केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड में स्टेनलेस स्टील्स का प्रदर्शन

केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड में स्टेनलेस स्टील्स का प्रदर्शन
सल्फ्यूरिक एसिड दुनिया में सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले रसायनों में से एक है और, सांद्रता में90wt% से अधिक, यह भी बहुत संक्षारक है। इस पत्र के लिए सामग्री की पसंद पर चर्चा कीकेंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड को संभालना, विशेष रूप से ऊंचे तापमान पर (200 डिग्री सेल्सियस तक)जो इसके निर्माण के दौरान होता है। आधुनिक ऑस्ट्रेलियाई और डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स में से कुछ हैंसमीक्षा की गई और उनकी सीमाओं और लाभों पर चर्चा की गई।
रोजर फ्रांसिस, आरआर द्वारा® सामग्री, यूनाइटेड किंगडम

परिचयसल्फ्यूरिक एसिड एक रसायन है जो कई औद्योगिक में उपयोग किया जाता हैप्रक्रियाओं के साथ-साथ कई धातुओं के लीचिंग में भीअयस्कों। यह सल्फर डाइऑक्साइड से उत्पन्न होता है, जो हो सकता हैसल्फर को जलाने से उत्पन्न, यह एक का उप-उत्पाद हो सकता हैधातुकर्म गलाने की प्रक्रिया, या यह थर्मल द्वारा उत्पादित किया जा सकता हैविघटित अम्ल का अपघटन (उत्थान)। सल्फर डाइऑक्साइडएक उत्प्रेरक पर ऑक्सीजन के साथ ~ 420 ° से 625 ° C पर अभिक्रिया की जाती हैसल्फर ट्राईऑक्साइड। बाद वाली गैस पानी में पानी के साथ प्रतिक्रिया करती हैसल्फर एसिड बनाने के लिए टावरों को अवशोषित करना। यह प्रक्रिया हैएक्ज़ोथिर्मिक और एसिड 180 ° तक उच्च तापमान तक पहुंच सकता हैसे 200 ° से। इस ऊर्जा के अधिकांश साधनों की एक श्रृंखला के द्वारा पुनर्प्राप्त किया जाता हैऊर्जा की खपत को कम करें। आमतौर पर एसिड को ठंडा किया जाता हैभंडारण के लिए परिवेश के करीब 100 डिग्री सेल्सियस से।


सामग्रीपरंपरागत रूप से एसिड-ईंट लाइन स्टील जैसी सामग्री का उपयोग किया जाता थामोंडी जैसे जहाजों, और नमनीय विडंबनाएं® या कम मिश्र धातु austeniticस्टेनलेस स्टील्स जैसे पाइपिंग के लिए 316, एक सीमित दायरे मेंतापमान और एसिड एकाग्रता रेंज। हालांकिसुधार के साथ आधुनिक, उच्च मिश्र धातु स्टेनलेस स्टील्स का विकासगर्म केंद्रित एसिड के प्रतिरोध ने सामग्री को बदल दिया हैचयन के विकल्प। तालिका 1 कुछ की रचना दिखाती हैस्टेनलेस स्टील्स जिनका उपयोग सल्फ्यूरिक एसिड के साथ किया जाता है। 304 और 316 हैंव्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले सामान्य सहायक ग्रेडरासायनिक और प्रक्रिया उद्योग। मिश्र धातु 310 एक उच्च क्रोमियम है,निकल austenitic मिश्र धातु कि बेहतर एसिड जंग प्रतिरोध किया है304 और 316 के साथ तुलना में। ZERON®100 और 2507 हैंलगभग 50/50 के साथ सुपरडुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्सaustenite / फेराइट चरण संतुलन। यह संरचना बहुत अधिक देती हैताकत (~ 2en बार) की तुलना में सहायक मिश्र धातुओं और ऑफ़रशामिल अनुप्रयोगों के लिए दीवार मोटाई बचत की संभावनाउच्च दबाव और / या तापमान।सरमेट®, सैंडविक एसएक्स® और ZeCor® सभी मालिकाना austenitic हैंस्टेनलेस स्टील्स जिसमें ~ 5% सिलिकॉन होता है, जो बेहतर बनाता हैगर्म मजबूत एसिड में संक्षारण प्रतिरोध। सारमेट दो में आता हैथोड़ा अलग रचनाओं के साथ संस्करण। ZeCor अंदर दुबला हैक्रोमियम और निकल अन्य दो मालिकाना मिश्र धातुओं की तुलना मेंइसमें अधिक सिलिकॉन होता है, जो संक्षारण को बढ़ावा देने के लिए जाना जाता हैगर्म, मजबूत एसिड में प्रतिरोध।

जंगचित्र 1 कुछ सामान्य मिश्र धातुओं के लिए आइसो-संक्षारण घटता दिखाता हैसल्फ्यूरिक एसिड में। यह देखा जा सकता है कि सुपरडुप्लेक्स मिश्र हैं316L से बेहतर है। ZERON 100 भी 2507 से बेहतर है, जो हैटंगस्टन के जानबूझकर परिवर्धन के कारण माना जाता है औरकॉपर से ZERON 100. मिश्र धातु 20 आमतौर पर सल्फ्यूरिक में उपयोग किया जाता हैएसिड और लगभग 50% से 90% एसिड से यह ZERON से बेहतर है100. हालाँकि, मजबूत एसिड में (GG gt; 90%) ZERON 100 एक दिखाता है2507 की तुलना में संक्षारण प्रतिरोध में उल्लेखनीय वृद्धि औरमिश्र धातु 20।

चित्र 2 तीनों के लिए आइसो-संक्षारण घटता की तुलना करता हैसिलिकॉन और ZERON 100 युक्त मालिकाना मिश्र। वहाँ रहे हैंसिलिकॉन युक्त के साथ मिश्र धातुओं के बीच स्पष्ट अंतरअधिक पतला एसिड में बेहतर संक्षारण प्रतिरोध दिखाने वाले मिश्र।जब इस पेपर पर शोध किया गया, तो लेखक को कोई भी नहीं मिलाइस एसिड एकाग्रता पर 310 स्टेनलेस स्टील के लिए प्रकाशित डेटारेंज। यह शायद इसलिए है क्योंकि एसिड पौधों के निर्माताइसे व्यावसायिक रूप से संवेदनशील डेटा माना जाता है। हालाँकि, यह ज्ञात है310 स्टेनलेस का संक्षारण प्रतिरोध स्पष्ट रूप से घट जाता हैजब एसिड सांद्रता 96% से नीचे चला जाता है।चित्र 3 में 304, 310 और के लिए आइसो-संक्षारण वक्र दिखाया गया हैबहुत मजबूत एसिड में सारमेट 231,2। यह देखा जा सकता है कि वहाँ एक है310 और सरमेट दोनों के संक्षारण प्रतिरोध में वृद्धितापमान 180º से 200ºC तक होता है। यह माना जाता है कि एसएक्स औरZeCor समान व्यवहार दिखाता है। इसका मतलब है कि ये मिश्र कर सकते हैंएसिड पौधों के उच्च तापमान भागों में इस्तेमाल किया जा सकता है। वहाँ हैZERON 100 के लिए कोई डेटा पूर्ण तापमान सीमा पर नहीं हैचित्र 3 और यह ज्ञात नहीं है कि सुपरडूप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स भी हैयह सुविधा दिखाएं।

चित्रा 4 में कुछ स्टेनलेस स्टील्स के जंग दर को दर्शाता हैनिर्माताओं से लिया 110 डिग्री सेल्सियस पर मजबूत सल्फ्यूरिक एसिडप्रकाशित डेटा। यह देखा जा सकता है कि संक्षारण प्रतिरोधसारमेट 23 इसके विपरीत अम्ल सांद्रता बढ़ने के साथ कम हो जाता हैअन्य मिश्र। एसिड सांद्रता में 100% से अधिक वहाँसल्फर ट्राईऑक्साइड की अधिकता है और मिश्रण को इसके बाद जाना जाता हैओलियम। यह Saramet जैसे मिश्र धातुओं के लिए अधिक संक्षारक माना जाता हैZERON 100 और मिश्र धातु 310 की तुलना में।हालांकि 310 स्टेनलेस में सार्वजनिक रूप से उपलब्ध डेटा नहीं हैबहुत मजबूत एसिड, एक एकल बिंदु है। एक एसिड में99% की एकाग्रता और 110ºC का तापमान, संक्षारण310 की दर 0.1mm / y थी1। यह के बेहतर प्रतिरोध को दर्शाता हैइस तापमान (चित्र 4) पर 310 से अधिक ज़ीरोन 100।ज़ेरॉन 100 में भी ज़ीकोर के समान संक्षारण प्रतिरोध है औरमजबूत एसिड में सैंडविक एसएक्स, जीजी gt; 97 wt%।वाणिज्यिक एसिड पौधों में आमतौर पर लोहे की एक छोटी मात्रा होती हैवर्तमान (आम तौर पर 5ppm) और इसका संक्षारण दर प्रभावित हो सकता हैकुछ मिश्र।

चित्र 5 लोहे के 5ppm के प्रभाव को दर्शाता है110 डिग्री सेल्सियस पर ZERON 100 की जंग दर। यह देखा जा सकता है कि, भीतरप्रयोगात्मक त्रुटि, लोहे का कोई महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं थाजंग। 98.5% एसिड में 200 डिग्री सेल्सियस (चित्रा 6) पर, लोहा एक छोटा सा कारण बनाजंग दर में वृद्धि, लेकिन इंजीनियरिंग के कुछ भी नहींमहत्व।

वेग का प्रभावक्योंकि स्टेनलेस स्टील्स अक्सर सक्रिय होते हैं (निष्क्रिय के विपरीत)गर्म, केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड में, जंग दर एक हैवेग का कार्य। आमतौर पर यह सलाह दी जाती है कि मिश्रजैसे कि 316 और 310 के अधिकतम प्रवाह वेग तक सीमित रहें1.5m / सेकंड2. वात गति परीक्षण का आयोजन वातित 95 wt% सल्फ्यूरिक में किया गया हैघूर्णन बेलनाकार नमूनों का उपयोग करके 70 डिग्री सेल्सियस पर एसिड। विश्लेषण का उपयोग करनासिल्वरमैन का3 घूर्णी प्रवाह की गणना समतुल्य की जाती थीएनपीएस 4 पाइप में 2.5 मी। / सेकेंड। ZERON 100 की संक्षारण दरपहले दो या तीन दिनों के लिए उच्च था। इसके बाद जंगदर 0.1 मिमी / वर्ष से कम थी। जंग की उच्च प्रारंभिक दरपर एक पतली काली फिल्म के गठन के साथ जुड़ा हुआ थाधातु की सतह। फिल्म संक्षारण प्रतिरोध को प्रदान करती हैबाद में कम धातु हानि दर द्वारा दिखाया गया है। ये परिणाम दिखाते हैंकि ZERON 100 का उपयोग उच्च तापमान पर और किया जा सकता हैमजबूत सल्फ्यूरिक एसिड में 316L से वेग। मजबूत में टेस्टएसिड भी कम जंग दर से पता चला है।सिलिकॉन परिवर्धन की वेग संवेदनशीलता को दूर करते हैंस्टेनलेस स्टील्स गर्म, मजबूत सल्फ्यूरिक एसिड में जंग के लिए। Sandvik96% में SX के लिए अत्यंत कम संक्षारण दर (GG lt; 0.01mm / y) की रिपोर्ट करेंमिश्र धातु डेटा शीट में एसिड 70 ° C और 25m / sec पर। उन्होंने प्राप्त किया115 डिग्री सेल्सियस और 10 मीटर / सेकंड प्रवाह पर 98.5% एसिड में एक समान जंग दरवेग। Saramet 35 में बहुत कम संक्षारण दर के समान दिखाया गया9 और 25 मीटर / एस के वेग पर 120 डिग्री सेल्सियस पर 98.5% एसिड4। हालांकि वहाँ हैउच्च वेग पर ZeCor के लिए कोई डेटा प्रकाशित नहीं किया गया है, यह माना जाता है कियह 304 और 316 ग्रेड से भी बेहतर है।

अनुप्रयोगचित्रा 3 में डेटा से पता चलता है कि मिश्र धातु 310 के लिए बहुत उपयुक्त हो सकता हैहीट रिकवरी सेक्शन प्रदान करता है कि एसिड सांद्रता है98% या अधिक पर चल रहा है। हालांकि, कुछ पौधों में भ्रमण करते हैंकम एसिड सांद्रता आम है और फिर मालिकाना हैसिलिकॉन युक्त मिश्र धातु उपयोग की अपनी सीमा के भीतर अधिक विश्वसनीय हैं।सभी तीन सिलिकॉन युक्त मिश्र धातुओं का उपयोग टावरों के लिए किया गया है,टैंक, पाइप, फिटिंग, छलनी, गर्त वितरकों, गर्मीएक्सचेंजर्स और मिस्ट एलिमिनेटर जहां स्थितियां हैं310 के लिए बहुत अच्छा है5,6। मिश्र धातु 310 अभी भी व्यापक रूप से मजबूत एसिड में उपयोग किया जाता है,विशेष रूप से जहां ओयमील का उत्पादन किया जा सकता है। हीट एक्सचेंजर्स में,316L (अक्सर Mo≥2.5% के साथ) ट्यूबों का उपयोग अक्सर एनोडिक के साथ किया जाता हैउन्हें निष्क्रिय रखने के लिए संरक्षण।उपरोक्त डेटा स्पष्ट रूप से अच्छा संक्षारण प्रतिरोध दिखाता हैतापमान पर केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड में ZERON 100200 डिग्री सेल्सियस। यह उच्च तापमान गर्मी में विशेष रूप से प्रभावी हो सकता हैसल्फ्यूरिक एसिड पौधों की वसूली अनुभाग। में पीसीएस फॉस्फेटसंयुक्त राज्य अमेरिका ने 18 महीनों के लिए ZERON 100 के एक NPS1 स्पूल को उजागर किया200 डिग्री सेल्सियस पर केंद्रित एसिड। संक्षारण दर जीजी लेफ्टिनेंट थी, 0.2 मिमी / वाई।पीसीएस ने एक सल्फर के ऊपर ZERON 100 फिल्टर को भी फिट किया हैएसिड पंप उच्च तापमान (~ 200 डिग्री सेल्सियस) पर काम कर रहा है। 18 के बादसेवा में महीनों उत्कृष्ट स्थिति में थे। यह एक थाउपयोग किए गए 310 स्टेनलेस स्टील फिल्टर पर पर्याप्त सुधारपहले से।ZERON 100 का उपयोग प्रमुख सल्फ्यूरिक में से एक द्वारा भी किया गया हैछिद्र प्लेटों के लिए एसिड प्लांट डिज़ाइन कंपनियां (चित्र 7)।

य़े हैंगर्त वितरकों के रूप में ऐसे अनुप्रयोगों में प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए उपयोग किया जाता है।यह ज़ेरॉन के अच्छे क्षरण संक्षारण प्रतिरोध का फायदा उठाता है100. ZERON 100 सीम वेल्डेड हीट एक्सचेंजर के रूप में भी उपलब्ध हैट्यूबिंग। यह एसिड कूलर के लिए आदर्श रूप से अनुकूल बनाता है जहांठंडा पानी खारा या समुद्री पानी है, क्योंकि ZERON 100 में एइस वातावरण के लिए उत्कृष्ट प्रतिरोध का इतिहास साबित हुआ7.

उपलब्धतानई परियोजनाओं के लिए इन मिश्र धातुओं का उपयोग आमतौर पर कोई समस्या नहीं हैएक चक्की चलाने की मात्रा के रूप में आमतौर पर आवश्यक है। हालांकि, देर से जोड़ने के लिए-ऑन, मरम्मत या संयंत्र संशोधन, छोटी मात्रा में आम तौर पर होते हैंकी आवश्यकता है। मालिकाना सिलिकॉन युक्त मिश्रों द्वारा आयोजित नहीं किया जाता हैऐसे में महत्वपूर्ण मात्रा में स्टेनलेस स्टील के शेयरधारकअनुप्रयोग। कुछ में प्रमुख ओईएम का स्टॉक सीमित हैउत्पाद अपने ग्राहकों का समर्थन करने के लिए बनाते हैं। मिश्र धातु 310 व्यापक रूप से हैप्लेट के रूप में उपलब्ध है, लेकिन पाइप, फिटिंग के रूप में इतनी आसानी से उपलब्ध नहीं हैऔर flanges।
ZERON 100 हैइस प्रकार एक उपयोगीअनुप्रयोगों के लिए मिश्र धातु जहां तेजी से वितरण महत्वपूर्ण या छोटा हैमात्रा की जरूरत है।ZERON 100 सभी सामान्य आर्क वेल्डिंग द्वारा पूरी तरह से वेल्डेड हैतकनीक और तेल और गैस उद्योग द्वारा मिश्र धातु का व्यापक उपयोगइसका मतलब है कि कई योग्य फैब्रिकेटर हैं। मिश्र धातु 310 हैवेल्डेबल प्रदान किया गया कि कार्बन यथोचित रूप से कम है; 0.04% ए हैउचित अधिकतम इसे विशेष रूप से UNS के रूप में निर्दिष्ट करने की आवश्यकता हैS31000 में कार्बन अधिकतम 0.08% और निम्न कार्बन हैसंस्करण (UNS S31002) आसानी से उपलब्ध नहीं है। उच्च सिलिकॉनaustenitic मिश्र भी अपेक्षाकृत बनाना आसान है और सभी आते हैंकोई कार्बाइड्स फॉर्म सुनिश्चित करने के लिए अधिकतम 0.03% कार्बन के स्तर के साथवेल्डिंग पर।

निष्कर्ष
1. मिश्र धातु 310 में केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड का अच्छा प्रतिरोध हैऊंचे तापमान पर, लेकिन यह एसिड के रूप में इतना प्रतिरोधी नहीं हैएकाग्रता 98% से घट जाती है। मिश्र धातु आसानी से नहीं हैप्लेट फार्म के अलावा अन्य में उपलब्ध है।
2. उच्च सिलिकॉन austenitic स्टेनलेस स्टील्स अच्छा जंग हैगर्म केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड में प्रतिरोध और बेहतर होता हैकमजोर एसिड में 310 से। सिलिकॉन इन मिश्र धातुओं को अच्छा देता हैउच्च प्रवाह वेगों पर सल्फ्यूरिक एसिड का प्रतिरोध। ये मिश्रमिश्रधातु 310 की तुलना में ओमील में कम प्रतिरोधी हैं।
3. ZERON 100 में गर्म केंद्रित के लिए उपयोगी प्रतिरोध हैसल्फ्यूरिक एसिड, मिश्र धातु 310 और के बीच मध्यवर्तीउच्च सिलिकॉन austenitic मिश्र। एक विस्तृत में इसकी तैयार उपलब्धताउत्पाद रूपों की श्रेणी इसे दोनों नए संयंत्र के लिए उपयुक्त बनाती हैऔर ऊपर ग्रेड।

संदर्भ
1. सीएम शिल्मोलर, निकल संस्थान तकनीकी रिपोर्ट नंबर 10 057।
2. डीके लुई, सल्फ्यूरिक एसिड विनिर्माण की पुस्तिका, 2संस्करण, 2008, DKL इंजीनियरिंग द्वारा प्रकाशित।
3. डीजी सिल्वरमैन, जंग 44, 1 (1988) 42।
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5. "अम्मेत ऑस्टेंटिक स्टेनलेस स्टील", अकर सॉल्यूशंसप्रकाशन, 2009।
6. एस रिचर्डसन, एम स्पेंस और जे हॉर्न, "इंजीनियर ज़ेडकोरसल्फ्यूरिक एसिड सर्विस के लिए उपकरण ”, एआईसीएचई कन्वेंशन,फ्लोरिडा, यूएसए, जून, 2007।
7. आर। फ्रांसिस और जी। बायरन, "सुपरडुप्लेक्स के साथ अनुभवसमुद्री जल में स्टेनलेस स्टील "स्टेनलेस स्टील की दुनिया, वॉल्यूम 16,जून, 2004, केसीआई, पृष्ठ 53।® पंजीकृत ट्रेडमार्क

स्टेनलेस स्टील वर्ल्ड से लेख।