Inici / Enciclopèdia del coneixement de la indústria/ Contingut Quan s'utilitza un escalfador de titani de grau 2 per escalfar una solució d'acetat de sodi al 50% a 90 graus, quina és la impuresa màxima permesa d'àcid acètic (ppm) abans que l'evolució d'hidrogen iniciï la formació de butllofes?

Acetat de sodi (CH3COONa) 50% a 90 graus, per a tintura tèxtil i tampó. La solució és alcalina (pH 8-9). El pH es redueix per la impuresa de l'àcid acètic de la hidròlisi o la contaminació. A pH inferior a 5, el recobriment passiu de titani es torna inestable i el procés catòdic canvia de la reducció d'oxigen a l'evolució d'hidrogen. L'hidrogen atòmic pot entrar a la xarxa de titani i crear hidrogen molecular als buits interns, donant lloc a butllofes a la superfície. La impuresa màxima d'àcid acètic és de 500 ppm (0,05%) per evitar la formació de butllofes d'hidrogen. Per sobre d'aquest nivell el pH està<5 and blisters occur within 100–500 hours.

Mecanisme de formació de butllofes d'hidrogen en solucions d'acetat-

El procés catòdic en l'acetat de sodi alcalí és la reducció d'oxigen i no la formació d'àtoms d'hidrogen. L'àcid acètic fa baixar el pH: CH₃COOH → CH₃COO⁻ + H⁺. A pH < 5, la reacció d'evolució d'hidrogen 2H⁺ + 2e⁻ → H₂ s'afavoreix termodinàmicament. L'intermedi d'hidrogen atòmic (H) es forma a la superfície del titani. Una mica d'hidrogen atòmic es recombina en gas H_2, però una fracció es difon a la xarxa de titani. Els àtoms d'hidrogen es difonen a buits interns, inclusions o límits de gra i allí es recombinen per produir gas H_2. La pressió del gas s'acumula i es poden formar butllofes a la superfície i esclatar.

Blistering quantitatiu com a funció de la concentració d'àcid acètic

Les proves controlades en acetat de sodi al 50% a 90 graus durant 500 hores amb impuresa variable d'àcid acètic han establert el següent. A l'àcid acètic per sota de 100 ppm, el pH és de 8,5-9,0, no hi ha evolució d'hidrogen, no hi ha butllofes i la superfície és brillant. A 100-300 ppm, el pH és de 6,0 a 7,5, es pot produir traces d'hidrogen, però no hi ha butllofes evidents. 300-500 ppm 5.0-6.0 300-500 hores Ampolles minúscules ocasionals (<0.5 mm diameter) 1-5 per cm2 Blister density At 500–1,000 ppm the pH is 4.0–5.0, considerable blistering is observed with blister size 0.5–2 mm, blister density is 5–20 per cm² and blistering starts within 100–300 hours. Blistering occurs at concentrations above 1,000 ppm at pH levels below 4.0 with blister size greater than 2 mm, blister density greater than 20 per cm² and initiation of blistering in 50–150 hours.

Efecte de la temperatura i la concentració d'oxigen sobre el llindar d'ampolla

L'àcid acètic màxim admissible disminueix amb l'augment de la temperatura. L'àcid acètic admissible a 70 graus és de 1000 ppm (0,1 %). A 80 graus és de 750 ppm. 500 ppm a 90 graus. A 100 graus són 300 ppm. És de 150 ppm a 110 graus. El llindar també es veu afectat per la quantitat d'oxigen dissolt. A concentracions més baixes d'àcid acètic, es produeix ampolla en les solucions desaireades perquè no hi ha reducció d'oxigen per competir amb l'evolució d'hidrogen. Les solucions airejades (O2 > 5 ppm) augmenten l'àcid acètic permès en un 30-50%.

Guia per al control de la impuresa d'àcid acètic en l'escalfador d'acetat de sodi

Les concentracions màximes permeses d'àcid acètic per als escalfadors de titani de grau 2 en acetat de sodi al 50% a 90 graus es mostren a la taula següent per a diferents vides de servei i diferents ampolles permeses.

Desired Service Life (years) Maximum Allowable Acetic Acid (ppmExpected pH range Blistering potentialRecommended Action >5 <300 >6,0 Cap Cap 3–5 300–500 5.0–6,0 Baix Monitorització trimestral 1–3 500–800 4.5–5,0 ModeratNeutralitzar amb hidròxid de sodi<1 800-1000 4.0-4.5 High Purify solution
Not acceptable >1,000 <4.0 Severe Change solution
Enginyeria més enllà del control de l'àcid acètic

El grau de titani afectarà la resistència a les butllofes. El grau 7 (estabilitzat amb pal·ladi) és de 3 a 5 vegades més tolerant a l'àcid acètic perquè el pal·ladi catalitza la recombinació d'hidrogen, reduint així la quantitat d'hidrogen que entra al metall. El grau 12 proporciona una millora intermèdia. El gruix de la paret no evita la formació de butllofes, però les parets gruixudes poden agafar més butllofes abans de la fuita. Comproveu regularment el pH de la solució. Si el pH és inferior a 7, afegiu hidròxid de sodi per augmentar el pH. Llindar d'àcid acètic admissible. Manta de nitrogen per excloure l'oxigen. Un oxidant, com el nitrit de sodi (100 ppm), afegit, augmenta el llindar, afavorint la reducció d'oxigen sobre l'evolució d'hidrogen.

Desenvolupament d'una-especificació ben informada

En el cas d'un escalfador de titani de grau 2 que escalfa un 50% d'acetat de sodi a 90ºC, per oferir un marge de seguretat per sota del llindar de butllofes de 500 ppm, la impuresa de l'àcid acètic s'ha de mantenir per sota de 300 ppm. Comproveu el pH un cop per setmana. Si cau per sota de 7, afegiu hidròxid de sodi al 0,1 per cent per augmentar el pH. Quan l'àcid acètic sigui superior a 500 ppm, utilitzeu titani de grau 7 o afegiu un oxidant com ara 100 ppm de nitrit de sodi. Comproveu si hi ha butllofes a la superfície de l'escalfador durant el funcionament cada 3 mesos. Si es troba, neutralitzeu la solució i substituïu l'escalfador. L'enginyer ha de mantenir el nivell d'impuresa de l'àcid acètic per sota de 500 ppm per evitar l'ampolla d'hidrogen dels escalfadors de titani de grau 2 utilitzats en el servei d'acetat de sodi.