בכור פרמצבטי עם מחזורי ניקוי מתחלפים (CIP עם קאוסטית ואז חומצה), איזו דרגת טיטניום מציגה את צפיפות הבור הנמוכה ביותר לאחר 1000 מחזורים?

יש לנקות כורים פרמצבטיים בין אצווה. מחזורי הניקוי הרגילים-ב-מקום (CIP) מחליפים לסירוגין קאוסטיקה חמה (2 עד 4% NaOH ב-70 עד 80 מעלות) כדי להסיר שאריות אורגניות וחומצה (2 עד 5% חומצה חנקתית או זרחתית ב-60 עד 70 מעלות) כדי לנטרל ולפאסיבי משטחים. בכורים אלו מחממי הטבילה מטיטניום נתקלים בבעיית קורוזיה ייחודית בכל מחזור CIP. השלב הקוסטי מגביר את ספיגת המימן וחספוס פני השטח. מדרגת החומצה מחזירה את פני השטח, אך עלולה לפגוע גם בגבולות התבואה החלשים יותר. הנזק המצטבר לאחר 1,000+ מחזורים-האופייני לכור הפועל עם ניקוי יומי במשך שלוש שנים-מתבטא בצורה של בור, התקפת חרקים או ייצור הידריד. דרגות טיטניום שונות מציגות שונות גדולה בסבילות שלהן לחשיפה חומצה אלקלית{20}}מחזורית זו.

נזק מצטבר במנגנוני שירות CIP מחזוריים

בתהליך הקוסטי, הסרט הפסיבי של טיטניום מומס על ידי תמיסת נתרן הידרוקסיד בטמפרטורה מוגברת. משטח הטיטניום החשוף מגיב עם מים ליצירת טיטניום הידריד (TiH$_2$) בממשק המתכת-תחמוצת. ה-pH המוגבר מעדיף את תגובת התפתחות המימן גם ללא הגנה קתודית. זה גורם לספיגת מימן. המשטח מחוספס וחסר חמצן. בתהליך החומצה שלאחר מכן, החומצה החנקתית או הזרחתית מסלקת את שכבת ההידריד ומנסה להפיג מחדש את פני השטח. עם זאת, רפסיבציה מלאה דורשת משטח נקי ללא מימן. הידריד תת-קרקעי שיורי מתפקד כקתודה מקומית ומקל על פיתול נוסף במחזור הבא. זה מתרחש על פני מספר מחזורים ונוצר אזור נזק תת-קרקעי שצומח בהדרגה לתוך דופן הצינור.

השוואה כמותית של ציוני טיטניום לאחר 1,000 מחזורי CIP

בדיקות מעבדה מואצות המשכפלות 1,000 מחזורי CIP (30 דקות קאוסטית ב-75 מעלות, שטיפה של 30 דקות, 30 דקות חומצה ב-65 מעלות, שטיפה של 30 דקות) קבעו את נתוני צפיפות הגרעינים הבאים עבור כל דרגת טיטניום:

טיטניום דרגה 1 (מינימום חמצן, 0.12% Fe max): 2-5 בורות/סמ"ר צפיפות בור לאחר 1,000 מחזורים. עומק בור מקסימלי 30-50 מיקרומטר. מתכת בסיס בטוהר גבוה מפחיתה הטרוגניות גלוונית. ריכוז ההידריד התת-קרקעי הוא 150-200 ppm. שירות פרמצבטי מתאים עם קצבת עובי דופן של 10 שנים.

טיטניום דרגה 2 (טוהר מסחרי סטנדרטי): 15-25 בורות/סמ"ר צפיפות בור לאחר 1,000 מחזורים. עומק מרבי של בורות 80-120 מיקרומטר חלקיקי Ti2Fe מועשרים בברזל (0.20-0.30% Fe) הם אתרי גרעין מועדפים עבור הידרידים. תכולת ההידריד היא עד 300-400 עמודים לדקה. פני השטח עמומים ונחרטים קלות.

טיטניום דרגה 7 (0.12-0.25% Pd): 1-3 בורות/סמ"ר לאחר 1000 מחזורים. עומק הבור המרבי הוא 20-40 מיקרומטר. העשרת פלדיום על פני השטח מזרזת רקומבינציה של מימן, ומפחיתה את ספיגת המימן ב-70-80% בהשוואה לדרגה 2. רמת ההידריד היא < 50 ppm. ביצועים מעולים עבור יישומי מחזור כבד.

טיטניום דרגה 12 (0.3 חיית מחמד מו, 0.8 חיית מחמד Ni) 5 עד 10 בורות/סמ"ר צפיפות גלילה לאחר 1,000 מחזורים. עומק בור מרבי 50–80 מ'. יציבות הסרט הפסיבי משופרת על ידי תוספות מוליבדן וניקל בתנאים קאוסטיים וחומציים כאחד. ריכוז הידריד 100 - 150 ppm. שילוב טוב של ביצועים ומחיר.

מדריך לבחירת דרגת טיטניום Cyclic CIP Service

הטבלה הבאה מספקת מדריך לקבלת החלטות בבחירת דרגות חימום טיטניום בהתאם לתדירות מחזורי CIP ולצרכים של המוצר הפרמצבטי.

תדירות מחזור CIP וקריטיות בכור רציונל ליבת טיטניום מומלצת ומנגנון עמידות בבורים < 2 מחזורי CIP ליום, מוצרים פרמצבטיים סטנדרטיים (טבליות, חומרי עזר) גימור כבוש דרגה 1 מתכת בסיס טהורה מפחיתה אתרי התחלת בור. טוב ל-3 עד 5 שנות שירות. זול יותר מציונים המכילים Pd.
2–5 CIP cycles / day, injectable medicines (greater surface finish need)Grade 7 (palladium-stabilized) Minimum pitting density and hydride formation. Palladium retains passive film in both caustic and acid stages. >10 שנים חיים.
5–10 CIP cycles/day, harsh cleaning techniques (concentrated caustic, >2% חומצה) דרגה 7, גימור מלוטש אלקטרו, עמידות הטובה ביותר למחזורי CIP. ליטוש אלקטרו מבטל את שכבת השטח העשירה בברזל-. ציין Ra פחות או שווה ל-0.2um. עלות ההון הגבוהה ביותר.
תיקון מחמם בדרגה 2 עם פיתולים לאחר 300 עד 500 מחזורים החלף בדרגה 7 או הוסף שלב חישול מימן חישול מימן (550 C למשך 2 שעות בארגון) מבטל מימן שנספג, אך אינו מרפא את הבורות הקיימים כבר . 7עדיף החלפה בכיתה ה'.
בחירת כיתה עבר הנדסית

עובי הקיר עדיין חשוב כגורם בטיחותי. קיר של 1.5 מ"מ במחמם דרגה 2 יכול להתמודד עם 1,000 מחזורי CIP רק על התנגדות לחדירת בור, אפילו עם בורות של 120 מיקרומטר. למחמם בדרגה 7 עם דופן של 0.9 מ"מ יש אורך חיים דומה בגלל התחלת בור מופחתת. אופי החומצה המשמשת במחזור ה-CIP חשוב גם הוא: חומצה חנקתית מפסיבת מחדש טיטניום בצורה מוצלחת יותר מאשר חומצה זרחתית. מחזורי CIP של חומצה זרחתית מביאים לעלייה של 30-50% בצפיפות הגלעינים בכל הכיתות. איכות מי השטיפה בין השלבים היא קריטית. מי שטיפה עם כלור מכילים יוני כלוריד אשר גורמים להתפרצויות במהלך שלב החומצה.

כיצד לכתוב מפרט בעל ידע

When specifying a titanium heater for a pharmaceutical reactor with alternating CIP cycles, for any application with more than 500 cycles per year, use Grade 7 titanium. Develop a surface inspection method for existing Grade 2 heaters utilizing dye penetrant every 200 cycles. Replace the heater if pitting density is >10 pits/cm 2 or any pit depth is >50% מעובי הדופן ללא קשר לקיר שנותר. במפרט הרכש יצוין כי הפסיבציה תתבצע במפעל תוך שימוש ב-20% חומצה חנקתית ב-50 מעלות למשך 60 דקות, ולאחר מכן שטיפה במים מפושטים. הטיפול המקדים מספק סרט פסיבי יציב אשר עמיד בפני החשיפה הקוסטית הראשונית. מהנדס התרופות מתייחס לספירת מחזורי ה-CIP כדי לקבוע את הדרגה, מה שמבטיח את פעולתו האמינה של המחמם ואת היעדר תוצרי לוואי של קורוזיה במוצר.