inaktif asid silfirik nan tout konsantrasyon ak tanperati jiska 260 degre. Zirkonyòm depann sou yon fim pasif ki estab nan asid konsantre men vilnerab a pann katastwofik pandan dilution oswa randone tanperati. Pwosesis la fache sivivabilite nan PTFE se absoli; zirkonyòm se kondisyonèl.
Avantaj pri inisyal PTFE a, ansanm ak eliminasyon risk echèk pwosesis fache li yo, fè li pi ba -chwa risk pou pifò aplikasyon asid silfirik konsantre nan limit tanperati li yo. Zirkonyòm rezève pou aplikasyon ki depase kapasite tanperati PTFE a oswa mande pou konpak sèlman metal ka bay.
Analiz jeni pou seleksyon materyèl sèvis H₂SO₄ konsantre disponib sou soumèt ranje konsantrasyon asid, tanperati nòmal ak fache, devwa chalè, espas ki disponib, ak done fyab kontwòl pwosesis.
