Sirka kislotasini iz chumoli kislotasi bilan isituvchi katalitik reaktorlar uchun qanday sirtni ishlov berish (termik oksidlanish va noble metal qoplamasi) titaniumli isitgichlarni eng yaxshi himoya qiladi?

Titan passiv plyonkalariga agressiv ta'sir ko'rsatadigan qaytaruvchi organik kislota bo'lgan chumoli kislotasining iz miqdori katalitik reaktorlarda sirka kislotasi xizmatida keng tarqalgan ifloslantiruvchi moddalardir. Sirka kislotasining (odatda 80{6}}99%) 0,1-2% chumoli kislotasi bilan 100-150 daraja haroratda birikmasi 2-darajali titan titanium yiliga 0,2-0,8 mm tezlikda korroziyaga uchragan muhitni ta'minlaydi, bu esa uzoq muddatli xizmat ko'rsatish uchun qabul qilib bo'lmaydigan darajada yuqori. Yuzaki muolajalar yordam berishi mumkin. Termik oksidlanish qalin, kristalli TiO 2 (rutil) qatlamini hosil qiladi. Noble metall qoplamalar (palladiy yoki platina) passiv plyonka saqlanishiga yordam beradi. Ushbu maqola sirtni tozalashning ushbu ikki usulini chumoli kislotasi bilan ifloslangan sirka kislotasida korroziyadan himoya qilish ko'rsatkichlarini miqdoriy aniqlash bilan taqqoslaydi.

Chumoli{0}}sirka kislotasi aralashmalarida titan korroziyasi mexanizmi
Organik kislotalar orasida chumoli kislotasi (HCOOH) titan dioksidini kimyoviy kamaytirish qobiliyatiga ega. Reaksiya TiO2 + 2HCOOH → Ti(HCOO)4 + 2H2O. Titan format kompleksi eriydi, shuning uchun passiv plyonka nafaqat parchalanib, balki eriydi. 100% sof sirka kislotasida 120 gradusda kislotaning titanga ta'siri ahamiyatsiz{8}}korroziya tezligi yiliga < 0,01 mm. Biroq, faqat 0,1% chumoli kislotasi mavjudligi korroziya tezligini yiliga 0,05-0,10 mm gacha oshiradi. Chumoli kislotaning 1% stavkalarida yiliga 0,3-0,5 mm. 2% formik kislota stavkalarida 1-2 yil ichida 1,65 mm devor trubkasi orqali 1,0 mm / yil burg'ulashdan ortiq.

Hujum keng tarqalgan va bir hil, izolyatsiyalangan chuqurlik emas. Bu chumoli kislotasi korroziyasini xlorid korroziyasidan- ajratib turadi va to'siq qatlamini yoki katalitik repassivatsiyani ta'minlaydigan sirt ishlovlari potentsial foydali bo'lishi mumkin.

Termal oksidlanish orqali davolash
Titan tayyor isitgichni havoda yoki kislorodda 500 dan 700 darajagacha bo'lgan haroratda 2 dan 10 soatgacha qizdirish orqali termal oksidlanadi. Ushbu davolash mahalliy amorf TiO2 plyonkasini (odatda 5-10 nm) qalinligi 0,5-5,0 mkm bo'lgan kristalli rutil qatlamiga aylantirishga olib keladi. Rutil qatlami tabiiy passiv plyonkadan ko'ra zichroq, qattiqroq va kimyoviy jihatdan chidamliroqdir. Chumoli kislotani o'z ichiga olgan sirka kislotasida qalinroq oksid to'siq hosil qiladi, bu esa asosiy titanga hujum qilishdan oldin iste'mol qilinishi kerak.

2-3 mkm qalinlikdagi rutil qatlamini hosil qilish uchun 2-darajali titanni 4 soat davomida 600 darajada termal oksidlanishi natijasida 99% sirka kislotasi + 1% chumoli kislotasi 120 gradusda 0,06-0,10 mm, yiliga 0,4-0,5 mm qayta ishlangan materialga nisbatan korroziyaga olib keladi. Foyda termal oksid parchalanmaguncha davom etadi. Agar oksid qatlami 2 mkm qalinlikda bo'lsa va u yiliga ~ 0,08 mm tezlikda eriydi, u holda himoya ta'siri 2-3 yil davom etadi va keyin uning ostidagi titan ishlov berilmagan tezlikda korroziyaga uchraydi.

Termal oksidlanishning kamchiliklari shundaki, oksid faqat ma'lum bir qalinlikda o'stirilishi mumkin. U o'tib ketgandan so'ng, himoya yo'qoladi. Qalinroq oksidlar (5–10 mkm) yuqori ishlov berish haroratini (700–800 daraja) talab qiladi, bu titan substratining mexanik xususiyatlarini yomonlashishi va yupqa devorli quvurlarni deformatsiya qilishi mumkin.

Nobel metall qoplamasi (paladiy)
Boshqa himoya mexanizmi elektrokaplama, elektrsiz yotqizish yoki jismoniy bug 'cho'ktirish (odatiy qalinligi 0,5-2,0 mkm) yo'li bilan yotqizilgan palladiy qoplamasi bilan ta'minlanadi. Palladiy olijanob bo'lib, mavjud bo'lishi mumkin bo'lgan har qanday oksidlovchi turni kamaytirish yoki oksidlovchilar bo'lmaganda vodorod ionini kamaytirish uchun ajoyib katodik joy beradi. Eritma chumoli kislotasini, shu jumladan sirka kislotasini va palladiyni kamaytiradi, H + ning H ga qisqarishini osonlashtiradi 2 . Bu titan substratining korroziya potentsialini passiv maydonga siljitadi. Ta'siri 7-darajali titan bo'ylab qotishmalangan palladiyga o'xshaydi, lekin sirtda to'plangan.

120 gradusda 99% sirka kislotasi + 1% chumoli kislotada 2-darajali (1 mkm Pd, elektrolizlangan) palladiy bilan qoplangan-korroziyaga qarshi sinovi korroziya tezligini koʻrsatadi.<0.01 mm per year-essentially total protection. Even with 2% formic acid the pace is still less than .02 mm/yr. The coating does not have to be complete across the entire surface; isolated palladium islands (even as little as 0.5% surface coverage) can cathodically shield the surrounding titanium by galvanic coupling.

Palladiy qoplamasi mexanik shikastlanishga qarshi himoyasiz. Har qanday tirnash yoki ishqalanish qimmatbaho metallni yo'q qiladi va tirnalgan titan, qolgan palladiy bilan solishtirganda zarar maydoni juda katta bo'lsa, himoyalanmasligi mumkin. Katalitik reaktorlarda, katalizator zarralari yoki aralashtirgichlardan mexanik ishqalanish mumkin bo'lsa, isitgichlar uchun qoplama shikastlanishi mumkin.

Taqqoslashda ishlash xulosasi
Himoya usuli qalinligi 1% chumoli kislotada korroziya darajasi 120 daraja Himoya mexanizmi zaifligi
Ishlov berilmagan 2-daraj Yo'q 0,4-0,5 mm/yilMa'naviy oksid qatlami Yo'q (ichki)
Termal oksidlanish (600 daraja, 4 soat) 2-3 mkm oksid har yili 0,06-0,10 mm To'siq qatlami Cheklangan chekli oksid qalinligi umrini 2-3 yilgacha qisqartiradi
Termik oksidlanish (750 daraja, 8 soat) 5-8 mkm oksid 0,03-0,05 mm/yil To'siq qatlami Mo'rtlashish, taglikning deformatsiyasi xavfi
Palladiy qoplamasi (elektr bilan qoplangan) 1 mkm<0.01 mm/year Cathodic modification Mechanical damage to coating
Palladiy qoplamasi (qalin, 5 mkm)<0.01 mm/year 5 µmCathodic modification Higher cost, probable adhesion problems
Isitgichlar uchun sirt ishlov berishni tanlash uchun dastur matritsasi
Reaktor holati Chumoli kislotasi konsentratsiyasi Tavsiya etilgan sirtni tozalash ish haroratiIsitgichning kutilayotgan xizmat muddati (devor 1,65 mm)
Chumoli kislotasi, toza<0.05% 100-120°C None (Grade 2 standard) >10 yil
Formik ifloslanishning iz darajasi 0,05-0,2% 100-120 daraja Yo'q yoki engil termal oksidlanish 5-8 yil
Past shaklli 0,2-0,5% 100-130 daraja issiqlik oksidlanish (2-3 mikron) bilan uzluksiz ishlash 3-5 yil
O'rtacha formik, toza xizmat 0,5-1,0% 120-140 daraja Palladiy qoplamasi (1-2 mkm) 8-10 yil
1,0-2,0% 120-150 daraja Palladiy qoplamasi (qalin, 5 mkm) 5-7 yil Yuqori shaklli, abraziv xizmat (katalizator mavjud)
Mexanik aşınmaya ega har qanday formik Har qanday Palladium qoplamasi + muntazam tekshiruv O'zgaruvchan
Katalitik reaktor uchun isitish moslamalarining qisqacha tavsifi
Formik kislota izlarini o'z ichiga olgan sirka kislotasini isitish uchun katalitik reaktorlarning termal oksidlanishi titaniumli isitgichlarning palladiy qoplamasiga qaraganda kamroq himoya qiladi. 1% chumoli kislotasi va 120 daraja palladiy bilan qoplangan 2 daraja korroziya tezligini yiliga 0,4-0,5 mm dan (tozalanmagan) yiliga 0,01 mm dan kamroqgacha pasaytiradi, isitgichning ishlash muddatini 1-2 yildan 8-10 yilgacha uzaytiradi. Termal oksidlanish ish faoliyatini 5-8 marta oshiradi, lekin oksid qatlamini iste'mol qilishdan oldin faqat 2-4 yil himoya qiladi. Palladiy qoplamasi katodik modifikatsiya bo'lib, qoplama uzluksiz bo'lsa ham, butun titan sirtini himoya qiladi. Termal oksidlanish cheklangan to'siq qatlami bo'lib, oxir-oqibat muvaffaqiyatsiz bo'ladi. Mexanik eskirish kam yoki minimal bo'lgan ilovalar uchun 2-darajali 1-2 mikron palladiy qoplamasi tavsiya etiladi. Qalinroq qoplama (5 mkm) yoki qattiq 7-darajali titanium (u tarkibida palladiyning massasi bor) katalizator zarralari yoki aralashtirgichlar sirtni tirnashi mumkin bo'lgan joylarda belgilanishi kerak. Buyurtma berishda qoplama qalinligi, yopishqoqlik sinovi natijalari (ASTM D3359 bo'yicha lenta sinovi) va maxsus kislota aralashmasidagi korroziya sinovlari to'g'risidagi ma'lumotlar bo'yicha hujjatlarni so'rang.