Kako eliminirati stagnacijsku koroziju zračnih mjehurića na titanskim grijaćim cijevima u zatvorenim rezervoarima za fermentaciju

# Dokument: Tehnički broj artikla. 68 ## Naslov: Metode za sprječavanje stagnacije zračnih mjehurića i korozije na titanijumskim grijaćim cijevima u zatvorenim posudama za fermentaciju Kada se zagrije, otopljeni zrak će se odvojiti u male mjehuriće u posudama za fermentaciju koje su potpuno zatvorene. Gasna-tečnost dvofazna stagnirajuća zona se formira kada se ove kapljice prianjaju na vanjski zid titanijumskih grijaćih cijevi tokom dužeg perioda. Kontinuirani tekući film neophodan za samo-popravku pasivnog filma titanijum dioksida uništava ovo jedinstveno mikrookruženje, koje indukuje lokalizovanu koncentrisanu pitting koroziju. Ova korozija se često manifestira na gornjoj polovici tijela cijevi i na vrhu sklopova grijanja s prirubnicama. Ovaj članak pruža sveobuhvatnu analizu mehanizma korozije zbog stagnacije mjehurića i pruža sveobuhvatan skup rješenja za konstrukcijski dizajn i prilagođavanje rada kako bi se fundamentalno eliminisale opasnosti od zadržavanja mjehurića. ## 1. Mehanizam korozije za ustajale mehuriće vazduha na titanijumskim površinama 1. Nepotpuna popravka pasivnog filma je posledica povremenog snabdevanja kiseonikom. Otopljeni kiseonik u tečnoj fazi izoluje se iz područja pokrivenog mjehurićima{12}}. Dotični pasivni film TiO₂ ne može se napuniti kisikom kako bi zacijelio ogrebotine i istanjena područja. Zid cijevi{15}}prekriven tekućinom je netaknuta katoda-bogata kisikom, dok područje prekriveno mjehurićima-postaje aktivna anoda s nedostatkom kisika-što dovodi do samo{19}}galvanske korozije na istoj titanijumskoj cijevi. Ciklus za ciklusom, korozione pukotine nastavljaju da se šire prema dolje. 2. Obogaćivanje koncentracije otopljene tvari na rubovima mjehurića Gas-tečnost granica mjehurića je mjesto kontinuiranog isparavanja tekućine. Kao rezultat, organska kiselina, hlorid i šećerne supstance talože se i akumuliraju duž prstena mjehurića, što rezultira stvaranjem visoko koncentrisane mikrozone koja je vrlo korozivna. Ova mikrozona ubrzava lokalizirano jetkanje matrice. 3. Pasivni film doživljava lomove termičkog stresa koji se naizmjenično mijenjaju između suhih i vlažnih uvjeta. Periodična izmjena kontakta suhog plina i uranjanja vlažne tekućine na površinu cijevi uzrokovana je ekspanzijom i kontrakcijom mjehurića kao odgovor na temperaturne fluktuacije. Guste mikropukotine nastaju ponavljanom primjenom vlačnog i tlačnog naprezanja na krhki pasivni film, koji zauzvrat stvara kanale za prodiranje korozivnih jona. ## 2. Primarni faktori koji doprinose stagnaciji mjehurića 1. Raspored instalacije cijevi za grijanje je nerazuman. Najteži scenario akumulacije mehurića uključuje horizontalnu ugradnju dugih titanijumskih grejnih cevi. Mjehurići se penju i nakupljaju na gornjem luku cijevi, čineći ih nesposobnim da pobjegnu. Mjehurići koji se izdižu iznad sklopa također su zarobljeni cijevima koje su postavljene preblizu vrhu rezervoara. 2. Neadekvatna brzina protoka srednje cirkulacije Mikromjehurići nastali zagrijavanjem ne mogu se ukloniti statičkim ili niskim-protokom tekućine. Efekat ribanja na površini cijevi se gubi kada je brzina protoka manja od 0,6 m/s. 3. Gustina površinske snage koja je prevelika Kapacitet protoka tekućine za transport mjehurića značajno je premašen velikim toplinskim opterećenjem, koje trenutno stvara veliki broj malih mjehurića pare, što rezultira kumulativnim pokrivanjem mjehurića{4} mjehurića{39} statički rad u zatvorenoj posudi U nedostatku kontinuirane cirkulacije aeracije, otopljeni plin se ne može ispuštati iz sistema, a novi mjehurići se kontinuirano odvajaju tokom zagrijavanja. 5. Slijepe površine za hvatanje mjehurića se formiraju udubljenim ojačanjem zavara i prazninama između PTFE nosača i lokalnih mrtvih zidova cijevi. Ova područja su mjesta gdje se mali mjehurići nakupljaju i spajaju u velike trajne zračne džepove. ## 3. Optimizacija strukturalnog dizajna kako bi se spriječilo zadržavanje mjehurića 1. Povećajte nagib instalacije cijevi za grijanje. Titanijumske grejne cevi moraju biti postavljene sa nagibom od 10 stepeni do 15 stepeni nagore od kraja prirubnice do slobodnog kraja; Horizontalni raspored je zabranjen. Mjehurići se penju na površinu tečnosti rezervoara radi pražnjenja klizeći duž kosih površina cijevi do slobodnog kraja. Vertikalni raspored cijevi je optimalan izbor za male{51}}kontejnere, jer praktično eliminiše nakupljanje mjehurića{52}} Proširite razmak između vrha rezervoara i snopova cijevi. Vertikalna udaljenost između vrha grupe cijevi za grijanje i minimalnog nivoa radne tekućine ne smije biti manja od 300 mm, osiguravajući da ima dovoljno prostora za izlazak mjehurića prema gore. 3. Kontaktne površine zavara i potpore su polirane do glatke završne obrade. Izbrusiti sve zavarene šavove do glatkog prijelaza luka bez izbočenog pojačanja; odaberite PTFE nosače sa širokim-površinskim oblikom luka kako biste spriječili konkavne praznine koje hvataju mjehuriće. 4. Instalirajte pregrade za vođenje protoka oko cijevi za grijanje. Da biste stvorili spiralni protok tekućine za ribanje oko stijenke cijevi, postavite preusmjerne ploče na uzvodnu stranu snopa cijevi. Ovo će kontinuirano uklanjati pričvršćene mikromjehuriće. ## 4. Standardizirana kontrola rada kako bi se minimiziralo stvaranje i zadržavanje mjehurića 1. Regulacija razumne površinske gustine snage Kako bi se smanjila količina grijaćih-razdvojenih mikromehurića, gustina snage zatvorenih rezervoara za fermentaciju je smanjena za 20% u poređenju sa otvorenim rezervoarima, prema}standardnom dizajnu visokog opterećenja{66} srednjeg opterećenja{66} brzina cirkulacije najmanje 1,0 m/s. Prije zagrijavanja, aktivirajte cirkulacionu pumpu kako biste osigurali formiranje stabilne tekućine; važno je izbjeći jedno statičko grijanje bez cirkulacije. 3. Kontinuirano lagano prozračivanje tokom uzgoja na konstantnoj temperaturi Promocija ukupnog miješanja tekućine, ispuštanje prezasićenog otopljenog plina iz spremnika i smanjenje novih taloženja mjehurića na zidu cijevi su olakšani tragovima aeracije komprimovanog zraka Da bi se spriječio trenutni porast temperature komprimovanog zraka{71} mjehuriće kao rezultat naglog povećanja temperature, preporučuje se da se proces grijanja odvija brzinom manjom od ili jednakom 3 stepena/min tokom faze pokretanja. 5. Konstantno ispuhivanje rezervoara tokom održavanja Da bi se smanjila zasićenost rastvorenog gasa u medijumu i ispuštanje akumuliranog gasa u gornjem delu rezervoara, izduvni ventil rezervoara treba otvoriti na svaka tri 10 dana{7} izduvni ventil{7} ## 5. Inspekcija korozije sa stagnacijom mjehura i tehnika prosuđivanja Po završetku održavanja pražnjenja rezervoara, upotrijebite jako svjetlo da pregledate površinu cijevi: - Tipična karakteristika: tamno siva zona korozije u obliku prstena, raspoređena na gornjem polukrugu vodoravnih dugih cijevi,{8} staza. - Ispitivanje elektrohemijskog potencijala: Potencijal pokrivene površine mjehurića je 80-120 mV niži od donjeg područja uranjanja u tekućinu iste cijevi, što ukazuje na ozbiljno oštećenje pasivnog filma. - Ultrazvučno mjerenje debljine: Gubitak debljine stijenke gornjeg luka je znatno veći od gubitka debljine stijenke dna cijevi.|Izvor opasnosti od stagnacije mjehura|Ciljana mjera eliminacije|Core Effect|| ----|----|----|| Horizontalni raspored cijevi za hvatanje mjehurića|Instalirajte cijevi s nagibom od 10 do 15 stupnjeva prema gore ili vertikalnim rasporedom|Mjehurići klize i izlaze bez dugotrajnog vezivanja za površinu|Nizak protok tečnosti ne može ukloniti mikromehuriće|Održavajte cirkulaciju od 1,0 m/s ili više i instalirajte pregrade za vođenje protoka.|Kontinuirano tečno ribanje eliminira novonastale sitne mjehuriće.|Taloženje mase mjehurića velike gustine snage.|Smanjite površinsku gustinu snage za 20% za zatvorene rezervoare.|Suzbijanje trenutnog odvajanja mjehurića velikih razmjera.|Statički zatvoreni rezervoar prezasićenog otopljenog gasa.|Kontinuirana mikro-aeracija + redovno ispuštanje iz rezervoara.|Smanjite sadržaj otopljenog plina kako biste smanjili stvaranje mjehurića.|Mehur u zavaru/podpornom razmaku Dvofazne mikrozone sa nedostatkom kiseonika gas-tečnost formiraju ustajali zračni džepovi na titanijumskim grejnim cevima, što dovodi do samogalvanske lokalizovane piting korozije. Kako bi se spriječilo dugotrajno pričvršćivanje mjehurića na zid cijevi, osnovno rješenje se sastoji od kosog strukturalnog rasporeda cijevi, brzog cirkulacijskog ribanja, dizajna s malim toplinskim opterećenjem i kontinuiranog rada aeracije. Pravovremeno otkrivanje ranih mjehurastih defekta korozije i sprječavanje kvara titanijumskih grijaćih cijevi kroz zid može se postići redovnim vizualnim pregledom i potencijalnim testiranjem tokom održavanja.