Il-prestazzjoni ta 'l-istainless steel f'aċidu sulfuriku konċentrat

Il-prestazzjoni ta 'l-istainless steel f'aċidu sulfuriku konċentrat
L-aċidu sulfuriku huwa wieħed mill-kimiċi l-aktar użati fid-dinja u, f'konċentrazzjonijietakbar minn 90wt%, huwa wkoll korrużiv ħafna. Din id-dokument tiddiskuti l-għażla tal-materjali għallimmaniġġjar ta 'aċidu sulfuriku konċentrat, partikolarment f'temperaturi elevati (sa 200 ° C)li jseħħu matul il-manifattura tiegħu. Uħud mill-azzar inossidabbli awstenitiku u duplex moderni humariveduti u l-limitazzjonijiet u l-vantaġġi tagħhom huma diskussi.
Minn Roger Francis, RR® Materjali, ir-Renju Unit

IntroduzzjoniL-aċidu sulfuriku huwa kimika li tintuża f'bosta industrijiproċessi kif ukoll fil-lissija ta 'ħafna metalli minn tagħhomminerali. Huwa prodott mid-dijossidu tal-kubrit, li jista 'jkuniġġenerat billi jinħaraq il-kubrit, jista 'jkun prodott sekondarju ta'proċess ta ’tidwib metallurġiku, jew jista’ jkun prodott permezz ta ’dekompożizzjoni (riġenerazzjoni) ta 'aċidu eżawrit. Id-dijossidu tal-kubrithuwa rreaġixxa bl-ossiġnu fuq katalist f '~ 420 ° sa 625 ° C biex jifformatriossidu tal-kubrit. Il - gass ta 'l - aħħar imbagħad jirreaġixxi ma' l - ilma fil -torrijiet li jassorbu biex jiffurmaw aċidu sulfuriku. Dan il-proċess huwaeżotermiku u l-aċidu jista 'jilħaq temperaturi għoljin sa 180 °sa 200 ° C. Ħafna minn din l-enerġija hija rkuprata b'firxa ta 'mezzi biexjimminimizzaw il-konsum tal-enerġija. Normalment l-aċidu mbagħad jitkessaħminn madwar 100 ° C sa qrib l-ambjent għall-ħażna.


MaterjaliTradizzjonalment intużaw materjali bħall-azzar infurrat bl-aċidu-briksbastimenti, u mogħdija duttili, bħal Mondi® jew awstenitika b'liga baxxaazzar li ma jissaddadx bħal 316 għall-pajpijiet, fi żmien limitattemperatura u firxa ta 'konċentrazzjoni ta' aċidu. Madankollu, il -żvilupp ta 'azzar li ma jissaddadx modern, b'liga għolja, b'tejba mtejbair-reżistenza għall-aċidu kkonċentrat jaħraq biddlet il-materjaligħażliet ta 'għażla. Tabella 1 turi l-kompożizzjoni ta 'wħudazzar li ma jissaddadx li jintużaw mal-aċidu sulfuriku. 304 u 316 humail - gradi awstenitiċi komuni li jintużaw ħafna mill -kimika u l-industrija tal-proċess. Liga 310 hija kromju għoli,liga awstenitika tan-nikil li għandha reżistenza superjuri għall-korrużjoni tal-aċiduimqabbel ma ’304 u 316. ZERON®100 u 2507 humaazzar li ma jissaddadx superduplex b'madwar 50/50bilanċ tal-fażi awstenita / ferrite. Din l-istruttura tagħti ħafna ogħlasaħħa (~ 2½ darbiet) minn dik tal-ligi u l-offerti awstenitiċiil-possibbiltà ta 'ffrankar tal-ħxuna tal-ħajt għal applikazzjonijiet li jinvolvupressjonijiet u / jew temperaturi għoljin.Saramet®, Sandvik SX® u ZeCor® huma kollha awstenitiċi proprjetarjiazzar li ma jissaddadx li fih ~ 5% silikon, li jtejjeb il -reżistenza għall-korrużjoni f'aċidu qawwi sħun. Saramet jiġi fi tnejnvarjanti, b'kompożizzjonijiet kemmxejn differenti. ZeCor huwa iktar sempliċikromju u nikil miż-żewġ liegi proprjetarji l-oħra iżdafih aktar silikon, element magħruf li jippromwovi l-korrużjonireżistenza f'aċidu jaħraq u qawwi.

KorrużjoniIl-Figura 1 turi l-kurvi tal-iso-korrużjoni għal xi ligi komunifl-aċidu sulfuriku. Jista 'jidher li l-ligi superduplex humasuperjuri għal 316L. ZERON 100 huwa wkoll superjuri għal 2507, jiġifierimaħsub li huwa dovut għaż-żidiet intenzjonati tat-tungstenu uram għal ZERON 100. Il-liga 20 tintuża komunement fis-sulfurikuaċidu u minn madwar 50% sa 90% aċidu huwa superjuri għal ZERON100. Madankollu, f'aċidu qawwi (GG gt; 90%) ZERON 100 juri ażieda notevoli fir - reżistenza għall - korrużjoni meta mqabbla ma '2507 uliga 20.

Il-Figura 2 tqabbel il-kurvi tal-iso-korrużjoni għat-tlietaligi proprjetarji li fihom is-silikon u ZERON 100. Hemmdifferenzi ċari bejn il-ligi, bis-silikon li jkun fihligi li juru reżistenza mtejba għall-korrużjoni f'aċidu aktar dilwit.Meta għamel riċerka f'dan id-dokument, l-awtur ma rnexxielux isibdejta ppubblikata għal 310 stainless steel fuq din il-konċentrazzjoni ta 'aċidufirxa. Dan huwa probabbilment minħabba li l-manifatturi ta 'pjanti aċiditqis din bħala dejta kummerċjalment sensittiva. Madankollu, huwa magħrufli r-reżistenza għall-korrużjoni ta '310 stainless tonqos sewmeta l-konċentrazzjoni tal-aċidu tinżel taħt 96%.Il-Figura 3 turi l-kurvi tal-iso-korrużjoni għal 304, 310 uSaramet 23 f'aċidu qawwi ħafna1,2. Jista 'jidher li hemmżieda fir - reżistenza għall - korrużjoni kemm ta '310 kif ukoll ta' Saramet fiil-firxa tat-temperatura 180º sa 200ºC. Huwa preżunt li SX uZeCor juri mġieba simili. Dan ifisser li dawn il-ligi jistgħujintuża fil-partijiet ta 'temperatura ogħla ta' pjanti aċidi. Hemml-ebda dejta għal ZERON 100 fuq il-firxa sħiħa tat-temperatura ta 'Figura 3 u mhux magħruf jekk l-azzar li ma jissaddadx superduplex ukolluri din il-karatteristika.

Il-Figura 4 turi r-rata ta 'korrużjoni ta' xi azzar li ma jissaddadxaċidu sulfuriku qawwi f'110 ° C meħud mill-konsumaturdejta ppubblikata. Jista 'jidher li r-reżistenza għall-korrużjoni ta'Saramet 23 jonqos b'żieda fil-konċentrazzjoni ta 'aċidu b'differenzail-ligi l-oħra. F'konċentrazzjonijiet ta 'aċidu akbar minn 100% hemmhekkhuwa triossidu tal - kubrit żejjed u t - taħlita hija mbagħad magħrufa bħalaoleum. Dan huwa magħruf li huwa aktar korrużiv għal-ligi bħal Sarametmilli għal ZERON 100 u liga 310.Għalkemm m'hemm l-ebda dejta pubblikament disponibbli dwar 310 stainless inaċidu qawwi ħafna, hemm punt tad-dejta wieħed. F'aċidukonċentrazzjoni ta '99% u temperatura ta' 110ºC, il-korrużjonirata ta '310 kienet 0.1mm / y1. Dan juri r - reżistenza mtejba ta 'ZERON 100 fuq 310 li ma jissaddadx f'din it-temperatura (Figura 4).ZERON 100 għandu wkoll reżistenza għall-korrużjoni simili għal ZeCor uSandvik SX f'aċidu aktar b'saħħtu,> 97% fil-piż.F'impjanti ta 'aċidu kummerċjali ġeneralment ikun hemm kwantità żgħira ta' ħadidpreżenti (tipikament 5ppm) u dan jista 'jaffettwa r-rata ta' korrużjoni ta 'xi ligi.

Il-Figura 5 turi l-effett ta '5ppm ta' ħadid fuq il-rata ta 'korrużjoni ta' ZERON 100 f'110 ° C. Jista 'jidher li, ġewważball sperimentali, ma kien hemm l-ebda effett sinifikanti tal-ħadid fuqkorrużjoni. F'temperatura ta '200 ° C (Figura 6) f'98.5% aċidu, il-ħadid ikkawża ammont żgħirżieda fir-rata ta 'korrużjoni, imma xejn ta' inġinerijasinifikat.

L-effett tal-veloċitàMinħabba li l-istainless steel ħafna drabi huma attivi (għall-kuntrarju ta ’dawk passivi)f'aċidu sulfuriku sħun u konċentrat, ir-rata ta 'korrużjoni hija afunzjoni tal-veloċità. Huwa rrakkomandat komunement li ligibħal 316 u 310 ikunu ristretti għal veloċità massima tal-fluss ta '1.5m / sek2. Saru testijiet tal-veloċità f'sulfat ta '95% bil-piżaċidu f'70 ° C bl-użu ta 'kampjuni ċilindriċi li jduru. Bl-użu tal-analiżita 'Silverman3 il-fluss rotazzjonali ġie kkalkulat bħala ekwivalentisa 2.5m / sek f'pajp NPS 4. Ir-rata ta 'korrużjoni ta' ZERON 100kien għoli għall-ewwel jumejn jew tlett ijiem. Wara dan il-korrużjonirata kienet inqas minn 0.1mm / sena. Ir-rata inizjali għolja ta 'korrużjonikien assoċjat mal - formazzjoni ta 'film iswed irqiq fuq il -wiċċ tal-metall. Il-film jidher li jagħti reżistenza għall-korrużjoni bħalamuri bir-rata baxxa sussegwenti ta 'telf ta' metall. Dawn ir-riżultati juruli ZERON 100 jista 'jintuża f'temperaturi ogħla uveloċitajiet minn 316L f'aċidu sulfuriku qawwi. Testijiet f'aktar qawwiaċidu wera rati ta 'korrużjoni saħansitra aktar baxxi.Żidiet tas-silikon għandhom it-tendenza li jneħħu s-sensittività tal-veloċità ta 'azzar li ma jissaddadx għall-korrużjoni f'aċidu sulfuriku qawwi u sħun. Sandvikirrapporta rati ta 'korrużjoni baxxi ħafna (GG lt; 0.01mm / y) għal SX f'96%aċidu f'70 ° C u 25m / sek fid-data sheet tal-liga. Huma kisburata ta 'korrużjoni simili fi 98.5% aċidu f'115 ° C u 10m / sek flussveloċità. Saramet 35 wera rati ta 'korrużjoni baxxi ħafna simili fl - 200898.5% aċidu f'120 ° C b'veloċità ta '9 u 25 m / s4. Għalkemm hemml-ebda dejta ppubblikata għal ZeCor b'veloċitajiet għoljin, huwa preżunt lihuwa wkoll superjuri għall-gradi 304 u 316.

ApplikazzjonijietId-dejta fil-Figura 3 turi li l-liga 310 tista 'tkun adattata ħafna għalihait-taqsima tal-irkupru tas-sħana sakemm il-konċentrazzjoni tal-aċidu hijataħdem f'98% jew akbar. Madankollu, f'xi pjanti eskursjonijiet lejnkonċentrazzjonijiet baxxi ta 'aċidu huma komuni u allura huma proprjetarjiligi li fihom is-silikon huma aktar affidabbli, fil-limiti tal-użu tagħhom.It-tliet liegi li fihom is-silikon intużaw għat-torrijiet,tankijiet, pajpijiet, fittings, passaturi, distributuri tal-ħawt, sħanaskambjaturi u eliminaturi taċ-ċpar fejn il-kundizzjonijiet kienuoneruż wisq għal 3105,6. Il-liga 310 għadha użata ħafna f'aċidu qawwi,partikolarment fejn jista 'jiġi prodott oleum. Fi skambjaturi tas-sħana,Tubi 316L (spiss b’Mo≥2.5%) huma spiss użati ma ’anodiċiprotezzjoni biex iżommuhom passivi.Id-dejta ta 'hawn fuq turi b'mod ċar ir-reżistenza tajba għall-korrużjoni ta'ZERON 100 f'aċidu sulfuriku konċentrat f'temperaturi sa200 ° C. Jista 'jkun partikolarment effettiv fis-sħana b'temperatura għoljasezzjoni ta 'rkupru ta' pjanti ta 'aċidu sulfuriku. Fosfati tal - PCS fil -L-Istati Uniti esponew rukkell NPS1 ta ’ZERON 100 għal 18-il xahar fiaċidu konċentrat f'200 ° C. Ir-rata ta 'korrużjoni kienet< 0.2mm="">Il-PCS waħħlu wkoll filtru ZERON 100 'il fuq minn sulfurikupompa tal-aċidu li taħdem f'temperaturi għoljin (~ 200 ° C). Wara t-18xhur fis-servizz il-filtru kien f'kondizzjoni eċċellenti. Dan kientitjib sostanzjali fuq il-filtru ta 'l-istainless steel 310 użatqabel.ZERON 100 intuża wkoll minn wieħed mill-ikbar sulfurikukumpaniji tad-disinn tal-pjanti aċidi għall-pjanċi tal-orifiċju (Figura 7).

Dawn humaużat biex jikkontrolla l-fluss f'applikazzjonijiet bħal distributuri tal-ħawt.Dan jisfrutta r-reżistenza tajba għall-korrużjoni tal-erożjoni ta 'ZERON100. ZERON 100 huwa wkoll disponibbli bħala skambjatur tas-sħana wweldjat bil-ħjatatubi. Dan jagħmilha idealment adattata għal apparat li jkessaħ l - aċidu fejnilma li jkessaħ huwa salmastru jew ilma baħar, peress li ZERON 100 għandustorja ppruvata ta 'reżistenza eċċellenti għal dan l-ambjent7.

DisponibbiltàL-użu ta 'dawn il-ligi għal proġetti ġodda ġeneralment mhuwiex problemabilli kwantità ta 'mitħna hija ġeneralment meħtieġa. Madankollu, għal żjieda tardons, tiswijiet jew modifiki fl-impjant, kwantitajiet iżgħar huma ġeneralmentmeħtieġ. Il-ligi proprjetarji li fihom is-silikon mhumiex miżmuma minnazzjonisti ta 'l-istainless steel fi kwantitajiet sinifikanti għal dawnapplikazzjonijiet. L-OEM maġġuri għandhom ħażniet limitati f'xi wħudforom tal-prodott biex jappoġġjaw lill-klijenti tagħhom. Liga 310 hija wiesgħadisponibbli bħala pjanċa, iżda mhux daqshekk disponibbli bħala pajpijiet, fittingsu flanġi.
ZERON 100 huwagħalhekk utliliga għal applikazzjonijiet fejn kunsinna rapida hija importanti jew żgħirakwantitajiet huma meħtieġa.ZERON 100 huwa kompletament iwweldjat bl-ark komuni ta 'l-iwweldjartekniki u l-użu wiesa 'tal-liga mill-industrija taż-żejt u l-gassifisser li hemm ħafna fabbrikanti kwalifikati. Liga 310 hijaiwweldjabbli sakemm il-karbonju huwa raġonevolment baxx; 0.04% huwa amassimu raġonevoli. Dan jeħtieġ li jkun speċifikat b'mod speċjali bħala UNSS31000 għandu karbonju massimu ta '0.08% u l-karbonju baxxil-verżjoni (UNS S31002) mhix disponibbli faċilment. Is-silikon għoliligi awstenitiċi huma wkoll relattivament faċli biex jiġu fabbrikati u kollha jiġub'livelli ta 'karbonju ta' 0.03% massimu biex tkun żgurata l-ebda forma ta 'karburifuq l-iwweldjar.

Konklużjonijiet
1. Il-liga 310 għandha reżistenza tajba għall-aċidu sulfuriku konċentratf'temperaturi elevati, iżda mhux daqshekk reżistenti bħall-aċiduil-konċentrazzjoni tonqos minn 98%. Il-liga mhix faċilmentdisponibbli f'forma ta 'pjanċa oħra.
2. L-azzar inossidabbli awstenitiku ta 'silikon għoli għandu korrużjoni tajbareżistenza fl-aċidu sulfuriku kkonċentrat sħun u huma aħjarminn 310 f'aċidu aktar dgħajjef. Is-silikon jagħti dawn il-ligi tajbinreżistenza għall-aċidu sulfuriku b'veloċitajiet għolja ta 'fluss. Dawn il-ligihuma inqas reżistenti fl-oleum meta mqabbla mal-liga 310.
3. ZERON 100 għandu reżistenza utli għal konċentrat sħunaċidu sulfuriku, intermedju bejn dak tal - liga 310 u l -liegi awstenitiċi ta 'silikon għoli. Id-disponibbiltà lesta tagħha fil-wiesgħafirxa ta 'forom ta' prodotti tagħmilha adattata kemm għall-impjant il-ġdidu up-gradi.

Referenzi
1. CM Schillmoller, Rapport Tekniku tal-Istitut tan-Nikil Nru 10 057.
2. DK Louie, Manwal tal-Manifattura tal-Aċidu Sulfuriku, it-2Edizzjoni, 2008, ippubblikata minn DKL Engineering.
3. DĠ Silverman, Korrużjoni 44, 1 (1988) 42.
4. S. Clarke, “Saramet Alloys - Applications in DemandingApplikazzjonijiet ta ’l-Aċidu Sulfuriku”, Konvenzjoni AIChE, Florida, USA,Ġunju 2003.
5. "Saramet Austentic Stainless Steel", Aker SolutionsPubblikazzjoni, 2009.
6. S Richardson, M Spence u J Horne, "Engineered ZeCorTagħmir għas-Servizz ta 'l-Aċidu Sulfuriku ", Konvenzjoni AIChE,Florida, USA, Ġunju, 2007.
7. R. Francis u G. Byrne, “Esperjenzi bis-SuperduplexStainless Steel in Seawater ”Stainless Steel World, Vol 16,Ġunju, 2004, KCI, paġna 53.® Trademarks Reġistrati

L-artiklu mid-DINJA TA 'L-AZZAR STAINLESS.