בית / אנציקלופדיית ידע בתעשייה/ תוכן כאשר נעשה שימוש במחמם טיטניום דרגה 2 לחימום תמיסה של 50% נתרן אצטט ב-90 מעלות, מהי הטומאה המקסימלית המותרת של חומצה אצטית (ppm) לפני שהתפתחות המימן מתחילה שלפוחיות?

נתרן אצטט (CH3COONa) 50% ב-90 מעלות, לצביעת טקסטיל ולחיץ. התמיסה היא בסיסית (pH 8-9). ה-pH מופחת על ידי טומאת חומצה אצטית כתוצאה מהידרוליזה או זיהום. ב-pH מתחת ל-5 הציפוי הפסיבי של טיטניום הופך ללא יציב ותהליך קתודי משתנה מהפחתת חמצן לאבולוציה של מימן. מימן אטומי עלול להיכנס לסריג הטיטניום וליצור מימן מולקולרי במרווחים פנימיים, מה שמוביל לשלפוחיות על פני השטח. הטומאה המקסימלית של חומצה אצטית היא 500 ppm (0.05%) כדי למנוע שלפוחיות מימן. מעל רמה זו ה-pH נמצא<5 and blisters occur within 100–500 hours.

שלפוחיות מימן בפתרונות אצטט-מנגנון

התהליך הקתודי בנתרן אצטט אלקליין הוא הפחתת חמצן ולא יצירת אטומי מימן. חומצה אצטית מורידה את ה-pH: CH₃COOH → CH₃COO⁻ + H⁺. ב-pH < 5, תגובת התפתחות המימן 2H⁺ + 2e⁻ → H₂ מועדפת מבחינה תרמודינמית. תוסף המימן האטומי (H) נוצר על פני הטיטניום. חלק מימן אטומי מתחבר מחדש לגז H_2 אך חלק מתפזר לתוך סריג הטיטניום. אטומי מימן מתפזרים למרווחים פנימיים, תכלילים או גבולות גרגרים ושם מתחברים מחדש כדי לייצר גז H_2. לחץ הגז מצטבר ושלפוחיות פני השטח עלולות להיווצר ולהתפוצץ.

שלפוחיות כמותיות כפונקציה של ריכוז חומצה אצטית

בדיקה מבוקרת ב-50% נתרן אצטט ב-90 מעלות למשך 500 שעות עם טומאת חומצה אצטית משתנה קבעה את הדברים הבאים. בחומצה אצטית מתחת ל-100 ppm, pH הוא 8.5-9.0, ללא התפתחות מימן, ללא שלפוחיות והמשטח בהיר. ב-100-300 ppm pH הוא 6.0-7.5, עקבות אבולוציה של מימן עשויה להתרחש אך אין שלפוחיות ברורות. 300-500 ppm 5.0-6.0 300-500 שעות שלפוחיות זעירות מדי פעם (<0.5 mm diameter) 1-5 per cm2 Blister density At 500–1,000 ppm the pH is 4.0–5.0, considerable blistering is observed with blister size 0.5–2 mm, blister density is 5–20 per cm² and blistering starts within 100–300 hours. Blistering occurs at concentrations above 1,000 ppm at pH levels below 4.0 with blister size greater than 2 mm, blister density greater than 20 per cm² and initiation of blistering in 50–150 hours.

השפעת הטמפרטורה וריכוז החמצן על סף השלפוחיות

החומצה האצטית המקסימלית המותרת יורדת עם עליית הטמפרטורה. חומצה אצטית מותרת ב-70 מעלות היא 1000 ppm (0.1%). ב-80 מעלות זה 750 ppm. 500 ppm ב-90 מעלות. ב-100 מעלות זה 300ppm. זה 150 עמודים לדקה ב-110 מעלות. הסף מושפע גם מכמות החמצן המומס. בריכוזים נמוכים יותר של חומצה אצטית, שלפוחיות מתרחשות בתמיסות מאווררות מכיוון שהפחתת חמצן אינה קיימת כדי להתחרות עם התפתחות המימן. תמיסות מאווררות (O2 > 5 ppm) מעלות את החומצה האצטית המותרת ב-30-50%.

מדריך לבקרת טומאות חומצה אצטית במחמם נתרן אצטט

הריכוזים המרביים המותרים של חומצה אצטית עבור מחממי טיטניום דרגה 2 ב-50% נתרן אצטט ב-90 מעלות מוצגים בטבלה הבאה עבור חיי שירות שונים ושלפוחיות מותרות שונות.

Desired Service Life (years) Maximum Allowable Acetic Acid (ppmExpected pH range Blistering potentialRecommended Action >5 <300 >6.0 ללא ללא 3–5 300–500 5.0–6.0 נמוך ניטור רבעוני 1–3 500–800 4.5–5.0 בינוני ניטרול עם נתרן הידרוקסיד<1 800-1000 4.0-4.5 High Purify solution
Not acceptable >1,000 <4.0 Severe Change solution
הנדסה מעבר לבקרת חומצה אצטית

דרגת הטיטניום תשפיע על העמידות בפני שלפוחיות. דרגה 7 (מיוצב פלדיום) סובלנית פי 3 עד 5 לחומצה אצטית מכיוון שפלדיום מזרז ריקומבינציה של מימן, ובכך מוריד את כמות המימן הנכנס למתכת. כיתה 12 מספקת שיפור בינוני. שלפוחיות אינן מונעות על ידי עובי הדופן, אולם קירות עבים יכולים לסבול יותר שלפוחיות לפני דליפה. בדוק את ה-pH של התמיסה באופן קבוע. אם ה-pH נמוך מ-7, הוסף נתרן הידרוקסיד כדי להעלות את ה-pH. סף חומצה אצטית מותר. שמיכת חנקן למניעת חמצן. חומר חמצון, כגון נתרן ניטריט (100 ppm), הוסיף, מעלה את הסף, מקדם הפחתת חמצן על פני התפתחות המימן.

פיתוח מפרט-מושכל היטב

במקרה של מחמם טיטניום דרגה 2 המחמם 50% נתרן אצטט ב-90C, כדי להציע מרווח בטיחות מתחת לסף שלפוחיות של 500 ppm, יש לשמור על טומאת החומצה האצטית מתחת ל-300 ppm. בדוק את ה-pH פעם בשבוע. אם הוא יורד מתחת ל-7, הוסף 0.1 אחוז נתרן הידרוקסיד כדי להעלות את ה-pH. כאשר חומצה אצטית גדולה מ-500 ppm, השתמש בטיטניום דרגה 7 או הוסף חומר חמצון כגון 100 ppm נתרן ניטריט. בדוק אם יש שלפוחיות על משטח החימום במהלך הפעולה כל 3 חודשים. אם נמצא, נטרלו את התמיסה והחליפו את המחמם. המהנדס חייב לשמור על רמת הטומאה של חומצה אצטית מתחת ל-500 ppm כדי למנוע שלפוחיות מימן של מחממי טיטניום דרגה 2 המשמשים בשירות נתרן אצטט.