Koja je maksimalna dozvoljena koncentracija silicijum dioksida (Ppm) u 25% rastvoru natrijum hidroksida na 90 stepeni da bi se sprečilo stvaranje kamenca natrijum titanata koji izoluje cijev titanijumskog grejača stepena 2?
Ostavi poruku
U 25% natrijum hidroksidu na 90 stepeni, silicijum (SiO₂) reaguje sa titanijumom da bi se formirao natrijum titanat (Na₂TiO₃) i natrijum silikatne ljuske. Ove vage imaju veoma nisku toplotnu provodljivost od 0,5–1,5 W/m·K, u poređenju sa 21,9 W/m·K za titanijum. Maksimalna dozvoljena koncentracija silicijum dioksida za sprečavanje stvaranja izolacionog kamenca je 50 ppm. Iznad 50 ppm, debljina kamenca prelazi 0,1 mm u roku od 500 sati, uzrokujući značajan gubitak toplote. Kamenac se formira reakcijom: TiO₂ + 2NaOH + SiO₂ → Na₂TiO₃ + Na₂SiO₃ + H₂O.
Mehanizam formiranja kamenca natrijum-titanata
Na 90 stepeni u kaustičnom rastvoru, titanijum formira tanak TiO₂ pasivni sloj. Silicijum se rastvara u obliku silikatnih jona (SiO₃²⁻). Silikat i titanat reaguju i formiraju mješovitu ljusku natrijum titanata-silikata. Skala raste difuzijom Ti⁴⁺ i Si⁴⁺ kroz postojeću skalu. Jednom formirana, ljuska je tvrda, prianjajuća i izolirajuća. Kamenac se ne može ukloniti kiselim čišćenjem bez napada na osnovni metal titanijuma.
Formiranje kvantitativne skale kao funkcija koncentracije silicijum dioksida
Kontrolisanim ispitivanjem u 25% NaOH na 90 stepeni tokom 500 sati utvrđeno je sledeće za titanijum stepena 2. Pri 0 ppm silicijum-dioksida, debljina skale je 0 µm, sastav kamenca je nikakav, a smanjenje prijenosa topline je 0%. Pri 10 ppm silicijum dioksida, debljina skale je 5–15 µm, sastav je natrijum silikat, a smanjenje prenosa toplote je 2–5%. Pri 25 ppm, debljina je 15–40 µm, sastav je miješan silikat/titanat, a redukcija je 5–15%. Pri 50 ppm, kritičnom pragu, debljina je 40–80 µm, sastav je dominantan natrijum titanat, a redukcija je 15–30%. Pri 100 ppm, debljina je 80-150 µm, sastav je gusti titanat, a redukcija je 30-50%. Pri 250 ppm, debljina je 150–300 µm, sastav je teška skala, a redukcija je 50–70%.
Utjecaj temperature i koncentracije NaOH na toleranciju silicijum dioksida
Maksimalna dozvoljena koncentracija silicijum dioksida opada sa povećanjem temperature i koncentracije NaOH. Na 70 stepeni i 25% NaOH, dozvoljeni silicijum za<0.1 mm scale is 100 ppm, and the recommended maximum is 75 ppm. At 80°C, the allowable is 75 ppm, and the recommended is 50 ppm. At 90°C, the allowable is 50 ppm, and the recommended is 30 ppm. At 100°C, the allowable is 30 ppm, and the recommended is 20 ppm. At 110°C, the allowable is 20 ppm, and the recommended is 10 ppm. At 50% NaOH and 90°C, the allowable silica is 25 ppm.
Vodič za kontrolu silicijevog dioksida i prevenciju kamenca
Sljedeća tabela daje preporuke za maksimalnu dozvoljenu koncentraciju silicijum dioksida i djelovanje za grijače titanijuma stepena 2 u 25% NaOH na 90 stepeni.
| Izmjerena koncentracija silicijum dioksida (ppm) | Očekivana debljina skale nakon 500 sati (µm) | Smanjenje prijenosa topline (%) | Preporučena radnja |
|---|---|---|---|
| <20 | <20 | <5 | Nema |
| 20–30 | 20–40 | 5–10 | Pratiti mjesečno |
| 30–50 | 40–80 | 10–20 | Razrijedite ili filtrirajte otopinu |
| 50–75 | 80–120 | 20–35 | Zamijenite rješenje |
| 75–100 | 120–180 | 35–50 | Hitna zamjena |
| >100 | >180 | >50 | Nije prihvatljivo |
Inženjering izvan kontrole koncentracije silicijevog dioksida
Kvalitet titanijuma ne sprečava stvaranje kamenca, ali stepen 7 ima bolju otpornost na koroziju ispod{1}}skale. Debljina stijenke omogućava prijenos topline; deblji zid ima višu osnovnu liniju ΔT, tako da je postotak smanjenja za datu debljinu skale nešto manji. Završna obrada površine cijevi utiče na prianjanje kamenca; elektropolirane površine (Ra ispod 0,3 µm) omogućavaju lakše uklanjanje kamenca. Dejoniziranu vodu treba koristiti za kaustičnu šminku-kako bi se izbjegla kontaminacija silicijum dioksidom. Omekšivač kationske izmjene uklanja silicijum dioksid. Kaustičnu otopinu treba filtrirati kroz filter od 1 µm kako bi se uklonile suspendirane čestice silicijum dioksida.
Izrada informirane specifikacije
Za grijač od titanijuma stepena 2 u 25% NaOH na 90 stepeni, održavajte koncentraciju silicijum dioksida ispod 20 ppm da biste obezbedili sigurnosnu marginu ispod praga skaliranja od 50 ppm. Koristite dejoniziranu vodu za šminkanje-i kontrolirajte silicijum svake sedmice kolorimetrijskom analizom. Ako silicijum prelazi 30 ppm, razrijedite kaustičnu otopinu dejoniziranom vodom ili je u potpunosti zamijenite. Za postojeće grijače sa silicijumskom skalom, uklonite kamenac mehanički najlonskom četkom; nemojte koristiti HF ili HCl za čišćenje. Kontrolišući koncentraciju silicijum dioksida ispod 30 ppm, inženjer sprečava stvaranje izolacionog kamenca natrijum-titanata u toploj kaustičkoj upotrebi.
