В полимеризационен реактор с органични хлориди кое покритие на повърхността на титан (като-изтеглено или електрополирано) минимизира натрупването на продукта и корозията на недостатъчно отлагане?
Остави съобщение
Реакторите за полимеризация, обработващи мономери като винилхлорид, стирен или олефини, често съдържат органични хлориди като мономери, разтворители или катализатори. Титаниевите нагреватели са определени за тяхната устойчивост на корозия, но органичните хлориди представляват уникално предизвикателство: те могат да се разлагат при горещи метални повърхности, образувайки солна киселина. Тази киселина атакува титановия пасивен филм локално. В същото време полимерният продукт има тенденция да се придържа към повърхностите на нагревателя, създавайки отлагания. Под тези отлагания се концентрират агресивни видове, което води до корозия под отлаганията. Повърхностното покритие на титаниевата тръба оказва критично влияние както върху адхезията на продукта, така и върху инициирането на атака на недостатъчно отлагане. Както -изтеглените повърхности (Ra 0,8–1,2 µm) осигуряват места за механични ключове за натрупване на полимер. Електрополираните повърхности (Ra 0,1–0,3 µm) са по-гладки, намаляват адхезията и минимизират местата на пукнатини, където се натрупват корозивни частици.
Механизъм на натрупване на продукта и недостатъчна корозия върху титан
В полимеризационните реактори мономерите реагират при повишени температури (60–150 градуса). Титаниевата нагревателна повърхност осигурява място за образуване на ядра за образуване на полимер. На грапави като -изтеглени повърхности, полимерните вериги стават механично свързани в повърхностни вдлъбнатини, което затруднява отстраняването на отлаганията. Самият полимерен депозит е порест. Органичните хлориди дифундират през отлаганията и се разлагат на повърхността на титанов-полимер, освобождавайки HCl. Ограниченото пространство под отлаганията предотвратява разреждането на киселината и локалното pH може да падне под 2. Върху електрополирани повърхности адхезията на полимера е предимно химическа, а не механична. Отлаганията са по-тънки, по-равномерни и по-лесни за отстраняване чрез промиване или леко механично почистване. По-малко натрупване означава по-малко пукнатини и намален риск от корозия при недостатъчно отлагане.
Количествено сравнение на натрупването на продукта и скоростите на корозия
Контролираните тестове в симулант на полимеризация на винилхлорид (5% органични хлориди, 80 градуса, 500 часа) са установили следните разлики в производителността между повърхностните покрития:
Както-изтеглена повърхност (Ra 1,0 µm, нетретирана): Дебелина на полимерния депозит от 200–400 µm след 500 часа. Отстраняването на отлаганията изисква агресивно изстъргване. Скорост на корозия при недостатъчно отлагане от 0,15 mm на година. Плътност на питинга от 10–20 пита на cm² под отлаганията. Максимална дълбочина на вдлъбнатината 80–120 µm.
Както-начертано с пасивиране (Ra 1,0 µm, третирано с азотна киселина): Дебелина на отлагания от 150–300 µm след 500 часа. Скорост на корозия при недостатъчно отлагане от 0,10 mm на година. Плътност на питинга 5–10 пита на cm². Пасивацията осигурява умерено подобрение.
Механично полиран (Ra 0,4–0,6 µm): Дебелина на отлагания от 80–150 µm след 500 часа. Отлаганията се отстраняват чрез промиване с разтворител. Скорост на корозия при недостатъчно отлагане от 0,06 mm на година. Плътност на питинг под 5 пита на cm².
Електрополиран (Ra 0,2 µm, ярко покритие): Дебелина на отлагания от 30–60 µm след 500 часа. Отлаганията се отделят по време на нормалните цикли на почистване на реактора. Скорост на корозия при недостатъчно отлагане от 0,02 mm на година. Не се наблюдава питинг след 500 часа.
Електрополиран с анти{0}}залепващо покритие (флуорополимер, 0,5 µm): Дебелина на отлаганията под 10 µm след 500 часа. По същество не-залепваща повърхност. Няма измерима корозия при недостатъчно отлагане. Животът на покритието е ограничен от абразия.
Ръководство за избор на повърхностно покритие за услуги с органичен хлорид
Следващата таблица предоставя рамка за вземане на решения за избор на покритие на повърхността на титанов нагревател въз основа на химията на полимеризацията, честотата на почистване и изискванията за чистота на продукта:
| Състояние на реактора и приоритет на обслужване | Препоръчително повърхностно покритие | Очаквана дебелина на отлаганията след 1000 часа | Скорост на корозия при недостатъчно отлагане (mm/година) |
|---|---|---|---|
| Партидна полимеризация с често почистване на реактора (след всяка партида, 50–200 часа) | Както-нарисувано с пасивиране | 150–300 µm | 0.10 |
| Непрекъсната полимеризация със седмично промиване с разтворител | Механично полиран (Ra 0,4 µm) | 80–120 µm | 0.06 |
| Производство на полимери с висока{0}}чистота, където замърсяването с метали е неприемливо | Електрополиран (Ra<0.2 µm) | 30–60 µm | 0.02 |
| Reactor with organic chlorides >10%, труден достъп за почистване | Електрополирано плюс флуорополимерно покритие | <15 µm | <0.01 |
| Преоборудване на съществуващ -изтеглен нагревател със силна корозия при недостатъчно отлагане | Заменете с електрополирана тръба; без практична модернизация | Не е приложимо | Не е приложимо |
Инженеринг отвъд повърхностното покритие само
Дебелината на стената взаимодейства с корозията на подотлаганията. По-дебелите стени (1,5–2,0 mm) осигуряват по-голяма граница на безопасност за проникване в яма, след като започне корозия на недостатъчното отлагане. Въпреки това, електрополираните тънки стени (0,9 mm) могат да издържат повече от -изтеглените дебели стени (1,5 mm), тъй като по-гладка повърхност предотвратява напълно образуването на вдлъбнатини. Степента на титановата сплав също променя адхезията на отлаганията; Степен 7 (стабилизиран с паладий-) поддържа по-стабилен пасивен филм, като намалява каталитичното разлагане на органични хлориди и понижава скоростта на образуване на отлагания с 20–30% в сравнение със степен 2. Дизайнът на реактора има значение: вертикалните нагреватели с гладки, вертикални повърхности премахват полимерните отлагания по-ефективно от хоризонталните нагреватели, където отлаганията се натрупват върху горните повърхности.
Създаване на информирана спецификация
Когато определяте титанов нагревател за полимеризационен реактор, съдържащ органични хлориди, изисквайте електрополирано повърхностно покритие с документирана стойност на Ra под 0,3 µm. Уточнете, че електрополирането трябва да се извърши след всички операции по заваряване и огъване, за да се осигури равномерно покритие на всички повърхности. Поискайте микроснимки с 500x увеличение, показващи топография на повърхността. За критични приложения, където чистотата на продукта е от първостепенно значение, посочете допълнително флуорополимерно покритие (PTFE или PFA, дебелина 0,5–1,0 µm), нанесено върху електрополираната повърхност. По време на работа наблюдавайте консумацията на енергия на нагревателя; постепенно нарастване показва натрупване на отлагания, изискващо почистване. Използвайте промиване с разтворител (нормалния разтворител за почистване на реактора) при повишена температура, за да отстраните отлаганията, преди да достигнат критична дебелина. Никога не използвайте абразивни методи за почистване на електрополирани повърхности, тъй като драскотините ще пресъздадат места с механични ключове. Чрез избора на електрополирана над-изтеглена повърхност, инженерът минимизира както натрупването на продукта, така и коварния отказ от корозия при недостатъчно отлагане в среди за полимеризация на органичен хлорид.
