Что такое кислотный реактор? Материалы, конструкция и промышленное применение

Что такое кислотный реактор?

Отвечая на главный вопрос:Что такое кислотный реактор и как выбор материала обеспечивает безопасную работу с коррозионными минеральными кислотами?Кислотный реактор - это сосуд под давлением, специально разработанный для безопасного содержания и обработки минеральных кислот, включая серную (H2SO4), соляную (HCl), азотную (HNO3), фосфорную (H3PO4),и смешанные кислоты в концентрациях от разбавленного до 100% и при температуре от окружающей среды до 300 градусов CВыбор материала является важнейшим фактором проектирования: влажные поверхности реактора должны поддерживать уровень коррозии ниже 0,1 мм/год, чтобы достичь 20-летнего срока службы по проекту.который обычно требует стеклянной стали для универсальной кислотостойкостиАцидные реакторы необходимы для сульфонации, нитрации, алкилирования, маринования,и кислотно-катализированной эстерификации через химические, фармацевтической и металлургической промышленности.

1Принципы выбора материала для кислотного сервиса

• ** Анализ кривой изокоррозии:**Выбор материала для кислотного обслуживания основан на кривых изокоррозии ∆ графиках скорости коррозии (мм/год) в зависимости от концентрации кислоты и температуры;приемлемый материал должен поддерживать коррозию ниже 0.1 мм/год по всему эксплуатационному покрытию, включая условия запуска, остановки и перегрузки, с данными изокоррозии, полученными из таблиц данных о коррозии NACE и производителя (Haynes, Krupp,Avesta) коррозионные проводники.
• **Исключение гидрофторуновой кислоты (несовместимость HF):Фториновая кислота является одной из минеральных кислот, которая атакует стеклянную подкладку, образуя SiF4 и разрушая слой боросиликата; для HF требуется Monel (сплав Ni-Cu), сталь с облицовкой PTFE,или конструкции, облицованные танталом, с строгим исключением всех стеклянных, содержащих кремний материалов и керамики из систем реакторов HF.
• **Оксидация против уменьшения кислоты:**Азотная кислота является сильным окислителем, который пассивирует нержавеющую сталь (образуя защитный слой Cr2O3), что позволяет использовать 304/316 SS в умеренных концентрациях,в то время как соляная кислота - это редукторная кислота, которая активно растворяет пассивный слой, требующие стеклянной подкладки, Hastelloy или титана; смешивание кислот с хлоридами (например, HNO3 + HCl в аква-регии) создает среду скважин, которая побеждает даже высоколегированные материалы.

2Основные типы кислотных реакторов

• ** Стеклянный кислотный реактор:**универсальный раствор для обработки серной, соляной, азотной и фосфорной кислот при концентрациях до 100% и температурах до 200 градусов по Цельсию;расплавленное боросиликатное стекло (820-930 градусов C) обеспечивает скорость коррозии практически нулевой, причем оболочка из углеродистой стали обеспечивает конструктивную прочность на 40-60% стоимости твердой конструкции Hastelloy при эквивалентном объеме.
• ** Ацидный реактор Hastelloy C-276:**Конструкция из твердого никель-молибден-хромного сплава для наиболее агрессивных кислотных комбинаций и повышенных температур, когда предел 200 градусов C стеклянной обшивки недостаточен;сохраняет уровень коррозии ниже 0.1 мм/год при кипении 10% HCl, 50% H2SO4 при температуре 120 градусов C и влажном хлоре, что делает его необходимым для высокотемпературной очистки кислотного газа и каталитических кислотных реакций.
• ** ПТФЕ-обувистый кислотный реактор:**"Углеродистая сталь", внутренне обтянутая 3-6 мм ПТФЕ (тефлон) для гидрофторуновой кислоты, аква-регии и смешанной кислоты, когда стекло и металлы отказываются;Покрытие из ПТФЕ обеспечивает универсальную химическую инертность до 180 градусов C, хотя проницаемость облицовки и тепловое расширение не соответствуют стальной предельной вакуумной службе и тепловому циклу.

Сравнительная матрица материалов кислотных реакторов

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос: Какова основная функция кислотного реактора?

А: кислотный реактор безопасно содержит и обрабатывает минеральные кислоты (серную, соляную, азотную, фосфорную) в концентрациях до 100% и при температурах до 200-300 градусов по Цельсию,использование коррозионно-устойчивых материалов, которые поддерживают скорость коррозии ниже 00,1 мм/год в течение 20-летнего срока эксплуатации.

Вопрос: Почему не может использоваться нержавеющая сталь для реакторов соляной кислоты?

A: Соляная кислота - это редуктивная кислота, которая активно растворяет пассивный слой оксида хрома на нержавеющей стали, вызывая равномерные скорости коррозии, превышающие 10 мм/год; стеклянная подкладка,Гастеллой С-276, или ПТФЕ обшивки необходимы для HCl обслуживания, с нержавеющей стали, ограниченной азотной кислотой (окислительная кислота, которая поддерживает пассивный слой).

Вопрос: Какая кислота атакует реакторы со стеклянной оболочкой?

Ответ: Фториновая кислота (ФГ) - это одна из минеральных кислот, которая атакует боросиликатное стекло, образуя летучую SiF4 и разрушая связь стекла и стали.или Монель строительство, с абсолютным исключением всех стеклосодержащих материалов из систем реакторов HF.

Вопрос: Как определяется допустимость коррозии для кислотных реакторов?

A: допустимость коррозии - это дополнительная толщина стенки, добавленная сверх рассчитанной толщины давления, исходя из ожидаемой скорости коррозии (мм/год) умноженной на проектный срок службы (обычно 20 лет);для стеклянных конструкций, допустимость равна нулю (скорость коррозии стекла равна нулю), в то время как для сплавных конструкций допустимость 1,5-3,0 мм типична для умеренно коррозионной кислотной службы.