90 डिग्री पर 25% सोडियम हाइड्रॉक्साइड में, सिलिका (SiO₂) टाइटेनियम के साथ प्रतिक्रिया करके सोडियम टाइटेनेट (Na₂TiO₃) और सोडियम सिलिकेट स्केल बनाता है। इन पैमानों में टाइटेनियम के लिए 21.9 W/m·K की तुलना में 0.5-1.5 W/m·K की बहुत कम तापीय चालकता है। इंसुलेटिंग स्केल निर्माण को रोकने के लिए अधिकतम स्वीकार्य सिलिका सांद्रता 50 पीपीएम है। 50 पीपीएम से ऊपर, स्केल की मोटाई 500 घंटों के भीतर 0.1 मिमी से अधिक हो जाती है, जिससे महत्वपूर्ण गर्मी हस्तांतरण हानि होती है। प्रतिक्रिया के माध्यम से स्केल बनता है: TiO₂ + 2NaOH + SiO₂ → Na₂TiO₃ + Na₂SiO₃ + H₂O।

सोडियम टाइटेनेट स्केल निर्माण का तंत्र

कास्टिक घोल में 90 डिग्री पर, टाइटेनियम एक पतली TiO₂ निष्क्रिय परत बनाता है। सिलिका सिलिकेट आयनों (SiO₃²⁻) के रूप में घुल जाता है। सिलिकेट और टाइटेनेट प्रतिक्रिया करके मिश्रित सोडियम टाइटेनेट सिलिकेट स्केल बनाते हैं। पैमाना मौजूदा पैमाने के माध्यम से Ti⁴⁺ और Si⁴⁺ के प्रसार से बढ़ता है। एक बार बन जाने के बाद, पैमाना कठोर, चिपका हुआ और रोधक होता है। टाइटेनियम बेस मेटल पर हमला किए बिना एसिड सफाई द्वारा स्केल को हटाया नहीं जा सकता है।

सिलिका सांद्रण के कार्य के रूप में मात्रात्मक पैमाने का निर्माण

500 घंटों में 90 डिग्री पर 25% NaOH में नियंत्रित परीक्षण ने ग्रेड 2 टाइटेनियम के लिए निम्नलिखित स्थापित किया है। 0 पीपीएम सिलिका पर, स्केल की मोटाई 0 µm है, स्केल संरचना कोई नहीं है, और गर्मी हस्तांतरण में कमी 0% है। 10 पीपीएम सिलिका पर, स्केल की मोटाई 5-15 µm है, संरचना सोडियम सिलिकेट है, और गर्मी हस्तांतरण में कमी 2-5% है। 25 पीपीएम पर, मोटाई 15-40 µm है, संरचना मिश्रित सिलिकेट/टाइटेनेट है, और कमी 5-15% है। 50 पीपीएम पर, महत्वपूर्ण सीमा, मोटाई 40-80 µm है, संरचना सोडियम टाइटेनेट प्रमुख है, और कमी 15-30% है। 100 पीपीएम पर, मोटाई 80-150 µm है, संरचना मोटी टाइटेनेट है, और कमी 30-50% है। 250 पीपीएम पर, मोटाई 150-300 µm है, संरचना भारी पैमाने की है, और कमी 50-70% है।

सिलिका सहनशीलता पर तापमान और NaOH एकाग्रता का प्रभाव

बढ़ते तापमान और NaOH सांद्रता के साथ अधिकतम स्वीकार्य सिलिका सांद्रता कम हो जाती है। 70 डिग्री और 25% NaOH पर, स्वीकार्य सिलिका<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.

सिलिका नियंत्रण और स्केल रोकथाम गाइड

निम्नलिखित तालिका 90 डिग्री पर 25% NaOH में ग्रेड 2 टाइटेनियम हीटर के लिए अधिकतम स्वीकार्य सिलिका एकाग्रता और कार्यों के लिए सिफारिशें प्रदान करती है।

सिलिका सांद्रण नियंत्रण से परे इंजीनियरिंग

टाइटेनियम ग्रेड स्केल गठन को नहीं रोकता है लेकिन ग्रेड 7 स्केल संक्षारण प्रतिरोध के तहत बेहतर है। दीवार की मोटाई गर्मी हस्तांतरण भत्ता प्रदान करती है; एक मोटी दीवार की आधार रेखा ΔT अधिक होती है, इसलिए किसी दिए गए पैमाने की मोटाई के लिए प्रतिशत में कमी थोड़ी कम होती है। ट्यूब की सतह की फिनिश स्केल आसंजन को प्रभावित करती है; इलेक्ट्रोपॉलिश सतहें (0.3 µm से नीचे Ra) आसानी से स्केल हटाने की अनुमति देती हैं। सिलिका संदूषण से बचने के लिए कास्टिक मेक अप के लिए विआयनीकृत पानी का उपयोग किया जाना चाहिए। एक कटियन एक्सचेंज सॉफ़्नर सिलिका को हटा देता है। निलंबित सिलिका कणों को हटाने के लिए कास्टिक घोल को 1 माइक्रोन फिल्टर के माध्यम से फ़िल्टर किया जाना चाहिए।

एक सूचित विशिष्टता बनाना

90 डिग्री पर 25% NaOH में ग्रेड 2 टाइटेनियम हीटर के लिए, 50 पीपीएम स्केलिंग सीमा के नीचे सुरक्षा मार्जिन प्रदान करने के लिए 20 पीपीएम से नीचे सिलिका एकाग्रता बनाए रखें। मेकअप के लिए विआयनीकृत पानी का उपयोग करें और वर्णमिति विश्लेषण द्वारा सिलिका की साप्ताहिक निगरानी करें। यदि सिलिका 30 पीपीएम से अधिक है, तो कास्टिक घोल को विआयनीकृत पानी से पतला करें या इसे पूरी तरह से बदल दें। सिलिका स्केल वाले मौजूदा हीटरों के लिए, स्केल को नायलॉन ब्रश से यांत्रिक रूप से हटा दें; सफाई के लिए एचएफ या एचसीएल का उपयोग न करें। 30 पीपीएम से नीचे सिलिका सांद्रता को नियंत्रित करके, इंजीनियर गर्म कास्टिक सेवा में इंसुलेटिंग सोडियम टाइटेनेट स्केल के गठन को रोकता है।