Árangur ryðfríu stáli í þéttri brennisteinssýru

Árangur ryðfríu stáli í þéttri brennisteinssýru
Brennisteinssýra er eitt algengasta efnið í heiminum og í styrkmeira en 90wt%, það er líka mjög ætandi. Þessi grein fjallar um efnisval fyrirmeðhöndlun þéttrar brennisteinssýru, sérstaklega við hækkað hitastig (allt að 200 ° C)sem eiga sér stað við framleiðslu þess. Sumir af nútíma austenitískum og duplex ryðfríu stáli erufarið yfir og fjallað er um takmarkanir þeirra og kosti.
Eftir Roger Francis, RR® Efni, Bretland

KynningBrennisteinssýra er efni sem er notað í fjölmörgum iðnaðiferli sem og í útskolun margra málma úr þeirramálmgrýti. Það er framleitt úr brennisteinsdíoxíði, sem getur veriðmyndaður með brennisteinsbrennu, það getur verið aukaafurð amálmbræðsluferli, eða það getur verið framleitt með hitauppstreyminiðurbrot (endurnýjun) eyttrar sýru. Brennisteinsdíoxíðiðer hvarf með súrefni yfir hvata við ~ 420 ° til 625 ° C til að myndastbrennisteins tríoxíð. Síðara gasið hvarfast síðan við vatn ígleypið turn til að mynda brennisteinssýru. Þetta ferli erexothermic og sýran getur náð allt að 180 ° hitastigií 200 ° C. Mest af þessari orku er endurheimt með ýmsum leiðum tillágmarka orkunotkun. Venjulega er sýran síðan kældfrá um það bil 100 ° C og nálægt umhverfi til geymslu.


EfniHefð var fyrir því að nota efni eins og sýru múrsteinsfóðrað stálskip og sveigjanlegt járn, svo sem Mondi® eða austenitískt lágt álfelgurryðfríu stáli eins og 316 fyrir rör, innan takmarkaðshitastig og sýrustyrkur. Hins vegar erþróun nútíma, ryðfríu stáli úr háblönduðu, með endurbættumviðnám gegn heitri óblandaðri sýru hefur breytt efnunumvalmöguleikar. Tafla 1 sýnir samsetningu sumraryðfríu stáli sem eru notuð með brennisteinssýru. 304 og 316 erualgengar austenitísk einkunnir sem eru mikið notaðar afefna- og vinnsluiðnaður. Alloy 310 er hátt króm,nikkel austenítísk álfelgur sem hefur yfirburðarþol gegn sýrusamanborið við 304 og 316. ZERON®100 og 2507 erusuperduplex ryðfríu stáli með um það bil 50/50austenít / ferrít fasa jafnvægi. Þessi uppbygging gefur miklu hærristyrkur (~ 2½ sinnum) en austenitísk málmblöndur og tilboðmöguleikann á sparnaði veggþykktar fyrir forrit sem taka þátt íháþrýstingur og / eða hitastig.Saramet®, Sandvik SX® og ZeCor® eru öll austenískryðfríu stáli sem innihalda ~ 5% kísil, sem bætirtæringarþol í heitri sterkri sýru. Saramet kemur í tvennuafbrigði, með aðeins mismunandi tónverk. ZeCor er grennrikróm og nikkel en aðrar tvær málmblöndur en þaðinniheldur meira kísil, frumefni sem vitað er að stuðlar að tæringuviðnám í heitri, sterkri sýru.

TæringMynd 1 sýnir ís-tæringarferla fyrir nokkrar algengar málmblöndurí brennisteinssýru. Það má sjá að súperduplex málmblöndurnar erubetri en 316L. ZERON 100 er einnig betri en 2507, sem ertalin stafa af vísvitandi viðbótum af wolfram ogkopar í ZERON 100. Alloy 20 er oft notað í brennisteinssýrusýru og frá um það bil 50% til 90% sýru er hún betri en ZERON100. Hins vegar sýnir ZERON 100 í sterkri sýru (GG gt; 90%) averuleg aukning á tæringarþol samanborið við 2507 og20.

Á mynd 2 er borinn saman tæringarferill fyrir þrjásér málmblöndur sem innihalda kísil og ZERON 100. Það erugreinilega munur á málmblöndunum, með kísilinnihaldinumálmblöndur sem sýna betri tæringarþol í þynnri sýru.Þegar rannsóknin var rannsökuð, gat höfundur ekki fundið neinabirt gögn fyrir 310 ryðfríu stáli yfir þennan sýrustyrksvið. Þetta er líklega vegna þess að framleiðendur súru plantnalíta á þetta sem viðskiptanæm gögn. Hins vegar er það vitaðað tæringarþol 310 ryðfríu minnkar verulegaþegar sýrustyrkur fer niður fyrir 96%.Mynd 3 sýnir ísó-tæringarferla fyrir 304, 310 ogSaramet 23 í mjög sterkri sýru1,2. Það má sjá að það er tilaukning á tæringarþoli bæði 310 og Saramet íhitastigið 180 ° til 200 ° C. Gert er ráð fyrir að SX ogZeCor sýna svipaða hegðun. Þetta þýðir að þessar málmblöndur getavera notaður í hærri hita hlutum sýruplanta. Það erengin gögn fyrir ZERON 100 á öllu hitastigssvæðinuMynd 3 og ekki er vitað hvort ofurduplex ryðfríu stáli einnigsýna þennan eiginleika.

Mynd 4 sýnir tæringarhlutfall sumra ryðfríu stáli ísterk brennisteinssýra við 110 ° C tekin frá framleiðendumbirt gögn. Það sést að tæringarþolSaramet 23 lækkar með aukinni sýruþéttni ólíkthinar málmblöndurnar. Við sýruþéttni meiri en 100% þarer umfram brennisteins tríoxíð og blandan er þá þekkt semoleum. Þetta er vitað að er meira ætandi fyrir málmblöndur eins og Sarameten í ZERON 100 og álfelgur 310.Þó að það séu ekki til opinber gögn um 310 ryðfríu ímjög sterk sýra, það er einn gagnapunktur. Við sýrustyrkur 99% og hitastig 110 ° C, tæringinhlutfall 310 var 0,1 mm / ár1. Þetta sýnir bætt viðnámZERON 100 yfir 310 ryðfríu við þetta hitastig (mynd 4).ZERON 100 hefur einnig svipaða tæringarþol og ZeCor ogSandvik SX í sterkari sýru,> 97 wt%.Í sýruverksmiðjum í atvinnuskyni er venjulega lítið magn af járnitil staðar (venjulega 5 ppm) og þetta getur haft áhrif á tæringarhraðanokkrar málmblöndur.

Mynd 5 sýnir áhrif 5ppm af járni átæringarhlutfall ZERON 100 við 110 ° C. Það má sjá að, innantilraunavilla, það voru engin marktæk áhrif járns átæringu. Við 200 ° C (mynd 6) í 98,5% sýru olli járn litluhækkun á tæringarhraða, en ekkert af verkfræðiþýðingu.

Áhrif hraðansVegna þess að ryðfrítt stál er oft virkt (öfugt við óvirkt)í heitri, þéttri brennisteinssýru er tæringarhraði avirkni hraðans. Það er almennt mælt með því að málmblöndureins og 316 og 310 takmarkast við hámarks flæðishraða1,5m / sek2. Hraðaprófanir hafa verið gerðar í loftblandaðri 95 wt% brennisteinssýrusýru við 70 ° C með því að nota sívala sýni sem snúast. Nota greiningunaaf Silverman3 snúningsrennslið var reiknað til að vera jafngiltí 2,5m / sek í NPS 4 pípu. Tæringarhlutfall ZERON 100var hátt fyrstu tvo eða þrjá dagana. Eftir það tæringuhlutfall var minna en 0,1 mm / ár. Hátt upphafshraði tæringartengdist myndun þunnrar svartrar filmu ámálmyfirborð. Kvikmyndin virðist veita tæringarþol semsýnt af lægra hlutfallstapi hlutfallslega í kjölfarið. Þessar niðurstöður sýnaað hægt sé að nota ZERON 100 við hærra hitastig oghraða en 316L í sterkri brennisteinssýru. Próf í sterkarisýra sýndi enn lægri tæringarhraða.Kísilviðbætur hafa tilhneigingu til að fjarlægja hraðanæmiryðfríu stáli til tæringar í heitri, sterkri brennisteinssýru. Sandvikskýrðu frá mjög lágu tæringarhlutfalli (GG lt; 0,01 mm / á) fyrir SX í 96%sýru við 70 ° C og 25m / sek í álblaðinu. Þeir fengusvipað tæringarhlutfall í 98,5% sýru við 115 ° C og 10m / sek flæðihraði. Saramet 35 sýndi svipaða mjög lága tæringarhraða í98,5% sýra við 120 ° C við 9 og 25 m / s hraða4. Þó það séengin gögn birt fyrir ZeCor við mikinn hraða, það er gert ráð fyrir þvíþað er líka æðra 304 og 316 bekknum.

UmsóknirGögnin á mynd 3 sýna að álfelgur 310 getur hentað mjög velhitabatahlutinn að því tilskildu að sýrustyrkurinn séhlaupandi á 98% eða meira. Hins vegar, í sumum plöntum skoðunarferðir tillágur sýrustyrkur er algengur og síðan sérmálmblöndur sem innihalda kísil eru áreiðanlegri innan þeirra takmarka sem notaðar eru.Allar þrjár málmblöndur sem innihalda kísil hafa verið notaðar í turn,skriðdreka, rör, innréttingar, síur, lágdreifingaraðilar, hitiskiptast og úðaeyðir þar sem aðstæður hafa veriðof íþyngjandi fyrir 3105,6. Alloy 310 er enn mikið notað í sterkri sýru,sérstaklega þar sem hægt er að framleiða olíu. Í varmaskiptum,316L (oft með Mo≥2,5%) rör eru oft notuð með anodicvernd til að halda þeim óvirkum.Gögnin hér að ofan sýna greinilega góða tæringarþolZERON 100 í þéttri brennisteinssýru við allt að200 ° C. Það getur verið sérstaklega árangursríkt við háan hitabata hluti brennisteinssýru plantna. PCS fosföt íBandaríkin afhjúpuðu NPS1 spólu af ZERON 100 í 18 mánuði íþétt sýra við 200 ° C. Tæringarhraði var< 0,2="" mm="">PCS hefur einnig komið fyrir ZERON 100 síu uppstreymis brennisteinssýrunnarsýru dæla sem vinnur við hátt hitastig (~ 200 ° C). Eftir 18mánuði í notkun var sían í frábæru ástandi. Þetta var averuleg framför miðað við 310 ryðfríu stáli síuna sem notuð eráður.ZERON 100 hefur einnig verið notað af einu helsta brennisteinssýrunnisýruverksmiðjuhönnunarfyrirtæki fyrir opnunarplötur (mynd 7).

Þetta erunotað til að stjórna flæði í slíkum forritum sem lágdreifingaraðilum.Þetta nýtir góða tæringarþol ZERON100. ZERON 100 er einnig fáanlegt sem saumasoðinn varmaskiptislöngur. Þetta gerir það fullkomlega hentugt fyrir sýrukælara þar semkælivatn er brakkt eða sjó, þar sem ZERON 100 hefur asannað saga um frábæra mótstöðu gegn þessu umhverfi7.

FramboðNotkun þessara málmblöndur fyrir ný verkefni er almennt ekki vandamálþar sem venjulega er krafist magnmyllu. Hins vegar fyrir seint viðbæturons, viðgerðir eða breytingar á plöntum, er minna magn yfirleittkrafist. Sér málmblöndur sem innihalda kísil eru ekki í vörsluhluthafar úr ryðfríu stáli í verulegu magni fyrir slíktumsóknir. Helstu framleiðendafyrirtækin eiga takmörkuð birgðir í sumumvöruform til að styðja við viðskiptavini sína. Alloy 310 er víðafáanlegur sem diskur, en er ekki svo fáanlegur sem rör, innréttingarog flansar.
ZERON 100 ersvona gagnlegtálfelgur fyrir forrit þar sem skjót afhending er mikilvæg eða lítilmagn þarf.ZERON 100 er að fullu soðið með öllum algengum logsuðutækni og víðtæk notkun álfelgu af olíu- og gasiðnaðiþýðir að það eru margir hæfir framleiðendur. Alloy 310 ersoðið, að því gefnu að kolefnið sé hæfilega lítið; 0,04% er asanngjarnt hámark. Þetta þarf að tilgreina sérstaklega sem UNSS31000 hefur kolefnishámarkið 0,08% og kolefnalítiðútgáfa (UNS S31002) er ekki aðgengileg. Há kísillinnaustenitísk málmblöndur eru líka tiltölulega auðvelt að búa til og koma allarmeð kolefnisþéttni 0,03% að hámarki til að tryggja að engin karbíð myndistum suðu.

Ályktanir
1. Alloy 310 hefur góða mótstöðu gegn þéttri brennisteinssýruvið hækkað hitastig, en það er ekki svo ónæmt og sýranstyrkur minnkar úr 98%. Málmblöndan er ekki fúsfáanleg í öðru en diskformi.
2. Hár kísill austenitísk ryðfríu stáli hefur góða tæringumótstöðu í heitri þéttri brennisteinssýru og eru betrien 310 í veikari sýru. Kísillinn gefur þessum málmblöndum gottviðnám gegn brennisteinssýru við mikla flæðishraða. Þessar málmblöndureru minna ónæmir í olíufrumum samanborið við álfelgur 310.
3. ZERON 100 hefur gagnlegt þol gegn heitu þéttnibrennisteinssýra, millistig á milli álfelgur 310 ogaustenitísk málmblöndur með mikilli kísil. Það er tilbúið aðgengi á breittúrval af vöruformum gerir það hentugt fyrir bæði nýja plöntuog upp bekk.

Tilvísanir
1. CM Schillmoller, tækniskýrsla Nickel Institute nr. 10 057.
2. DK Louie, handbók um brennisteinssýrslu, 2.Útgáfa, 2008, gefin út af DKL Engineering.
3. DG Silverman, Tæring 44, 1 (1988) 42.
4. S. Clarke, „Saramet álfelgur - umsóknir krefjandiUmsóknir um brennisteinssýru “, AIChE samningurinn, Flórída, Bandaríkjunum,Júní 2003.
5. „Saramet Austentic ryðfrítt stál“, Aker SolutionsÚtgáfa, 2009.
6. S Richardson, M Spence og J Horne, „Engineered ZeCorBúnaður fyrir brennisteinssýruþjónustu “, AIChE samningurinn,Flórída, Bandaríkjunum, júní, 2007.
7. R. Francis og G. Byrne, „Reynsla af SuperduplexRyðfrítt stál í sjó “Ryðfrítt stálheimur, Vol. 16,Júní 2004, KCI, bls. 53.® Skráð vörumerki

Greinin frá STAINLESS STEEL WORLD.