? بررسی اجمالی عوامل ایجاد خوردگی در واحد اسید استیک - PETROLMAN

PETROLMAN

بررسی اجمالی عوامل ایجاد خوردگی در واحد اسید استیک

بررسی اجمالی عوامل ایجاد خوردگی در واحد اسید استیک




در واحد اسید استیک گازها و مایعات مختلفی درسرویسها جریان دارندکه هرکدام به گونه ای می توانند باعث ایجاد خوردگی درتاسیسات شوند.حال ممکن است این خوردگی به صورت شدید و مخرب و یا به گونه ای غیر مخرب و قابل اغماض باشد.

با توجه به اینکه درمباحث بعدی به دفعات از این عوامل خورنده سخن به میان خواهد آمد لذا لازم است آشنایی مختصری با بعضی از این ترکیبات پیداکنیم.


 اسیداستیک CH3COOH

فولادهای زنگ نزن نوع 316 و304، مس وآلومینیم و...بطور وسیعی برای کار با اسید استیک به کار می روند. درشرایطی که اسید استیک خیلی غلیظ داشته باشیم (اسید استیک گلاسیال 98%) و همچنین در درجه حرارتهای بالا، نوع 316 بهتراست.برای اسید استیک گلاسیال دردرجه حرارت محیط و اسیدهای رقیق تر، آلومینیم و مس و نوع 304 خوب هستند.درگذشته مس آلیاژهمه کاره (work horse) برای کار با اسیداستیک بود، ولی بدلیل قیمت بالای آن در بیشترموارد بوسیلهء فولاد زنگ نزن جایگزین شده است.درساخت پمپ هایی که با اسید استیک درتماس هستند ازآلیاژ دوریمت 20 استفاده می شود.از نظرتاثیردرجه حرارت، موقعیت مس و فولاد زنگ نزن عوض می شود. هر دو در درجه حرارت محیط خوب هستند. در درجه حرارت نزدیک به جوش 316 بهتر است. ولی در درجه حرارتهای بالاتر از نقطه جوش می تواند به سرعت خورده شود.درحالیکه مس دراین درجه حرارتها خوردگی خیلی مختصری ازخودنشان می دهد.این خاصیت اسیداستیک به ویژه درمبدلهای حرارتی دارای اهمیت ویژه ای است.

دریک مبدل حرارتی که برای کاربا اسیداستیک بکارمی رود، اگرازفولاد زنگ نزن 316 استفاده کنیم، ازقسمت داغ مبدل به سرعت خورده می شود، درحالیکه درقسمت سرد خوردگی نخواهیم داشت. ولی اگر بجای آلیاژ 316 ازمس استفاده کنیم قضیه کاملا برعکس خواهد بود، یعنی در قسمت سرد خوردگی بیشترازقسمت گرم خواهد بود.


  اسید فرمیک HCOOH

اسید فرمیک یکی از قوی ترین و خورنده ترین اسیدهای آلی است. همانطورکه قبلا هم اشاره کردیم اسیدهای آلی بسته به درجه حرارت کاربردی و همچنین غلظتی که داشته باشند می توانند شرایط خوردگی متفاوتی را ایجاد کنند. درجدول زیرتاثیر اسیداستیک و اسید فرمیک بر آلیاژهای مختلف از جمله دو آلیاژ نوع 304 و 316 نشان داده شده است.

دورآیرون

دوریمنت

20

نوع316

نوع304

مس وبرنز

آلومینیم

درجه حرارت

غلظت

اسید

O

O

×

75

212

50%

50%

استیک

استیک

O

O

×

×

 

O

75

212

گلاسیال

گلاسیال

استیک

استیک

O

O

O

O

×

 

 

O

75

212

50%

50%

سیتریک

سیتریک

O

O

O

×

O

O

 

O

×

75

212

80%

80%

فرمیک

فرمیک

                                                        جدول(1-1)تاثیراسیدهای آلی برآلیاژهای مختلف


  استالدئید CH3CHO

استالدئید خوراک اصلی برای واحد اسید استیک میباشد که در بسیاری از مسیرها جریان دارد.دما بر روی میزان خورنده بودن استالدئید بسیارتاثیرگذاراست. استالدئید دردمای پایین خوردگی جزئی ایجاد می کند که آنهم بر روی متریال کربن استیل می باشد. درحالیکه استالدئید گرم قادر است به سرعت آلیاژهای کربن استیل را دچار خوردگی نماید.


 اسیدکلریدریک وکلر CL2,HCL                                                                                     ازنقطه نظرخوردگی و انتخاب فلز وآلیاژ، اسید کلریدریک در بین اسیدهای معمولی مشکلترین مسا ئل را بوجود  میآورد درانتخاب مواد برای کار با اسید بایستی دقت بسیاری مبذول شود.چه در غلظت های خیلی بالا و چه در غلظتهای رقیق این اسید باعث خوردگی شدید اکثر فلزات وآلیاژهای متداول می گردد. اسیدهایی که در  مورد استفاده کارخانجات قرار می گیرند غالبا دارای ناخالصی هستند . تقریبا همیشه  مقداری یون آهن د ر  اسید کلریدریک تجارتی یافت می شود و کلرورفریک غالبا عامل ایجاد کننده حفره روی فلزمی باشد.در حقیقت فلزات و آلیاژها و بسیاری از غیر فلزات قادر به مقاومت در برابر اسید کلریدریک داغ  که حاوی کلروفریک می باشد نیستند. حدود خوردگی مجاز مواد برای کار با اسیدکلریدریک معمولا بالاتر است. موادی که دارای سرعت خوردگی خیلی کم هستند، غالبا از نظراقتصادی مقرون به صرفه نیستند. برای بدست آوردن توازن بین هزینه تمام شده تجهیزات و عمر مفید حاصل ازآنها بایستی قضاوت دقیق صورت بگیرد. مثلا موقعیکه آلودگی محصول مد نظر باشد فقط فلزات گرانبهایی مثل تانتال می توانند مورد استفاده قرار بگیرند.

فلزات وآلیاژها از نظر مقاومت در برابر اسیدها خصوصا HCL به سه دسته تقسیم می شوند

الف- معمولا به کار می روند و برای اکثرکاربردها مناسب هستند.

ب- با احتیاط وتحت شرایط خاصی به کار می روند.

ج- معمولا تحت هرشرایطی نامناسب بوده و به ندرت به کار برده می شوند.

حال به بررسی فلزاتی که در این سه دسته قرار دارند می پردازیم.

الف-فلزات و آلیاژهای گروه یک:

از فلزات موجود در این گروه می توان دو آلیاژ مولیبیدن و تانتال را نام برد. مولیبیدن یکی از مهمترین عناصر آلیاژی می باشد.این آلیاژ در برابر اسید کلریدریک تا غلظتهای حدود 20% مقاومت می کند که این یک رکورد مناسب است.

تانتال نیز یکی از مقاومترین فلزات در برابر اسید کلریدریک میباشد. این فلز دارای استحکام بسیار بالایی است و لوله هایی با ضخامت 0.02 اینچ می توانند در برابر HCL ازخود مقاومت نشان دهند. تنها مشکل در راه استفاده وسیع از تانتال قیمت بسیار بالای این فلز است لذا از این فلز در جاهای حساس مثل وسایل اندازه گیری و یا در فرآیندهایی که خطر آلوده شدن محصول در اثرخوردگی وجود دارد استفاده می کنند.

ب-فلزات و آلیاژهای دسته دوم دارای مقاومت خوردگی کمی نسبت به فلزات دسته اول هستند و در شرایط خاصی به کاربرده میشوند. از فلزات این گروه می توان به مس و نیکل، مونل وتیتانیوم و همچنین فولادهای زنگ نزن  316  اشاره نمود.

فولادهای زنگ نزن 316  فقط در غلظتهای بسیارکم HCL  می توانند از خود مقاومت نشان دهند.

فلز تیتانیوم در مقایسه با فولاد زنگ نزن 316 مقاومت مطلوبی از خود نشان میدهد و خصوصا در محیط های کلردار اغلب این فلز را به آلیاژهای استنلس استیل ترجیه میدهند. تیتانیوم تا غلظت10% در درجه حرارت محیط مقاومت مطلوبی در برابر HCL دارد. برای آشنایی بیشتر با خواص فلز تیتانیوم به ذکرتوضیحاتی درباره آن می پردازیم.

تیتانیوم اولین بار بعنوان یک فلز مهندسی در1953، مورد استفاده قرار گرفت و از این جهت فلز جدیدی است. دارای استحکام بالایی بوده و وزن مخصوص آن 5/4 گرم بر سانتیمتر مکعب است که سنگینتر از آلومینیم و سبکتر از آهن است. علت استفاده از تیتانیوم بعنوان یک فلز مقاوم در برابر خوردگی این است که فلز بعلت داشتن  پوسته محافظ سطحی (TIO2) مقاومت خوبی در برابر مواد خورنده دارا می باشد.

تیتانیوم دارای سه ویژگی برجسته می باشد که باعث کاربرد آن در محیط های خورنده می شود. این سه خاصیت عبارتند از:

1) مقاومت خوردگی در محلولهای نمکی کلردار

2) مقاومت در برابر هیپوکلر و کلرین مرطوب

3) مقاومت در برابراسید نیتریک شامل اسیدهای دود کننده

نمکهایی مثلCUCL2 , Fecl3 که باعث حفره دار شدن اکثر فلزات و آلیاژها می گردند عملا باعث جلو گیری از خوردگی تیتانیوم میشوند. این فلز دراسید سولفوریک و اسید کلریدریک نسبتا خالص مقاوم نیست. همچنین تیتانیوم تاثیرگالوانیکی بسیارکمی نشان می دهد زیرا بسهولت غیر فعال میگردد. تیتانیوم در برابرکلر مرطوب مقاوم است ولی در مقابل کلرخشک مقاومت چندانی ندارد.

آلیاژ تیتانیوم با حدود 30% مولیبیدن مقاومت زیادی در برابراسید کلریدریک دارد. علیرغم تمام ویژگیهایی که آلیاژهای تیتانیوم دارا می باشند ولی به دو دلیل استفاده ازتیتانیوم دارای محدودیت می باشد.

1-ذوب وجوشکاری فلز تیتانیوم بایستی دراتمسفرخنثی انجام پذیرد در غیر اینصورت به دلیل جذب گاز ترد می شود .به همین دلیل این فلز در دماهای بالا بکار نمی رود.

2- فلز تیتانیوم در مقایسه با کربن استیل دارای قیمت بسیار بالایی است .

ج : فلزات موجود در این دسته را فلزاتی تشکیل می دهند که در برابر HCL  مقاومت چندانی ندارند و مثل آلومینیم، فولادهای زنگ نزن ساده کرم دار نوع  304  و چدن  و روی و منیزیم.

آلومینیم اگردرتماس با HCL قرار گیرد لایه اکسید محافظ آن به سرعت از بین رفته و به سرعت خورده می شود. فولادهای زنگ نزن 304 یا خورده می شوند و یا حفره دار می گردند.

غیر فلزات در مقایسه با فلزات مقاومت بسیار مطلوبی در برابر HCL  دارند و به طور وسیعی برای کار با آن بکار می روند غیر فلزاتی همچون لاستیکها و شیشه ها و چوب (گرافیت) در مخازن و لوله ها بصورت یک لایۀ محافظ عمل کرده و مانع ازتماس اسید با جدارۀ فلزی مخزن می گردند.