Pri kojoj specifičnoj kombinaciji koncentracije klorovodične kiseline i površinske temperature plašta treba zamijeniti plašt od 316 nehrđajućeg čelika od 1,6 milimetara svakih 12 mjeseci u servisu grijača spremnika za regeneraciju za sustave ionske izmjene?

Klorovodična kiselina je standardni regenerant za kationske izmjenjivačke smole. * * Za inženjere postrojenja odgovorne za električne uronjene grijače u sustavima za obradu vode s ionskom izmjenom. Tipična regeneracija se provodi s 5-10% HCl pri temperaturama ubrizgavanja od 20-40 stupnjeva, međutim spremnici za regeneraciju često se zagrijavaju na 50-60 stupnjeva radi učinkovitosti. Ovi se grijači često izrađuju s omotačem od nehrđajućeg čelika 316 debljine 1,6 mm zbog opće otpornosti na koroziju u slaboj HCl. Ali pod određenom koncentracijom kiseline i visokom površinskom temperaturom plašta prema gustoći u vatima, rupičasta i opća korozija se ubrzavaju i smanjuju životni vijek na 12 mjeseci ili manje. Ovaj članak govori vam točno gdje promijeniti 1,6 mm 316 omotač na godišnjoj bazi u servisu grijača spremnika za regeneraciju.

Korozijsko ponašanje 316 u razrijeđenoj klorovodičnoj kiselini
Pasivni film nehrđajućeg čelika 316 napadaju kloridni ioni, a klorovodična kiselina je prilično agresivna za nehrđajući čelik 316. Ispod 3% na temperaturama ispod 40 stupnjeva, 316 pokazuje blage stope korozije od 0,1-0,3 mm godišnje. Na 5% HCl stopa se povećava na 0,5-1,0 mm godišnje na 40 stupnjeva. Brzine od 1,0-2,0 mm/godina uočene su kod 8% HCl. Pri 10% HCl stope su iznad 2-4 mm godišnje. Minimalna strukturna debljina za plašt od 1,6 mm je ~0,6 mm. Pri brzini korozije od 1,0 mm/godišnje, prodor korozije od 1,0 mm (od 1,6 mm do 0,6 mm) događa se u 12 mjeseci. Prag zamjene od 12 mjeseci određen je kada kombinirana koncentracija HCl i površinska temperatura plašta rezultiraju brzinom korozije od 0,8–1,2 mm godišnje.

Kritični pragovi od 12 mjeseci radnog vijeka
Ispitivanje uranjanjem 316 uzoraka u klorovodičnoj kiselini na temperaturama relevantnim za rad spremnika za regeneraciju pokazuje da će sljedeće kombinacije koncentracije kiseline i površinske temperature plašta osigurati 12-mjesečni maksimalni vijek trajanja za stijenku od 1,6 mm.

Koncentracija klorovodične kiseline (težinski %) Temperatura rasute otopine Temperatura površine omotača pri 6 W/cm² (porast od 12 stupnjeva) Očekivana stopa korozije pri temperaturi površine Vrijeme do smanjenja 1,6 mm do 0,6 mm Životni vijek do zamjene 3% 40 stupnjeva 52 stupnja 0,2 – 0,4 mm/godina 2,5 – 5,0 godina 3 – 6 godina 3% 50 stupnjeva 62 stupnja 0,4 – 0,7 mm/godina 1,4 – 2,5 godina 1,8 – 3 godine 3% 55 stupnjeva 67 stupnjeva 0,6 – 1,0 mm/godina 1,0 – 1,7 godina 1,2 – 2 godine 5% 35 stupnjeva 47 stupnjeva 0,4 – 0,7 mm/godina 1,4 – 2,5 godina 1,8 – 3 godine 5% 40 stupnjeva 52 stupnja 0,6 – 1,0 mm/godina 1,0 – 1,7 godina 1,2 – 2 godine 5% 45 stupnjeva 57 stupnjeva 0,9 – 1,4 mm/godina 0,7 – 1,1 godina 0,9 – 1,3 godine 5% 50 stupnjeva 62 stupnja 1,2 – 1,8 mm/godina 0,6 – 0,8 godina 0,7 – 1,0 godina 8% 30 stupnjeva 42 stupnja 0,6 – 1,0 mm/godina 1,0 – 1,7 godina 1,2 – 2 godine 8% 35 stupnjeva 47 stupnjeva 0,9 – 1,4 mm/godina 0,7 – 1,1 godina 0,9 – 1,3 godina 8% 40 stupnjeva 52 stupnja 1,3 – 2,0 mm/godina 0,5 – 0,8 godina 0,6 – 1,0 godina 10% 25 stupnjeva 37 stupnjeva 0,8 – 1,2 mm/godina 0,8 – 1,3 godine 1,0 – 1,5 godina 10% 30 stupnjeva 42 stupnja 1,1 – 1,7 mm/godina 0,6 – 0,9 godina 0,7 – 1,1 godina 10% 35 stupnjeva 47 stupnjeva 1,6 – 2,4 mm/godina 0,4 – 0,6 godina 0,5 – 0,8 godina
Za omotač od 1,6 mm pri 6 W/cm2 u spremniku za regeneraciju ionske izmjene s 5% HCl na temperaturi mase od 45 stupnjeva, površina omotača bit će oko 57 stupnjeva. Predviđa se da će stopa korozije biti 0,9-1,4 mm/godišnje, tako da će se stijenka od 1,6 mm smanjiti na 0,6 mm za 0,7-1,1 godinu. Prikladna je zamjena od 12 mjeseci. Smanjenje temperature mase na 40 stupnjeva smanjuje površinsku temperaturu na 52 stupnja, a brzinu korozije na 0,6–1,0 mm godišnje i produljuje vijek trajanja na 1,2–2 godine.

12-mjesečna shema zamjene Sigurnosna radna omotnica
Prateća tablica daje maksimalnu sigurnu temperaturu rasute klorovodične kiseline pri različitim gustoćama u vatima kako bi se osigurao najmanje 12 mjeseci radnog vijeka prije degradacije stijenke na 0,6 mm potrebna zamjena za 1,6 mm 316 omotač.

Gustoća u vatima (porast temperature) Maks. Bulk Temp. za 3% HCl Max. Bulk Temp. za 5% HCl Max. Bulk Temp. za 8% HCl Max. Bulk Temp. za 10% HCl
4 W/cm2 (porast od 8 stupnjeva) 60 stupnjeva 52 stupnja 44 stupnja 38 stupnjeva 6 W/cm2 (porast od 12 stupnjeva) 56 stupnjeva 48 stupnjeva 40 stupnjeva 34 stupnja 8 W/cm2 (porast od 16 stupnjeva) 52 stupnja 44 stupnja 36 stupnjeva 30 stupnjeva 10 W/cm2 (porast od 20 stupnjeva) 48 stupnjeva 40 stupnjeva 32 stupnja 26 stupnjeva
Za spremnik za regeneraciju od 5% HCl, pri temperaturi mase od 45 stupnjeva i 6 W/cm2 (porast od 12 stupnjeva, površina od 57 stupnjeva), sigurno ograničenje količine je 48 stupnjeva. Grijač je u sigurnoj zoni na 45 stupnjeva i moguć je vijek trajanja od 12 mjeseci. S godišnjom zamjenom sigurnosna granica za 50 stupnjeva rasutog je premašena i ne može se jamčiti.

Izmjene dizajna za poboljšanje trajnosti dulje od 12 mjeseci
Kada je za uvjete regeneracije potreban omotač od 1,6 mm 316, a životni vijek od 12 mjeseci nije dovoljan, mogu se napraviti 3 izmjene kako bi se produžio vijek trajanja. Prvi je minimizirati gustoću vata pomoću duljeg grijača. Smanjenje sa 6 W/cm2 na 4 W/cm2 smanjuje porast površinske temperature sa 12C na 8C, prelazeći s 12-mjesečnog režima na 1,5-2-godišnji režim za 5% HCl na 45C. Druga promjena je smanjenje trajanja kontakta s kiselinom zagrijavanjem spremnika za regeneraciju samo tijekom dijela procesa predgrijavanja, a ne tijekom dijela procesa s ubrizgavanjem kiseline. Grijač koji radi 4 sata svaki ciklus regeneracije u usporedbi s 12 sati trajat će 3 puta duže u kalendarskom vremenu. Konačna prilagodba je promjena na nehrđajući čelik s visokim sadržajem silicija kao što je legura 20 ili plašt omotan tantalom. Brzine korozije legure 20 su < 0,1 mm/godišnje u 5–10% HCl na 60 stupnjeva, čime se osigurava životni vijek od > 10 godina. Za postrojenja za pročišćavanje vode u kojima se regeneracija odvija na dnevnoj bazi, trošak rada godišnje zamjene grijača obično je veći od inkrementalnog troška grijača od legure 20. Kada specificirate grijače za uslugu regeneracije ionske izmjene, uvijek navedite točan sadržaj HCl, temperaturu mase i učestalost regeneracije. Proizvođač koji predlaže 316 za 8% HCl na 50 stupnjeva bez navođenja predviđenog radnog vijeka ne daje razuman savjet. Prag zamjene od 12 mjeseci za plašt od 1,6 mm 316 u klorovodičnoj kiselini predvidljiv je kao funkcija koncentracije, masene temperature i gustoće u vatima što omogućuje precizno predviđanje životnog vijeka grijača u postupcima obrade vode.