La ce combinație specifică de concentrație de acid clorhidric și temperatura suprafeței mantalei necesită înlocuirea unei mantale din oțel inoxidabil 316 de 1,6 milimetri la fiecare 12 luni în serviciul de încălzire a rezervorului de regenerare pentru sistemele de schimb de ioni?

Acidul clorhidric este regenerantul standard pentru rășinile schimbătoare de cationi. * * Pentru inginerii de instalații responsabili pentru încălzitoarele electrice cu imersie în sistemele de tratare a apei cu schimb de ioni. Regenerarea tipică se face cu 5-10% HCI la temperaturi de injecție de 20-40 de grade, cu toate acestea, rezervoarele de regenerare sunt adesea încălzite la 50-60 de grade pentru eficiență. Aceste încălzitoare sunt adesea realizate cu o manta din oțel inoxidabil 316 de 1,6 mm din cauza rezistenței generale la coroziune în HCl slab. Dar, în condițiile unei anumite concentrații de acid și a temperaturii ridicate ale suprafeței învelișului în funcție de densitatea de wați, stropirea și coroziunea generală sunt accelerate pentru a reduce durata de viață la 12 luni sau mai puțin. Acest articol vă spune exact unde să schimbați o manta de 1,6 mm 316 anual în serviciul de încălzire a rezervorului de regenerare.

Comportamentul la coroziune a 316 în acid clorhidric diluat
Filmul pasiv al oțelului inoxidabil 316 este atacat de ionii de clorură, iar acidul clorhidric este destul de agresiv pentru oțelul inoxidabil 316. Sub 3% la temperaturi sub 40 de grade, 316 prezintă rate ușoare de coroziune de 0,1-0,3 mm pe an. La 5% HCI rata crește la 0,5-1,0 mm pe an la 40 de grade. Rate de 1,0-2,0 mm/an au fost observate la 8% HCI. La 10% HCI, ratele sunt peste 2-4 mm pe an. Grosimea structurală minimă pentru o manta de 1,6 mm este de ~0,6 mm. La o rată de coroziune de 1,0 mm/an, penetrarea coroziunii de 1,0 mm (de la 1,6 mm la 0,6 mm) are loc în 12 luni. Pragul de înlocuire de 12 luni este determinat atunci când concentrația combinată de HCI și temperatura suprafeței învelișului are ca rezultat o viteză de coroziune de 0,8–1,2 mm pe an.

Praguri critice de viață de 12 luni
Testarea de imersie a 316 probe în acid clorhidric la temperaturi relevante pentru funcționarea rezervorului de regenerare indică faptul că următoarele combinații de concentrație de acid și temperatura suprafeței mantalei vor asigura o durată de viață maximă de 12 luni pentru un perete de 1,6 mm.

Concentrație de acid clorhidric (% în greutate) Soluție în vrac Temperatura învelișului Temperatura suprafeței la 6 W/cm² (creștere de 12 grade) Rata de coroziune așteptată la temperatura suprafeței Timp de reducere de la 1,6 mm la 0,6 mm Durată de viață până la înlocuire 3% 40 grade 52 grade 52 grade 0,4 mm – 3,2 mm/an – 6 ani 3% 50 grade 62 grade 0,4 – 0,7 mm/an 1,4 – 2,5 ani 1,8 – 3 ani 3% 55 grade 67 grade 0,6 – 1,0 mm/an 1,0 – 1,7 ani 1,2 – 2 ani 0,4 – 70 grade 0,4 mm – ani 0,4 mm – 7 ani 1,4 – 2,5 ani 1,8 – 3 ani 5% 40 grade 52 grade 0,6 – 1,0 mm/an 1,0 – 1,7 ani 1,2 – 2 ani 5% 45 grade 57 grade 0,9 – 1,4 mm/an 0,7 – 1,5 ani 0,7 – 1,5 ani 0,7 – 1,0 grade 1,5 % 62 grade 1,2 – 1,8 mm/an 0,6 – 0,8 ani 0,7 – 1,0 ani 8% 30 grade 42 grade 0,6 – 1,0 mm/an 1,0 – 1,7 ani 1,2 – 2 ani 8% 35 grade 47 – grade 47 – 1,0,1 mm/an ani 1,0 – 1,7 ani 0,9 – 1,3 ani 8% 40 grade 52 grade 1,3 – 2,0 mm/an 0,5 – 0,8 ani 0,6 – 1,0 ani 10% 25 grade 37 grade 0,8 – 1,2 mm/an 0,8 – 1,3 ani 0,8 – 1,3 ani 1,30 grade 1,4 ani 1,30 – 1,3 ani 1,1 – 1,7 mm/an 0,6 – 0,9 ani 0,7 – 1,1 ani 10% 35 grade 47 grade 1,6 – 2,4 mm/an 0,4 – 0,6 ani 0,5 – 0,8 ani
Pentru o înveliș de 1,6 mm la 6 W/cm2 într-un rezervor de regenerare cu schimb de ioni cu 5% HCI la o temperatură în vrac de 45 de grade, suprafața învelișului va fi de aproximativ 57 de grade. Rata de coroziune este estimată a fi de 0,9-1,4 mm/an, astfel încât peretele de 1,6 mm va fi redus la 0,6 mm în 0,7-1,1 ani. Un înlocuitor de 12 luni este potrivit. Reducerea temperaturii în vrac la 40 de grade reduce temperatura suprafeței la 52 de grade și rata de coroziune la 0,6-1,0 mm pe an și crește durata de viață la 1,2-2 ani.

Schemă de înlocuire pe 12 luni Plic de funcționare în siguranță
Tabelul însoțitor oferă temperatura maximă sigură a acidului clorhidric în vrac la diferite densități de wați pentru a oferi cel puțin 12 luni de viață înainte de degradarea peretelui la 0,6 mm necesară înlocuirea unei mantale de 1,6 mm 316.

Densitate în wați (creșterea temperaturii) Max. Bulk Temp. pentru 3% HCI Max. Bulk Temp. pentru 5% HCI Max. Bulk Temp. pentru 8% HCI Max. Bulk Temp. pentru HCI 10%.
4 W/cm2 (creștere 8 grade) 60 grade 52 grade 44 grade 38 grade 6 W/cm2 (creștere 12 grade) 56 grade 48 grade 40 grade 34 grade 8 W/cm2 (creștere 16 grade) 52 grade 44 grade 36 grade 32 cm (103 grade) (103 grade) 48 grade 40 grade 32 grade 26 grade
Pentru un rezervor de regenerare cu 5% HCI, la o temperatură în vrac de 45 de grade și 6 W/cm2 (creștere de 12 grade, suprafață de 57 de grade), limita de volum sigură este de 48 de grade. Încălzitorul este în zona sigură la 45 de grade și este posibilă o durată de viață de 12 luni. Odată cu înlocuirea anuală, limita de siguranță pentru vrac de 50 de grade este depășită și nu poate fi garantată.

Modificări de proiectare pentru a îmbunătăți durabilitatea peste 12 luni
Atunci când condițiile de regenerare necesită o teacă 316 de 1,6 mm și durata de viață de 12 luni este insuficientă, se pot face 3 modificări pentru a crește durata de viață. Primul este de a minimiza densitatea de wați folosind un încălzitor mai lung. Reducerea de la 6 W/cm2 la 4 W/cm2 reduce creșterea temperaturii suprafeței de la 12C la 8C, trecând de la regimul de 12 luni la regimul de 1,5-2 ani pentru 5% HCI la 45C. A doua modificare este reducerea duratei de contact cu acidul prin încălzirea rezervorului de regenerare doar în timpul părții de preîncălzire a procesului, mai degrabă decât în ​​timpul părții de injectare a acidului a procesului. Un încălzitor care funcționează 4 ore la fiecare ciclu de regenerare, comparativ cu 12 ore, va dura de 3 ori mai mult în timp calendaristic. Ajustarea finală este schimbarea la un oțel inoxidabil cu conținut ridicat de siliciu, cum ar fi Alloy 20 sau o manta învelită cu tantal. Ratele de coroziune ale aliajului 20 sunt < 0,1 mm/an în 5–10% HCI la 60 de grade, oferind astfel o durată de viață > 10 ani. Pentru stațiile de tratare a apei în care regenerarea are loc zilnic, costul forței de muncă pentru înlocuirea încălzitorului anual este de obicei mai mare decât costul incremental al unui încălzitor Alloy 20. Când specificați încălzitoare pentru serviciul de regenerare cu schimb de ioni, specificați întotdeauna conținutul corect de HCl, temperatura în vrac și frecvența de regenerare. Un producător care sugerează 316 pentru 8% HCI la 50 de grade fără a preciza durata de viață proiectată nu oferă sfaturi rezonabile. Pragul de înlocuire de 12 luni pentru o manta de 1,6 mm 316 în serviciu cu acid clorhidric este previzibil în funcție de concentrație, temperatura în vrac și densitatea în wați, permițând estimarea precisă a duratei de viață a încălzitorului în operațiunile de tratare a apei.