Polimerizācijas reaktorā ar organiskiem hlorīdiem, kura titāna virsmas apdare (izvilkta un elektropolēta) samazina produkta uzkrāšanos un nepietiekamu nogulšņu koroziju?
Atstāj ziņu
Polimerizācijas reaktori, kuros tiek apstrādāti monomēri, piemēram, vinilhlorīds, stirols vai olefīni, bieži satur organiskos hlorīdus kā monomērus, šķīdinātājus vai katalizatorus. Titāna sildītāji ir raksturīgi to izturībai pret koroziju, taču organiskie hlorīdi rada unikālu izaicinājumu: tie var sadalīties uz karstām metāla virsmām, veidojot sālsskābi. Šī skābe lokāli uzbrūk titāna pasīvajai plēvei. Vienlaikus polimēru izstrādājumam ir tendence pielipt pie sildītāja virsmām, veidojot nosēdumus. Zem šīm atradnēm koncentrējas agresīvas sugas, kas izraisa nepietiekamu nogulšņu koroziju. Titāna caurules virsmas apdare būtiski ietekmē gan produkta adhēziju, gan nepietiekamas nogulsnes uzbrukuma sākšanos. Vilktās virsmas (Ra 0,8–1,2 µm) nodrošina mehāniskās atslēgas vietas polimēru uzkrāšanai. Elektropolizētas virsmas (Ra 0,1–0,3 µm) ir gludākas, samazinot adhēziju un samazinot spraugas vietas, kurās uzkrājas kodīgas vielas.
Produkta veidošanās mehānisms un nepietiekama nogulsnēšanās korozija uz titāna
Polimerizācijas reaktoros monomēri reaģē paaugstinātā temperatūrā (60–150 grādi). Titāna sildītāja virsma nodrošina kodolu veidošanās vietu polimēru veidošanai. Uz raupjām -novilktām virsmām polimēru ķēdes mehāniski saslēdzas virsmas ielejās, apgrūtinot nogulšņu noņemšanu. Pati polimēru nogulsne ir poraina. Organiskie hlorīdi izkliedējas cauri nogulsnēm un sadalās titāna -polimēra saskarnē, izdalot HCl. Slēgtā telpa zem nogulsnes novērš skābes atšķaidīšanu, un vietējais pH var pazemināties zem 2. Uz elektropulētām virsmām polimēru adhēzija galvenokārt ir ķīmiska, nevis mehāniska. Nosēdumi ir plānāki, viendabīgāki un vieglāk noņemami ar skalošanu vai vieglu mehānisku tīrīšanu. Mazāks uzkrāšanās nozīmē mazāk plaisu vietu un samazinātu korozijas risku.
Produkta veidošanās un korozijas ātruma kvantitatīvs salīdzinājums
Kontrolētā testēšana ar vinilhlorīda polimerizācijas aizstājēju (5% organisko hlorīdu, 80 grādi, 500 stundas) ir atklājusi šādas veiktspējas atšķirības starp virsmas apdari:
Kā-novilkta virsma (Ra 1,0 µm, neapstrādāta): Polimēru nogulšņu biezums 200–400 µm pēc 500 stundām. Noguldījumu noņemšanai nepieciešama agresīva skrāpēšana. Nepietiekamas nogulsnes korozijas ātrums 0,15 mm gadā. Dobumu veidošanās blīvums 10–20 bedrītes uz cm² zem nogulumiem. Maksimālais bedres dziļums 80–120 µm.
Kā-zīmēts ar pasivāciju (Ra 1,0 µm, apstrādāts ar slāpekļskābi): Nogulsnes biezums 150–300 µm pēc 500 stundām. Nepietiekamas nogulsnes korozijas ātrums 0,10 mm gadā. Punktu veidošanās blīvums 5–10 bedrītes uz cm². Pasivēšana nodrošina nelielu uzlabojumu.
Mehāniski pulēts (Ra 0,4–0,6 µm): Nogulsnes biezums 80–150 µm pēc 500 stundām. Nosēdums noņemams ar šķīdinātāja skalošanu. Nepietiekamas nogulsnes korozijas ātrums 0,06 mm gadā. Punktu veidošanās blīvums zem 5 bedrēm uz cm².
Elektropolēts (Ra 0,2 µm, spilgta apdare): Nogulsnes biezums 30–60 µm pēc 500 stundām. Normālu reaktora tīrīšanas ciklu laikā notīriet pārslas. Nepietiekamas nogulsnes korozijas ātrums 0,02 mm gadā. Pēc 500 stundām nav novērota bedru veidošanās.
Elektropolēts ar pret-pielipšanas pārklājumu (fluorpolimērs, 0,5 µm): Nogulsnes biezums zem 10 µm pēc 500 stundām. Būtībā nepiedegoša-virsma. Nav izmērāmas nepietiekamas nogulsnes korozijas. Pārklājuma kalpošanas laiks ierobežots ar noberšanos.
Virsmas apdares izvēles rokasgrāmata organiskā hlorīda pakalpojumam
Tālāk esošajā tabulā ir sniegts lēmumu pamatojums titāna sildītāja virsmas apdares izvēlei, pamatojoties uz polimerizācijas ķīmiju, tīrīšanas biežumu un produkta tīrības prasībām.
| Reaktora stāvoklis un apkalpošanas prioritāte | Ieteicamā virsmas apdare | Paredzamais depozīta biezums 1000 stundas | Nepietiekamas nogulsnes korozijas ātrums (mm/gadā) |
|---|---|---|---|
| Partijas polimerizācija ar biežu reaktora tīrīšanu (pēc katras partijas, 50–200 stundas) | Kā-zīmēts ar pasivāciju | 150–300 µm | 0.10 |
| Nepārtraukta polimerizācija ar iknedēļas skalošanu ar šķīdinātāju | Mehāniski pulēts (Ra 0,4 µm) | 80–120 µm | 0.06 |
| Augstas-tīrības polimēru ražošana, kur metālu piesārņojums nav pieņemams | Elektropolēts (Ra<0.2 µm) | 30–60 µm | 0.02 |
| Reactor with organic chlorides >10%, grūti piekļūt tīrīšanai | Elektropolēts plus fluorpolimēra pārklājums | <15 µm | <0.01 |
| Esošā kā{0}}izvilktā sildītāja modernizēšana ar smagu nogulšņu koroziju | Nomainiet ar elektropulētu cauruli; nav praktiskas modernizācijas | Nav piemērojams | Nav piemērojams |
Inženierzinātnes ārpus virsmas apdares vienatnē
Sienas biezums mijiedarbojas ar nepietiekamu nogulšņu koroziju. Biezākas sienas (1,5–2,0 mm) nodrošina lielāku drošības rezervi iekļūšanai bedrē, tiklīdz sākas zemas nogulsnes korozija. Tomēr elektropulētas plānās sienas (0,9 mm) var kalpot ilgāk par -izvilktām biezām sienām (1,5 mm), jo gludākā virsma pilnībā novērš bedres rašanos. Titāna sakausējuma pakāpe arī maina nogulsnes saķeri; 7. pakāpe (pallādija -stabilizēta) saglabā stabilāku pasīvo plēvi, samazinot organisko hlorīdu katalītisko sadalīšanos un samazinot nogulšņu veidošanās ātrumu par 20–30%, salīdzinot ar 2. pakāpi. Reaktora konstrukcijai ir nozīme: vertikālie sildītāji ar gludām, vertikālām virsmām efektīvāk izvada polimēru nogulsnes nekā horizontālie sildītāji, kur nogulsnes uzkrājas uz augšējām virsmām.
Apzinātas specifikācijas izveide
Norādot titāna sildītāju polimerizācijas reaktoram, kas satur organiskos hlorīdus, nepieciešama elektropulēta virsmas apdare ar dokumentēto Ra vērtību zem 0,3 µm. Norādiet, ka elektropulēšana jāveic pēc visām metināšanas un liekšanas darbībām, lai nodrošinātu vienmērīgu apdari uz visām virsmām. Pieprasiet mikrofotogrāfiju ar 500x palielinājumu, kas parāda virsmas topogrāfiju. Svarīgiem lietojumiem, kur produkta tīrība ir vissvarīgākā, norādiet papildu fluorpolimēra pārklājumu (PTFE vai PFA, 0,5–1,0 µm biezums), kas tiek uzklāts virs elektropulētās virsmas. Darbības laikā uzraugiet sildītāja enerģijas patēriņu; pakāpenisks pieaugums norāda uz nogulšņu uzkrāšanos, kam nepieciešama tīrīšana. Izmantojiet skalošanu ar šķīdinātāju (parasto reaktora tīrīšanas šķīdinātāju) paaugstinātā temperatūrā, lai noņemtu nogulsnes, pirms tās sasniedz kritisko biezumu. Nekad neizmantojiet abrazīvas tīrīšanas metodes elektropulētām virsmām, jo skrāpējumi atjaunos mehāniskās atslēgas vietas. Izvēloties virsmas apdari ar elektropulētu,{11}}uzvilktu, inženieris samazina gan produkta uzkrāšanos, gan mānīgo nogulšņu korozijas kļūmi organiskā hlorīda polimerizācijas vidēs.
