ऑक्सीकरण क्लोराइड पर्यावरण
गर्म हाइड्रोक्लोरिक एसिड जिसमें घुला हुआ फेरिक क्लोराइड होता है, रासायनिक प्रक्रिया उद्योग में सबसे आक्रामक वातावरणों में से एक है। एक कम करने वाले एसिड (HCl), एक शक्तिशाली ऑक्सीडाइज़र (Fe³⁺), और उच्च क्लोराइड सांद्रता का संयोजन ऐसी स्थितियाँ बनाता है जो एक साथ कई तंत्रों के माध्यम से अधिकांश धातुओं पर हमला करती हैं।
हास्टेलॉय बी-3 एक निकल -मोलिब्डेनम मिश्र धातु है जिसे विशेष रूप से सभी सांद्रता और क्वथनांक तक तापमान पर शुद्ध हाइड्रोक्लोरिक एसिड के प्रतिरोध के लिए विकसित किया गया है। इसकी उच्च मोलिब्डेनम सामग्री (लगभग 28%) एसिड को कम करने के लिए असाधारण प्रतिरोध प्रदान करती है। मिश्र धातु कई एचसीएल-हैंडलिंग अनुप्रयोगों के लिए पसंद की सामग्री है।
हालाँकि, हेस्टेलॉय बी-3 में एक गंभीर भेद्यता है: यह ऑक्सीकरण अशुद्धियों के प्रति असहिष्णु है। एचसीएल में फेरिक क्लोराइड (FeCl₃) की उपस्थिति, यहां तक कि 50-100 पीपीएम जितनी कम सांद्रता पर भी, नाटकीय रूप से जंग को तेज कर सकती है। फेरिक आयन संक्षारण क्षमता को ऐसे क्षेत्र में स्थानांतरित कर देता है जहां मिश्र धातु पर सुरक्षात्मक निष्क्रिय फिल्म अस्थिर होती है।
PTFE HCl, FeCl₃ और उनके संयोजन से प्रतिरक्षित है। इसमें संक्षारण स्थानांतरित होने की कोई संभावना नहीं है, अस्थिर करने के लिए कोई निष्क्रिय फिल्म नहीं है। इस वातावरण में हेस्टेलॉय बी-3 और पीटीएफई के बीच तुलना धातु संक्षारण संरक्षण की मूलभूत सीमा को दर्शाती है।
हेस्टेलॉय बी-3 में ऑक्सीडाइज़र-प्रेरित संक्षारण तंत्र
हास्टेलॉय बी-3 मोलिब्डेनम ऑक्साइड से भरपूर एक निष्क्रिय फिल्म के निर्माण के माध्यम से शुद्ध एचसीएल का प्रतिरोध करता है। अपचायक स्थितियों में -एचसीएल बिना घुलित ऑक्सीजन या ऑक्सीकरण धातु आयनों के बिना - यह फिल्म स्थिर है। 20% एचसीएल को उबालने पर मिश्रधातु 0.025 मिमी/वर्ष से कम दर पर संक्षारित होती है।
जब फेरिक क्लोराइड जैसा ऑक्सीडाइज़र मौजूद होता है, तो संक्षारण क्षमता उत्कृष्ट दिशा में 200{2}}400 mV स्थानांतरित हो जाती है। इस बढ़ी हुई क्षमता पर, मोलिब्डेनम-समृद्ध निष्क्रिय फिल्म थर्मोडायनामिक रूप से अस्थिर हो जाती है। यह घुल जाता है. अंतर्निहित मिश्र धातु, जो अब निष्क्रिय हो चुकी है, सक्रिय रूप से संक्षारित होती है। संक्षारण दर 10-100 गुना तक बढ़ सकती है।
फेरिक क्लोराइड स्वयं संक्षारण प्रतिक्रिया में भाग लेता है। धातु की सतह पर फेरिक आयन लौह आयन में परिवर्तित हो जाता है: Fe³⁺ + e⁻ → Fe²⁺। धातु घुलकर इलेक्ट्रॉन की आपूर्ति करती है: Ni → Ni²⁺ + 2e⁻। शुद्ध प्रतिक्रिया मिश्र धातु का ऑक्सीडेटिव विघटन है, जो फेरिक/फेरस रेडॉक्स चक्र द्वारा उत्प्रेरित होता है।
| संक्षारण पैरामीटर | हास्टेलॉय बी-3 | पीटीएफई |
|---|---|---|
| संक्षारण संरक्षण तंत्र | मो-समृद्ध निष्क्रिय फिल्म | अंतर्निहित C-F बांड स्थिरता |
| 80 डिग्री पर 20% एचसीएल में संक्षारण दर, 0 पीपीएम Fe³⁺ (मिमी/वर्ष) | <0.025 | 0 |
| 80 डिग्री पर 20% एचसीएल में संक्षारण दर, 100 पीपीएम Fe³⁺ (मिमी/वर्ष) | 0.1-0.5 | 0 |
| 80 डिग्री पर 20% एचसीएल में संक्षारण दर, 500 पीपीएम Fe³⁺ (मिमी/वर्ष) | 0.5-2.0 | 0 |
| 80 डिग्री पर 20% एचसीएल में संक्षारण दर, 2,000 पीपीएम Fe³⁺ (मिमी/वर्ष) | 2.0-10.0 (तेज़) | 0 |
| ऑक्सीडाइज़र एकाग्रता निगरानी आवश्यकता | गंभीर | कोई नहीं |
| ऑक्सीडाइज़र भ्रमण का परिणाम | तीव्र, संभावित विनाशकारी क्षरण | कोई नतीजा नहीं |
भ्रमण परिदृश्य
फेरिक क्लोराइड कई मार्गों से एचसीएल में प्रवेश कर सकता है। अपस्ट्रीम स्टील उपकरणों के संक्षारण से लौह संदूषण एसिड में घुल जाता है और फेरिक अवस्था में ऑक्सीकृत हो जाता है। लौह युक्त कच्चा माल लोहे का परिचय देता है जो घुल जाता है और ऑक्सीकरण करता है। कुछ प्रक्रियाओं में, फेरिक क्लोराइड एक प्रतिक्रिया उत्पाद है या जानबूझकर जोड़ा जाता है।
"शुद्ध" एचसीएल में संतोषजनक ढंग से काम करने वाला एक हेस्टेलॉय बी-3 हीट एक्सचेंजर तेजी से क्षरण का अनुभव कर सकता है यदि लौह संदूषण की घटना थ्रेशोल्ड के ऊपर फेरिक आयन एकाग्रता को बढ़ाती है। संक्षारण वेल्ड ज़ोन में शुरू हो सकता है, जहां सूक्ष्म संरचना आधार धातु से भिन्न होती है, या गैसकेट या जमा के नीचे दरारें पर।
एकल ऑक्सीडाइज़र भ्रमण से होने वाली क्षति के लिए हीट एक्सचेंजर प्रतिस्थापन की आवश्यकता हो सकती है। भ्रमण संक्षिप्त और अज्ञात हो सकता है-आयरन की कम सांद्रता पर एसिड का रंग स्पष्ट रूप से नहीं बदल सकता है। किसी समस्या का पहला संकेत रिसाव हो सकता है।
निगरानी और नियंत्रण की आवश्यकता
एचसीएल सेवा में हेस्टेलॉय बी-3 को ऑक्सीडाइज़र एकाग्रता की निरंतर या लगातार निगरानी की आवश्यकता होती है। रेडॉक्स संभावित माप समाधान के ऑक्सीकरण चरित्र का वास्तविक समय संकेत प्रदान करता है। बढ़ती रेडॉक्स क्षमता बढ़ती ऑक्सीकारक सांद्रता और संक्षारण सीमा के दृष्टिकोण का संकेत देती है। जब रेडॉक्स क्षमता एक निर्धारित बिंदु से अधिक हो जाती है, तो ऑक्सीडाइज़र को कम करने के लिए सुधारात्मक कार्रवाई या प्रक्रिया समायोजन किया जाना चाहिए।
यह निगरानी और नियंत्रण बुनियादी ढांचा प्रक्रिया में लागत और जटिलता जोड़ता है। यह एक प्रक्रिया जोखिम बिंदु भी प्रस्तुत करता है: यदि निगरानी विफल हो जाती है या सुधारात्मक कार्रवाई में देरी होती है, तो हीट एक्सचेंजर खतरे में है।
पीटीएफई इस बुनियादी ढांचे और जोखिम को खत्म करता है। संक्षारण नियंत्रण के लिए किसी ऑक्सीडाइज़र निगरानी की आवश्यकता नहीं है। हीट एक्सचेंजर शून्य से संतृप्ति तक किसी भी फेरिक क्लोराइड सांद्रता पर सुरक्षित रूप से संचालित होता है।
सारांश
पीटीएफई हीट एक्सचेंजर सभी ऑक्सीडाइज़र सांद्रता में घुले हुए फेरिक क्लोराइड युक्त गर्म एचसीएल के प्रति बिना शर्त प्रतिरोधी होते हैं, जबकि शुद्ध एचसीएल के लिए प्रमुख मिश्र धातु हेस्टेलॉय बी -3{4}}फेरिक आयन सांद्रता 50-100 पीपीएम से अधिक होने पर त्वरित क्षरण होता है। ऑक्सीडाइज़र मोलिब्डेनम-समृद्ध निष्क्रिय फिल्म को अस्थिर कर देता है, जिससे संक्षारण दर 10-100× बढ़ जाती है। पीटीएफई ऑक्सीडाइज़र निगरानी की आवश्यकता और ऑक्सीडाइज़र भ्रमण से भयावह क्षरण के जोखिम को समाप्त करता है। एचसीएल सेवा में जहां लौह संदूषण या जानबूझकर फेरिक क्लोराइड मिलाना मौजूद है, पीटीएफई कम जोखिम वाली सामग्री का विकल्प है।
एचसीएल में पीटीएफई हीट एक्सचेंजर विनिर्देश के लिए इंजीनियरिंग समर्थन -FeCl₃ सेवा एसिड एकाग्रता, फेरिक आयन एकाग्रता (सामान्य और भ्रमण), ऑपरेटिंग तापमान और वर्तमान उपकरण संक्षारण इतिहास प्रस्तुत करने पर उपलब्ध है।
