Главная / Энциклопедия отраслевых знаний / Содержание Когда титановый нагреватель класса 2 используется для нагревания 50% раствора ацетата натрия до 90 градусов, какова максимально допустимая примесь уксусной кислоты (ppm) до того, как выделение водорода приведет к образованию пузырей?

Ацетат натрия (CH3COONa) 50% при 90 градусах, для крашения текстиля и буфера. Раствор щелочной (рН 8–9). Уровень pH снижается из-за примеси уксусной кислоты в результате гидролиза или загрязнения. При pH ниже 5 пассивное покрытие из титана становится нестабильным и катодный процесс меняется с восстановления кислорода на выделение водорода. Атомарный водород может проникнуть в решетку титана и создать молекулярный водород во внутренних зазорах, что приведет к образованию пузырей на поверхности. Максимальная примесь уксусной кислоты составляет 500 ppm (0,05%), чтобы предотвратить образование водородных пузырей. Выше этого уровня pH<5 and blisters occur within 100–500 hours.

Водородное образование пузырей в ацетатных растворах-Механизм

Катодный процесс в щелочном ацетате натрия представляет собой восстановление кислорода, а не образование атомов водорода. Уксусная кислота понижает pH: CH₃COOH → CH3COO⁻ + H⁺. При pH < 5 термодинамически выгодна реакция выделения водорода 2H⁺ + 2e⁻ → H2. На поверхности титана образуется промежуточный атомарный водород (H). Некоторая часть атомарного водорода рекомбинируется в газ H_2, но часть диффундирует в решетку титана. Атомы водорода диффундируют во внутренние зазоры, включения или границы зерен и там рекомбинируют с образованием газа H_2. Давление газа возрастает, и на поверхности могут образоваться и лопнуть волдыри.

Количественное образование пузырей как функция концентрации уксусной кислоты

Контролируемые испытания в 50% ацетате натрия при температуре 90 градусов в течение 500 часов с переменной примесью уксусной кислоты установили следующее. При содержании уксусной кислоты ниже 100 ppm pH составляет 8,5-9,0, выделения водорода нет, пузырей нет, поверхность блестящая. При 100–300 ppm pH составляет 6,0–7,5, может наблюдаться выделение следов водорода, но без видимых пузырей.. 300-500 ppm 5.0-6.0 300-500 часов. Случайные крошечные волдыри (<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.

Влияние температуры и концентрации кислорода на порог образования пузырей

Максимально допустимая уксусная кислота падает с повышением температуры. Допустимая концентрация уксусной кислоты при 70 градусах составляет 1000 ppm (0,1%). При 80 градусах это 750 ppm. 500 ppm при 90 градусах. При 100 градусах это 300ppm. Это 150 частей на миллион при 110 градусах. На порог также влияет количество растворенного кислорода. При более низких концентрациях уксусной кислоты в деаэрированных растворах происходит образование пузырей, поскольку восстановление кислорода не конкурирует с выделением водорода. Аэрированные растворы (O2 > 5 ppm) увеличивают разрешенную уксусную кислоту на 30–50%.

Руководство по контролю примесей уксусной кислоты в нагревателе ацетата натрия

Предельно допустимые концентрации уксусной кислоты для титановых нагревателей Grade 2 в 50% ацетате натрия при 90 градусах указаны в следующей таблице для разных сроков службы и разного допустимого вздутия.

Desired Service Life (years) Maximum Allowable Acetic Acid (ppmExpected pH range Blistering potentialRecommended Action >5 <300 >6,0 Нет Нет 3–5 300–500 5.0–6,0 Низкая Ежеквартальный мониторинг 1–3 500–800 4.5–5,0 Умеренная Нейтрализовать гидроксидом натрия<1 800-1000 4.0-4.5 High Purify solution
Not acceptable >1,000 <4.0 Severe Change solution
Инженерное дело за пределами контроля уксусной кислоты

Марка титана влияет на устойчивость к вздутию. Марка 7 (стабилизированная палладием) в 3–5 раз более устойчива к уксусной кислоте, поскольку палладий катализирует рекомбинацию водорода, тем самым снижая количество водорода, попадающего в металл. 12 класс обеспечивает промежуточное улучшение. Толщина стенок не предотвращает образование пузырей, однако на толстых стенках может образоваться больше пузырей до протечки. Регулярно проверяйте pH раствора. Если pH ниже 7, добавьте гидроксид натрия, чтобы повысить pH. Допустимый порог уксусной кислоты. Азотная подушка для исключения кислорода. Добавление окислителя, такого как нитрит натрия (100 частей на миллион), повышает порог, способствуя восстановлению кислорода за счет выделения водорода.

Разработка-информированной спецификации

В случае титанового нагревателя класса 2, нагревающего 50% ацетат натрия при температуре 90°C, чтобы обеспечить запас безопасности ниже порога образования пузырей в 500 ppm, содержание примеси уксусной кислоты должно поддерживаться на уровне ниже 300 ppm. Проверяйте pH раз в неделю. Если показатель падает ниже 7, добавьте 0,1% гидроксида натрия, чтобы повысить pH. Если концентрация уксусной кислоты превышает 500 ppm, используйте титан класса 7 или добавьте окислитель, например, 100 ppm нитрита натрия. Проверяйте наличие вздутий на поверхности обогревателя во время работы каждые 3 месяца. В случае обнаружения нейтрализовать раствор и заменить нагреватель. Инженер должен поддерживать уровень примесей уксусной кислоты ниже 500 частей на миллион, чтобы предотвратить образование водородных вздутий на титановых нагревателях класса 2, используемых при работе с ацетатом натрия.