टाइटेनियम ट्यूब बंडल हीटर में पेपर ब्लीचिंग के लिए 4% सोडियम क्लोरेट सॉल्यूशन को 60 डिग्री पर प्रीहीट करना, क्लोरेट अपघटन दर (टाइटेनियम सतह द्वारा उत्प्रेरित) स्थानीय तापमान को कैसे बढ़ाती है और संक्षारण को तेज करती है?

टाइटेनियम 80 डिग्री पर 4% सोडियम क्लोरेट (NaClO3) में क्लोरेट के टूटने को उत्प्रेरित करता है: 4NaClO3 → 3NaClO4 + NaCl + O2। यह टूटना ऊष्माक्षेपी होता है और 80-100 kJ/मोल क्लोरेट छोड़ता है। कम प्रवाह वेग पर टाइटेनियम की सतह पर 5 से 15 डिग्री का स्थानीय ताप देखा जाता है। बढ़ा हुआ स्थानीय तापमान क्लोरेट अपघटन के साथ-साथ टाइटेनियम संक्षारण को भी तेज करता है, जिससे एक सकारात्मक प्रतिक्रिया लूप स्थापित होता है। संक्षारण दर 80 डिग्री पर 0.05 मिमी प्रति वर्ष से बढ़कर 95 डिग्री पर 0.15-0.30 मिमी प्रति वर्ष हो जाती है।

क्लोरेट और थर्मल के अपघटन की क्रियाविधि दूर भागें

टाइटेनियम की सतह क्लोरेट के परक्लोरेट और क्लोराइड में अपघटन को उत्प्रेरित करती है। प्रतिक्रिया दर अरहेनियस है। प्रत्येक 10C के लिए, दर दोगुनी हो जाती है। उत्पन्न गर्मी स्थानीय तापमान बढ़ाती है और इस प्रकार प्रतिक्रिया को तेज करती है। स्थिर या कम प्रवाह वाली स्थितियों में, गर्मी नष्ट नहीं होती है, जिससे तापमान में स्थानीय वृद्धि होती है। अधिक तापमान से क्लोरेट और गठित क्लोराइड द्वारा टाइटेनियम के क्षरण की दर भी बढ़ जाती है।

मात्रात्मक क्लोरेट अपघटन और तापमान वृद्धि बनाम प्रवाह वेग

500 घंटों के लिए 80 डिग्री (थोक तापमान) पर 4% NaClO3 में नियंत्रित परीक्षण ग्रेड 2 टाइटेनियम के लिए निम्नलिखित स्थापित करता है। स्थानीय तापमान में वृद्धि 10-20 डिग्री है, क्लोरेट टूटने की दर 2-5 ग्राम/एम2एच है, और 0 मीटर/सेकंड (स्थिर) के प्रवाह वेग पर संक्षारण की दर 0.30-0.60 मिमी/वर्ष है। वृद्धि 5-12 डिग्री, टूटने की दर 1-3 ग्राम/घनघंटा और संक्षारण दर 0.20-0.40 मिमी प्रति वर्ष 0.1 मी/से. है। 0.5 मीटर/सेकेंड पर वृद्धि 2-5 डिग्री है, अपघटन दर 0.5-1.5 ग्राम/एम2·एच है और संक्षारण दर 0.12-0.25 मिमी प्रति वर्ष है। 1.0 मीटर/सेकंड पर वृद्धि 1-2 डिग्री है, टूटने की दर 0.2-0.5 ग्राम/मीटर 2 घंटा है और संक्षारण दर 0.08-0.15 मिमी प्रति वर्ष है। 2.0 मीटर/सेकेंड पर वृद्धि 0-1 डिग्री, टूटने की दर 0.1-0.3 ग्राम/घनघंटा और संक्षारण दर 0.05-0.10 मिमी/वर्ष है।

समय-निर्भर तापीय भगोड़ा गतिशीलता

अनियंत्रित, फीडबैक लूप थर्मल रनवे को ट्रिगर कर सकता है। समय पर 0 घंटे, थोक तापमान 80 डिग्री और प्रवाह वेग 0.1 मीटर/सेकेंड, सतह का तापमान 85 डिग्री है, संक्षारण दर 0.10 मिमी/वर्ष है, और अपघटन दर 0.5 ग्राम/एम2·एच है। 100 घंटों के बाद, सतह का तापमान 90 डिग्री तक बढ़ जाता है, संक्षारण दर 0.15 मिमी/वर्ष तक बढ़ जाती है, और अपघटन दर 0.8 ग्राम/एम2·एच तक बढ़ जाती है। 200 घंटे में सतह का तापमान 95 डिग्री तक पहुँच जाता है। संक्षारण दर 0.22 मिमी/वर्ष है और अपघटन दर 1.2 ग्राम/मीटर 2·घंटा है। 500 घंटों में सतह का तापमान 105 डिग्री है, संक्षारण दर 0.35 मिमी/वर्ष है और टूटने की दर 2.0 ग्राम/एम2एच है। 1000 घंटों में सतह का तापमान 120 डिग्री है, संक्षारण दर 0.60 मिमी/वर्ष है और अपघटन दर 3.5 ग्राम/एम2.एच है।

क्लोरेट हीटर प्रवाह वेग और तापमान नियंत्रण गाइड

निम्न तालिका 80 डिग्री सेल्सियस पर 4% सोडियम क्लोरेट में ग्रेड 2 टाइटेनियम हीटरों के लिए अनुशंसित न्यूनतम प्रवाह वेग और अधिकतम स्वीकार्य तापमान वृद्धि देती है।

वांछित संक्षारण दर (मिमी/वर्ष) न्यूनतम प्रवाह वेग (एम/एस) अपेक्षित स्थानीय तापमान वृद्धि (डिग्री) अधिकतम सतह तापमान (डिग्री) अनुशंसित कार्रवाई<0.10 >1.5 <2 <820.10–0.15 1.0–1.5 2–4 82–84 OK 0.15–0.25 0.5–1.0 4–8 84–88 Watch temperature 0.25–0.35 0.2–0.5 8–15 88–95 Speed up flow0.35 <0.2 >15 >95 पुन: -डिज़ाइन प्रणाली
प्रवाह दर नियंत्रण से परे इंजीनियरिंग

The rate of catalytic breakdown depends on the quality of titanium. The Grade 7 catalyst was as active as the Grade 2 catalyst. Activity is slightly lower for Grade 12. Wall thickness offers a corrosion allowance . A 2.0 mm wall with 0.20 mm per year corrosion will last 10 years . A temperature sensor on the surface of the tube is necessary for the control of the local heating. If the surface temperature is >90 डिग्री, क्लोरेट सांद्रता कम करें या प्रवाह वेग बढ़ाएँ। सोडियम डाइक्रोमेट (100 पीपीएम) जैसा अवरोधक टूटने की दर को 50-70% तक कम कर देता है।

एक सूचित विशिष्टता तैयार करना:

80 डिग्री पर 4% सोडियम क्लोरेट को प्रीहीट करने वाले टाइटेनियम ट्यूब बंडल हीटर के लिए, अत्यधिक स्थानीय तापमान वृद्धि और प्रति वर्ष 2 डिग्री और 0.10 मिमी की संक्षारण दर को रोकने के लिए प्रवाह वेग 1.5 मीटर/सेकंड से ऊपर रखा जाना चाहिए। हीटर का तापमान मापने के लिए उसमें एक सतह थर्मोकपल फिट करें। यदि तापमान 85C से ऊपर चला जाए, तो परिसंचरण पंप चालू कर दें। मौजूदा थर्मल रनअवे हीटरों के लिए ब्रेकडाउन अवरोधक के रूप में सोडियम डाइक्रोमेट (100 पीपीएम) जोड़ें। प्रवाह वेग नियंत्रण और तापमान निगरानी क्लोरेट टूटने के कारण थर्मल पलायन और संक्षारण त्वरण को रोकती है।