Într-un reactor farmaceutic cu cicluri de curățare alternate (CIP cu caustic apoi acid), care grad de titan prezintă cea mai scăzută densitate de pitting după 1000 de cicluri?

Reactoarele farmaceutice trebuie curățate între loturi. Ciclurile obișnuite de curățare-in-la loc (CIP) alternează caustic fierbinte (2 până la 4% NaOH la 70 până la 80 de grade ) pentru a îndepărta reziduurile organice și acid (2 până la 5% acid azotic sau fosforic la 60 până la 70 de grade ) pentru a neutraliza și pasiva suprafețele. În aceste reactoare, încălzitoarele cu imersiune cu titan întâmpină o problemă unică de coroziune în fiecare ciclu CIP. Stadiul caustic îmbunătățește absorbția hidrogenului și rugozitatea suprafeței. Etapa acidă repasivează suprafața, dar poate deteriora și limitele de cereale mai slabe. Daunele cumulate după 1000+ ciclu-tipic pentru un reactor care funcționează cu curățare zilnică timp de trei ani-se manifestă sub formă de pitting, atac de crăpături sau producție de hidrură. Diferitele grade de titan arată o variație mare în toleranța lor la această expunere ciclică la acid-alcalin.

Daune cumulate în mecanismele de service CIP ciclice

În procesul caustic, filmul pasiv de titan este dizolvat prin soluție de hidroxid de sodiu la temperatură crescută. Suprafața goală de titan reacționează cu apa pentru a crea hidrură de titan (TiH$_2$) la interfața-oxidului de metal. pH-ul ridicat favorizează reacția de degajare a hidrogenului chiar și fără protecție catodică. Acest lucru duce la absorbția hidrogenului. Suprafața este rugoasă și deficitară de oxigen. În procesul acidul ulterior, acidul azotic sau fosforic elimină stratul de hidrură și încearcă să repasiveze suprafața. Cu toate acestea, repasivarea completă necesită o suprafață curată, fără hidrogen. Hidrura reziduală de sub suprafață funcționează ca un catod local și facilitează stropirea ulterioară în ciclul următor. Acest lucru are loc pe parcursul mai multor cicluri și se creează o zonă de deteriorare subterană care crește progresiv în peretele tubului.

Comparația cantitativă a gradelor de titan după 1.000 de cicluri CIP

Testele de laborator accelerate care reproduc 1.000 de cicluri CIP (30 de minute caustic la 75 de grade, 30 de minute de clătire, 30 de minute de acid la 65 de grade, 30 de minute de clătire) au stabilit următoarele date privind densitatea pittingului pentru fiecare grad de titan:

Titan de gradul 1 (cel puțin oxigen, 0,12% Fe max): 2-5 gropi/cm2 densitate de pitting după 1.000 de cicluri. Adâncimea maximă a gropii 30-50 µm. Metalul de bază de înaltă puritate reduce eterogenitatea galvanică. Concentrația de hidrură subterană este de 150-200 ppm. Servicii farmaceutice adecvate cu o alocație de 10 ani pentru grosimea peretelui.

Titan de gradul 2 (puritate comercială standard): densitate de 15-25 gropi/cm2 după 1.000 de cicluri. Adâncimea maximă a gropilor 80-120 um Particulele de Ti2Fe îmbogățite cu fier (0,20-0,30% Fe) sunt locurile de nucleare preferate pentru hidruri. Conținutul de hidrură este de până la 300-400 ppm. Suprafața este vizibil tocită și ușor gravată.

Titan de gradul 7 (0,12–0,25% Pd): 1–3 gropi/cm² după 1000 de cicluri. Adâncimea maximă a gropii este de 20-40 µm. Îmbogățirea cu paladiu la suprafață catalizează recombinarea hidrogenului, scăzând absorbția hidrogenului cu 70–80% comparativ cu gradul 2. Nivelul de hidrură este < 50 ppm. Performanță excelentă pentru aplicații cu ciclu grele.

Titan de gradul 12 (0,3 pet Mo, 0,8 pet Ni) 5 până la 10 gropi/cm2 densitate de pitting după 1.000 de cicluri. Adâncimea maximă a gropii 50–80 m. Stabilitatea pasivă a filmului este îmbunătățită de adaosurile de molibden și nichel atât în ​​condiții caustice, cât și acide. Concentrația de hidrură 100 - 150 ppm. Combinație bună de performanță și preț.

Ghid de selecție a gradului de titan al serviciului CIP ciclic

Următorul tabel oferă un ghid pentru luarea deciziilor în selectarea calităților de încălzire din titan în funcție de frecvența ciclurilor CIP și de nevoile produsului farmaceutic.

Frecvența ciclului CIP și criticitatea reactorului. Motivul recomandat pentru miezul de calitate de titan și mecanismul de rezistență la pitting < 2 cicluri CIP pe zi, produse farmaceutice standard (tablete, excipienți) Gradul 1 Finisaj murat Metalul de bază pur reduce locurile de inițiere a gropii. Bun pentru 3 până la 5 ani de serviciu. Mai ieftin decât notele care conțin Pd.
2–5 CIP cycles / day, injectable medicines (greater surface finish need)Grade 7 (palladium-stabilized) Minimum pitting density and hydride formation. Palladium retains passive film in both caustic and acid stages. >10 ani de viață.
5–10 CIP cycles/day, harsh cleaning techniques (concentrated caustic, >2% acid) Gradul 7, finisaj electrolustruit Cea mai bună rezistență la ciclurile CIP. Lustruirea electrică elimină stratul de suprafață bogat-fier. Menționați Ra Mai puțin sau egal cu 0,2um. Cel mai mare cost de capital.
Renovarea încălzitorului de gradul 2 cu pitting după 300 până la 500 de cicluri Înlocuiți cu gradul 7 SAU adăugați pas de recoacere cu hidrogen Recoacerea cu hidrogen (550 C pentru 2 ore în argon) elimină hidrogenul absorbit, dar nu vindecă gropile deja existente. 7de preferință înlocuirea de gradul a-lea.
Selecția clasei trecute de inginerie

Grosimea peretelui contează în continuare ca factor de siguranță. Un perete de 1,5 mm într-un încălzitor de gradul 2 poate gestiona 1.000 de cicluri CIP doar cu rezistența la penetrarea gropii, chiar și cu gropi de 120 µm. Un încălzitor de gradul 7 cu perete de 0,9 mm are o durată de viață comparabilă datorită inițierii reduse a gropii. Natura acidului utilizat în ciclul CIP este, de asemenea, importantă: acidul azotic re{10}}pasivează titanul cu mai mult succes decât acidul fosforic. Ciclurile CIP ale acidului fosforic au ca rezultat o creștere cu 30-50 % a densității pittingurilor pentru toate gradele. Calitatea apei de clătire dintre pași este crucială. Apa de clătire cu clor conține ioni de clorură care provoacă sâmburi în timpul etapei acidului.

Cum să scrieți o specificație cu cunoștințe

When specifying a titanium heater for a pharmaceutical reactor with alternating CIP cycles, for any application with more than 500 cycles per year, use Grade 7 titanium. Develop a surface inspection method for existing Grade 2 heaters utilizing dye penetrant every 200 cycles. Replace the heater if pitting density is >10 pits/cm 2 or any pit depth is >50% din grosimea peretelui, indiferent de peretele rămas. Caietul de sarcini de achiziție va specifica că pasivarea se efectuează într-o fabrică folosind acid azotic 20% la 50 de grade timp de 60 de minute, urmată de clătirea cu apă deionizată. Pretratamentul asigură o peliculă pasivă stabilă care este rezistentă la expunerea inițială caustică. Inginerul farmaceutic se referă la numărul de cicluri CIP pentru a determina gradul, care asigură funcționarea fiabilă a încălzitorului și absența produselor secundare de coroziune în produs.