Milline titaanpinna viimistlus orgaaniliste kloriididega polümerisatsioonireaktoris (-tõmmatud vs. elektropoleeritud) minimeerib toote kogunemist ja ladestumise alakorrosiooni?
Jäta sõnum
Monomeere, nagu vinüülkloriid, stüreen või olefiinid, töötlevad polümerisatsioonireaktorid sisaldavad sageli monomeeride, lahustite või katalüsaatoritena orgaanilisi kloriide. Titaanküttekehad on ette nähtud nende korrosioonikindluse tõttu, kuid orgaanilised kloriidid kujutavad endast ainulaadset väljakutset: need võivad kuumadel metallpindadel laguneda, moodustades vesinikkloriidhapet. See hape ründab titaanist passiivset kilet lokaalselt. Samal ajal kipub polümeertoode kleepuma küttekeha pindadele, tekitades sadestusi. Nende hoiuste all koonduvad agressiivsed liigid, mis põhjustab ladestuste alakorrosiooni. Titaantoru pinnaviimistlus mõjutab kriitiliselt nii toote nakkumist kui ka alaladestuse rünnaku algust. Tõmmatud pinnad (Ra 0,8–1,2 µm) pakuvad polümeeri kogunemiseks mehaanilisi võtmeid. Elektropoleeritud pinnad (Ra 0,1–0,3 µm) on siledamad, vähendades nakkumist ja minimeerides pragusid, kuhu kogunevad söövitavad ained.
Toote moodustumise mehhanism ja titaani alade ladestumise korrosioon
Polümerisatsioonireaktorites reageerivad monomeerid kõrgendatud temperatuuridel (60–150 kraadi). Titaanist küttekeha pind annab polümeeri moodustamiseks tuumade moodustumise koha. Karedatel-tõmmatud pindadel lukustuvad polümeerketid mehaaniliselt pinnaorgudesse, muutes sademete eemaldamise keeruliseks. Polümeeri lade ise on poorne. Orgaanilised kloriidid difundeeruvad läbi sademe ja lagunevad titaan-polümeeri liidesel, vabastades HCl. Kinnine ruum sademe all takistab happe lahjendamist ja kohalik pH võib langeda alla 2. Elektropoleeritud pindadel on polümeeri adhesioon peamiselt keemiline, mitte mehaaniline. Sadestused on õhemad, ühtlasemad ja neid on lihtsam eemaldada loputamise või kerge mehaanilise puhastamise teel. Väiksem kogunemine tähendab vähem pragusid ja väiksemat ladestuse korrosiooniriski.
Toote kogunemise ja korrosioonimäärade kvantitatiivne võrdlus
Kontrollitud testimine vinüülkloriidi polümerisatsiooni simulandis (5% orgaanilisi kloriide, 80 kraadi, 500 tundi) on tuvastanud järgmised pinnaviimistluse erinevused:
Tõmbepinnana- (Ra 1,0 µm, töötlemata): polümeeri sademe paksus 200–400 µm 500 tunni pärast. Hoiuse eemaldamine nõuab agressiivset kraapimist. Ladestuse alakorrosioonimäär 0,15 mm aastas. Punktide moodustumise tihedus 10–20 lohku cm² kohta lademete all. Maksimaalne süvendi sügavus 80–120 µm.
Passiveerimisega joonistatud-(Ra 1,0 µm, lämmastikhappega töödeldud): Sadestuse paksus 150–300 µm 500 tunni pärast. Ladestuse alakorrosioonimäär 0,10 mm aastas. Punktide tihedus 5–10 auku cm² kohta. Passiveerimine annab tagasihoidliku paranemise.
Mehaaniliselt poleeritud (Ra 0,4–0,6 µm): Sadestuse paksus 80–150 µm 500 tunni pärast. Sade eemaldatav lahustiga loputamisega. Ladestuse alakorrosioonimäär 0,06 mm aastas. Punktide tihedus alla 5 süvendi cm² kohta.
Elektropoleeritud (Ra 0,2 µm, hele viimistlus): Sadestuse paksus 30–60 µm 500 tunni pärast. Reaktori tavaliste puhastustsüklite käigus eemaldage helbed. Ladestuse alakorrosioonimäär 0,02 mm aastas. 500 tunni pärast ei täheldatud aukude tekkimist.
Elektropoleeritud -kleepumisvastase kattega (fluoropolümeer, 0,5 µm): Sadestuse paksus alla 10 µm 500 tunni pärast. Põhimõtteliselt mittenakkuv-pind. Puudub mõõdetav ladestuse alakorrosioon. Katte eluiga on piiratud hõõrdumisega.
Pinnaviimistluse valiku juhend orgaanilise kloriidi teenuse jaoks
Järgmine tabel pakub otsustusraamistikku titaanküttekeha pinnaviimistluse valimiseks polümerisatsioonikeemia, puhastussageduse ja toote puhtuse nõuete alusel.
| Reaktori seisukord ja teenindusprioriteet | Soovitatav pinnaviimistlus | Eeldatav hoiuse paksus on 1000 tundi | Ladestuse alakorrosioonimäär (mm/aastas) |
|---|---|---|---|
| Partii polümerisatsioon koos reaktori sagedase puhastamisega (pärast iga partii, 50–200 tundi) | Nagu passiveerimisega joonistatud- | 150–300 µm | 0.10 |
| Pidev polümerisatsioon iganädalase lahustiga loputamisega | Mehaaniliselt poleeritud (Ra 0,4 µm) | 80–120 µm | 0.06 |
| Kõrge -puhtusastmega polümeeri tootmine, mille puhul metallide saastumine on vastuvõetamatu | Elektropoleeritud (Ra<0.2 µm) | 30–60 µm | 0.02 |
| Reactor with organic chlorides >10%, raske juurdepääs puhastamisele | Elektropoleeritud pluss fluoropolümeerkate | <15 µm | <0.01 |
| Olemasoleva{0}}tõmmatud küttekeha moderniseerimine, millel on tugev ladestusealune korrosioon | Asendage elektropoleeritud toruga; praktilist moderniseerimist pole | Ei kohaldata | Ei kohaldata |
Insenerid väljaspool pinnaviimistlust üksinda
Seina paksus interakteerub ladestuse alakorrosiooniga. Paksemad seinad (1,5–2,0 mm) tagavad suurema ohutusvaru kaevu läbimiseks, kui korrosioon on alanud. Elektropoleeritud õhukesed seinad (0,9 mm) võivad aga kauem vastu pidada kui -tõmmatud paksud seinad (1,5 mm), kuna siledam pind takistab süvendite teket täielikult. Titaanisulami klass muudab ka hoiuse adhesiooni; Klass 7 (pallaadium-stabiliseeritud) säilitab stabiilsema passiivse kile, vähendades orgaaniliste kloriidide katalüütilist lagunemist ja alandades 20–30% sademete moodustumise kiirust võrreldes klassiga 2. Reaktori konstruktsioon on oluline: siledate vertikaalsete pindadega vertikaalsoojendid eraldavad polümeeri sadestusi tõhusamalt kui horisontaalsoojendid, kus sadestused kogunevad pealispinnale.
Teadliku spetsifikatsiooni koostamine
Titaankuumuti määramisel orgaanilisi kloriide sisaldava polümerisatsioonireaktori jaoks on vaja elektropoleeritud pinnaviimistlust, mille dokumenteeritud Ra väärtus on alla 0,3 µm. Täpsustage, et pärast kõiki keevitus- ja painutustoiminguid tuleb teostada elektropoleerimine, et tagada kõikide pindade ühtlane viimistlus. Taotlege 500-kordse suurendusega mikrofotosid, mis näitavad pinna topograafiat. Kriitiliste rakenduste jaoks, kus toote puhtus on esmatähtis, määrake elektropoleeritud pinnale täiendav fluoropolümeerkate (PTFE või PFA, paksusega 0,5–1,0 µm). Töötamise ajal jälgige küttekeha energiatarbimist; järkjärguline suurenemine näitab puhastamist vajavate hoiuste kogunemist. Kasutage lahustiga loputamist (reaktori tavalist puhastuslahustit) kõrgendatud temperatuuril, et eemaldada setted enne kriitilise paksuse saavutamist. Ärge kunagi kasutage elektropoleeritud pindade abrasiivseid puhastusmeetodeid, kuna kriimustused loovad uuesti mehaanilised võtmed. Valides elektropoleeritud{11}}tõmmatud pinnaviimistluse, minimeerib insener nii toote kogunemist kui ka orgaanilise kloriidi polümerisatsiooni keskkondades ladestamise alakorrosiooni salakavalat ebaõnnestumist.
