Một bình áp suất hóa học đặc biệt là gì?

Trả lời câu hỏi chính:Một bình áp suất hóa học đặc biệt là gì, và những vật liệu và tính năng thiết kế nào phân biệt nó với các thiết bị thép cacbon tiêu chuẩn?Một bình áp suất hóa học đặc biệt là một bình có mã ASME Phần VIII được thiết kế cho dịch vụ hóa học hung hăngvà các chất lỏng tinh khiết cao sử dụng hợp kim chống ăn mòn và lớp lót ngoài thép không gỉ hoặc thép carbon tiêu chuẩnCác vật liệu bao gồm Hastelloy C-276 (PREN = 65.3), titanium Gr.2/Gr.7 (PREN = 23.7-34.3), lớp phủ tantalum (bọc trên thép cacbon) và lót PTFE hoặc thủy tinh.* Nhiệt độ đục quan trọng (CPT) * trong dung dịch FeCl3 6% dao động từ 35 °C (316L) đến > 100 °C (Hastelloy C-276), hướng dẫn việc lựa chọn vật liệu cho các luồng quy trình chứa clo.

1Nguyên tắc lựa chọn vật liệu cốt lõi

Việc lựa chọn vật liệu thùng cho dịch vụ hóa chất đặc biệt sau một đánh giá có hệ thống về môi trường ăn mòn, nhiệt độ, nồng độ,và sự cân bằng chi phí-hiệu suất giữa nhiều gia đình hợp kim.

• ** Đánh giá ăn mòn lỗ và vết nứt:**Chloride-induced pitting là chế độ thất bại thống trị trong các bình hóa chất đặc biệt.316L (PREN = 23-26) được giới hạn ở 35 °C CPT; 2205 duplex (PREN = 34-38) mở rộng đến 60-70 °C; Hastelloy C-276 (PREN = 65-70) vượt quá 100 °C.điều chỉnh thiết kế trong hình học dễ bị nứt (bề mặt đệmPhương pháp ASTM G48 C (6% FeCl3 + 1% HCl) xác định CPT, trong khi phương pháp D xác định CCT để so sánh hợp kim tiêu chuẩn.
• ** Lấy và làm mềm hydro trong titan:**Các thùng titan (Gr.2 cho dịch vụ hóa học chung, Gr.7 cho axit giảm với thêm palladium) có khả năng *nhặt hydro* trên 300 ppm H,gây mưa hydride và gãy mỏngSự hấp thụ hydro tăng tốc ở nhiệt độ trên 80 °C trong dịch vụ axit và trong tiếp xúc galvanic với kim loại hoạt động (aluminium, kẽm).Các biện pháp thiết kế bao gồm giới hạn nhiệt độ hoạt động dưới 300 °C, duy trì các điều kiện oxy hóa (ion Fe3 + hoặc oxy) để duy trì màng TiO2 thụ động, và tránh các khu vực cathodic bằng cách cách ly điện titanium từ các kim loại quý kém.Phân tích hydro định kỳ (mỗi 2-5 năm) theo dõi sự tiến triển của hydride.
• ** Giải pháp lớp phủ và lớp phủ:**Đối với các tàu lớn, nơi xây dựng hợp kim rắn sẽ rất tốn kém,* Bảng bọc kết nối nổ * (3-10 mm hợp kim chống ăn mòn trên cơ sở thép cacbon) hoặc * lớp phủ hàn * (2-6 mm lắng đọng qua GTAW hoặc SAW) giúp tiết kiệm chi phí 70-90%. Tantalum lớp phủ (0,5-1,0 mm) xử lý tập trung H2SO4 trên 150 ° C và HCl trên 100 ° C môi trường mà ngay cả Hastelloy C-276 thất bại.Lớp lót thủy tinh (GFS) cung cấp độ trơ hóa học cho toàn bộ phạm vi pH (0-14) ở nhiệt độ lên đến 200 °C, với kết thúc bề mặt * Ra < 0,8 μm * ngăn ngừa ô nhiễm sản phẩm trong dịch vụ dược phẩm và hóa chất mịn.

2Các loại bình áp suất hóa học đặc biệt

Các bình hóa chất đặc biệt được phân loại theo môi trường ăn mòn chính mà chúng xử lý và chiến lược vật liệu tương ứng.Ba ứng dụng đại diện minh họa phạm vi kỹ thuật vật liệu:

• **Đồ phục vụ halogen và axit halogen:**Các bình này xử lý khí clo (khô, < 150 ° C), brom, axit clorua (0-37% nồng độ) và axit hydrofluoric.2 (Cl2 khô đến 150 °C) hoặc Hastelloy C-276 (Cl2 ướt và tất cả các nồng độ HCl đến 70 °C) được chỉ địnhĐối với dịch vụ HF, Monel 400 (lian Ni-Cu) là tiêu chuẩn lên đến 100 °C; trên 100 °C, thép cacbon (được giới hạn ở HF anhidrô) hoặc Inconel 625 được sử dụng.Kim loại lấp hàn phải phù hợp với hóa học kim loại cơ bản để tránh ăn mòn galvanic tại may hàn, và * ủ dung dịch sau hàn * ở 1.060-1,120 ° C khôi phục khả năng chống ăn mòn trong HAZ.
• **Đồ phục vụ axit oxy hóa và peroxide:**Đối với axit lưu huỳnh tập trung (> 90% ở môi trường xung quanh đến 150 °C) và axit nitric (0-100% ở môi trường xung quanh đến 80 °C), việc lựa chọn vật liệu theo đường cong phân hạch:316L xử lý < 5% H2SO4 và tất cả nồng độ HNO3Đối với H2SO4 tập trung, cần thép carbon (được giới hạn ở > 90% và < 38 °C) hoặc lớp phủ tantalum (> 150 °C). Đối với dịch vụ hydrogen peroxide (0-50%), tinh khiết cao 316L (S ≤ 0.005%) hoặc nhôm (cho > 35% H2O2) ngăn ngừa phân hủy xúc tác, với các bề mặt được sơn điện (Ra < 0,4 μm) loại bỏ các vị trí hạt nhân cho sự tiến hóa O2.
• **Đồ dùng dược phẩm và hóa chất tinh tế tinh khiết cao:**Các thùng chứa phù hợp với ASME-BPE này có thép không gỉ 316L (S ≤ 0,035%, Ra ≤ 0,4 μm sau khi điện đánh bóng) cho các bề mặt tiếp xúc với sản phẩm,với thông số kỹ thuật kết thúc ASME-BPE SF5 (đánh bóng cơ học) hoặc SF1 (đánh bóng điện tử). Xây dựng vỏ (nửa ống hoặc vỏ dimple) cung cấp kiểm soát nhiệt độ ở -20 °C đến 200 °C. van chân chết không, phụ kiện kẹp vệ sinh (dòng ASME-BPE JT),và bóng phun sạch tại chỗ (CIP) đảm bảo xác nhận theo 21 CFR Phần 11 và ICH Q7 GMP yêu cầuTantalum hoặc các phiên bản thủy tinh được sử dụng cho tổng hợp nhạy cảm với axit nơi mà tỷ lệ ăn mòn 316L vượt quá 0,1 mm/năm.

Các vật liệu bình áp suất hóa học đặc biệt Ma trận so sánh

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

Q: Làm thế nào để xác định và sử dụng nhiệt độ lỗ quan trọng (CPT) để lựa chọn vật liệu?

A: CPT được xác định theo phương pháp ASTM G48 C: các mẫu phiếu được ngâm trong dung dịch FeCl3 6% + 1% HCl ở nhiệt độ tăng theo 2,5 °C trong 24 giờ.CPT là nhiệt độ thấp nhất mà ở đó quan sát thấy lỗĐối với thiết kế, vật liệu bình CPT phải ít nhất 15-25 ° C trên nhiệt độ hoạt động tối đa trong hoạt động chứa clo (biên cạnh này cho sự ăn mòn vết nứt,xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn so với đào)Ví dụ, nếu luồng quá trình chứa 1.000 ppm Cl− ở 70 °C, một vật liệu với CPT > 85 °C là cần thiết. 316L (CPT 35 °C) thất bại, 2205 (CPT 60 °C) thất bại, Hastelloy C-276 (CPT > 100 °C) phù hợp.

Hỏi: Bảng bọc chống nổ là gì và khi nào nó được sử dụng cho các bình hóa chất đặc biệt?

A: Liên kết nổ sử dụng các điện tích nổ được kiểm soát để ép một lớp hợp kim chống ăn mòn (CRA) (3-10 mm) vào một tấm nền thép carbon hoặc hợp kim thấp dưới áp suất cực cao,tạo ra một liên kết kim loại mà không có vùng bị ảnh hưởng bởi nhiệtBảng mạ cung cấp khả năng chống ăn mòn của CRA với chi phí của nền thép carbon, cung cấp tiết kiệm 70-90% so với cấu trúc CRA rắn cho các tàu lớn.Nó được sử dụng khi độ dày tường vượt quá 25-30 mm và chi phí CRA (HastelloyLớp phủ hàn (đặt CRA qua GTAW) là một lựa chọn thay thế cho các bề mặt nhỏ hơn hoặc sửa chữa.

H: Tại sao việc lấy hydro hạn chế nhiệt độ dịch vụ titan trong các bình hóa chất đặc biệt?

A: Titanium hấp thụ hydro tích cực trong môi trường giảm axit, đặc biệt là trên 80 ° C và trong tiếp xúc galvan với kim loại hoạt động.Titanium hydride dễ vỡ (TiH2) lắng đọng ở ranh giới hạtBộ phim TiO2 thụ động thường hạn chế sự xâm nhập hydro, nhưng trong điều kiện không khí hoặc giảm (không có oxy hoặc ion Fe3 +),Các biện pháp thiết kế bao gồm hạn chế nhiệt độ, duy trì điều kiện oxy hóa (thêm FeCl3 hoặc CuSO4), cách ly titan từ nhôm và kẽm,và theo dõi định kỳ hàm lượng hydro (ASTM E1447) mỗi 2-5 năm.

Q: Các phân loại hoàn thiện ASME-BPE nào áp dụng cho các bình áp suất dược phẩm?

A: ASME-BPE xác định kết thúc bề mặt là SF1 (được đánh bóng điện, Ra ≤ 0,4 μm, cấp dược phẩm), SF2 (được đánh bóng điện, Ra ≤ 0,6 μm), SF3 (được đánh bóng cơ khí, Ra ≤ 0,4 μm),SF4 (phát kim cơ khí), Ra ≤ 0,6 μm) và SF5 (đánh bóng cơ khí, Ra ≤ 0,8 μm, công nghiệp). SF1 hoặc SF2 được yêu cầu cho các bề mặt tiếp xúc với sản phẩm trong chế biến vô trùng;SF4 hoặc SF5 được chấp nhận cho các bề mặt tiếp xúc không khử trùngGiá trị Ra được xác minh bằng các phép đo profilometer ở nhiều vị trí,và đánh bóng điện loại bỏ 25-40 μm vật liệu để loại bỏ các vết nứt vi mô có thể chứa các chất gây ô nhiễm hoặc gây ra sự phân hủy sản phẩm.

Tags:Các lò phản ứng thép không gỉ,Hệ thống lò phản ứng hóa học,Các lò phản ứng hóa học công nghiệp