मोनोक्लोरोएसेटिक एसिड को 120 डिग्री पर गर्म करते समय, पैलेडियम सामग्री के बावजूद टाइटेनियम ग्रेड 7 110 डिग्री से ऊपर अनुपयुक्त क्यों है?

मोनोक्लोरोएसिटिक एसिड (MCA, ClCH2COOH) एक मध्यवर्ती रसायन है जिसका उपयोग कार्बोक्सिमिथाइलसेलुलोज, सर्फेक्टेंट और दवाओं के संश्लेषण में किया जाता है। एमसीए एक क्लोरीन प्रतिस्थापन के साथ एक शक्तिशाली कार्बनिक अम्ल (पीकेए 2.85) है, जो एसिटिक एसिड की तुलना में अधिक आक्रामक है। हीटिंग एमसीए को अक्सर टाइटेनियम ग्रेड 7 (टीआई - 0.15 पीडी) में पैलेडियम के साथ किया जाता है क्योंकि इसका एसिड कम करने पर सकारात्मक प्रभाव पड़ता है। हालाँकि, मोनोक्लोरोएसेटिक एसिड (MCA) में एक विशेष कठिनाई होती है, क्लोरीन परमाणु 110 डिग्री से ऊपर के तापमान पर लचीला होता है और मोनोक्लोरोएसेटिक एसिड हाइड्रोक्लोरिक एसिड और अन्य क्लोरीनयुक्त प्रजातियों को उत्पन्न करने के लिए विघटित हो जाता है। ग्रेड 7 की पैलेडियम सामग्री की उपस्थिति से टाइटेनियम की सतह पर डीक्लोरिनेशन प्रतिक्रिया तेज हो जाती है, जो शुद्ध कम करने वाले एसिड में सुरक्षात्मक होते हुए, धातु के संपर्क में केंद्रित एचसीएल के स्थानीय गठन की ओर ले जाती है। इस स्व-उत्प्रेरित प्रतिक्रिया के कारण तेजी से गड्ढा बनता है और अंततः ट्यूब में छेद हो जाता है। यह आलेख अपघटन के तंत्र पर चर्चा करता है और एमसीए सेवा में ग्रेड 7 के लिए अधिकतम सुरक्षित ऑपरेटिंग तापमान स्थापित करता है।

मोनोक्लोरोएसेटिक एसिड डीक्लोरिनेशन तंत्र
मोनोक्लोरोएसिटिक एसिड > 110 डिग्री पर ClCH₂COOH + H₂O → HOCH₂COOH + HCl और ClCH₂COOH → CH₂O + CO + HCl द्वारा थर्मल अपघटन से गुजरता है। प्रतिक्रिया विषम है और धातु की सतहों द्वारा उत्प्रेरित होती है, विशेष रूप से कार्बन {{6}हैलोजन बंधन दरार के लिए मजबूत उत्प्रेरक गतिविधि वाले। पैलेडियम सहित प्लैटिनम समूह की धातुएँ डीक्लोरिनेशन प्रक्रियाओं के लिए सबसे सक्रिय उत्प्रेरकों में से हैं।

ग्रेड 7 टाइटेनियम सतह पर पैलेडियम द्वीप (0.12–0.25% पीडी) एमसीए के अपघटन के लिए सक्रिय स्थल हैं। प्रत्येक पैलेडियम साइट क्लोराइड आयन (Cl⁻) की रिहाई को उत्प्रेरित करती है जो तुरंत उपलब्ध हाइड्रोजन आयनों के साथ मिलकर HCl बनाता है। उत्पन्न एचसीएल धातु की सतह पर केंद्रित होता है जिससे उच्च क्लोराइड सांद्रता और कम पीएच - का एक स्थानीय वातावरण बनता है जो टाइटेनियम पिटिंग के लिए आदर्श स्थिति है। एक बार गड्ढा शुरू होने के बाद, गड्ढे के भीतर की टाइटेनियम सतह आगे एमसीए अपघटन के लिए अधिक उत्प्रेरक साइट प्रदान करती है। गड्ढा स्वत: उत्प्रेरक रूप से बढ़ता है।

ग्रेड 2 टाइटेनियम (कोई पैलेडियम नहीं) एमसीए के डीक्लोरिनेशन के लिए बहुत कम प्रभावी उत्प्रेरक है। ग्रेड 2 सतहों पर प्रतिक्रिया धीमी होती है और गठित एचसीएल स्थानीय हमले को प्रेरित करने से पहले थोक समाधान में फैल जाता है। 120 डिग्री पर एमसीए में ग्रेड 2 एक समान गिरावट (0.1-0.2 मिमी/वर्ष) दिखाता है, लेकिन ग्रेड 7 पर देखी गई तेज़ गिरावट नहीं।

ग्रेड 7 विफलता - तापमान रेंज
के तापमान पर 100% मोनोक्लोरोएसेटिक एसिड में ग्रेड 7 टाइटेनियम नमूनों का संक्षारण व्यवहार 100% मोनोक्लोरोएसेटिक एसिड में ग्रेड 7 टाइटेनियम नमूनों का संक्षारण व्यवहार के तापमान पर

ग्रेड 7 100 डिग्री पर निष्क्रिय है और संक्षारण दर 0.02 मिमी/वर्ष से कम है। डीक्लोरिनेशन प्रतिक्रिया धीमी होती है और कोई भी एचसीएल बनता है जो सतह से दूर फैल जाता है। 1,000 घंटों के बाद, कोई गड्ढा नज़र नहीं आया।

ग्रेड 7 110 डिग्री पर 500-800 बजे थोड़ी सी गड्डे की शुरुआत दिखाता है। अधिकतम गड्ढे की गहराई 0.1-0.2 मिमी है। पैलेडियम उत्प्रेरित टूटने से सतह कुछ हद तक बदरंग हो गई है। कुल मिलाकर जंग लगने की कम दर।

115 डिग्री पर गड्ढा 100{7}}200 घंटे में शुरू होता है और गड्ढे की गहराई 500 घंटे के बाद 0.5{8}}1.0 मिमी तक पहुंच जाती है। कुछ गड्ढे स्वतः उत्प्रेरक होते हैं, और तापमान कम होने के बाद भी इनका प्रसार जारी रहेगा। ग्रेड 2 का मूल्यांकन अगल-बगल किया गया, जिसमें एक समान नक़्क़ाशी का पता चला लेकिन कोई गड्ढा नहीं था।

ग्रेड 7 के गड्ढे 20{5}}50 घंटों के भीतर 120 डिग्री पर शुरू होते हैं। 1.65 मिमी की दीवार के नमूने को 200 घंटे के बाद कई थ्रू-दीवार गड्ढों द्वारा छिद्रित किया जाता है। सतह कार्बन और टाइटेनियम क्लोराइड के अपघटन उत्पादों के गहरे जमाव से ढकी हुई है। ग्रेड 2 बिना छिद्र के 0.15 मिमी/वर्ष का सजातीय क्षरण दर्शाता है।

ग्रेड 7 50 घंटों में 130 डिग्री पर भयावह रूप से विफल हो जाता है। ग्रेड 2 के लिए संक्षारण दर बढ़कर 0.4-0.6 मिमी/वर्ष हो जाती है, जो फिर से दीर्घकालिक उपयोग के लिए अच्छा नहीं है।

इस प्रकार, जबकि पैलेडियम अन्य कम करने वाले एसिड में उपयोगी है, पैलेडियम उत्प्रेरित डीक्लोरिनेशन तेजी से थकावट के कारण ग्रेड 7 को 110 डिग्री से ऊपर मोनोक्लोरोएसेटिक एसिड के लिए अनुपयुक्त बनाता है। ग्रेड 2 110 डिग्री से ऊपर एमसीए में बेहतर प्रदर्शन करता है क्योंकि एचसीएल उत्पन्न करने के लिए कोई उत्प्रेरक नहीं है।

एमसीए सेवा में टाइटेनियम ग्रेड की तुलना
दूसरी कक्षा में तापमान व्यवहार, सातवीं कक्षा में व्यवहार अनुशंसित सामग्री
80-100 डिग्री समान संक्षारण<0.02 mm/year, great Uniform corrosion <0.01 mm/year, superb Either Grade (Grade 2 more economical)
100-110 डिग्री एकसमान जंग 0.02-0.05 मिमी/वर्ष 500+ घंटों के बाद मामूली गड्ढ़ा, ग्रेड 2 पसंदीदा 110-115 डिग्री एकसमान जंग 0.05-0.10 मिमी/वर्ष गड्ढ़ा 200-400 घंटे में शुरू होता है केवल ग्रेड 2 (ग्रेड 7 अनुपयुक्त)
115-120 °CGeneral corrosion 0.10-0.20 mm/yrFast pitting, perforation in 200-500 hr Grade 2 (marginal); hastelloy may be considered120°C General corrosion>0.20 mm/yearNon-usable (>100 घंटा वेध) हास्टेलॉय सी-276, ज़िरकोनियम
एमसीए ताप अनुप्रयोग मैट्रिक्स
एमसीए सेवा शर्त तापमान सुझाया गया हीटर सामग्री जीवन प्रत्याशा (1.65 मिमी दीवार) टिप्पणियाँ
MCA storage tank heating (intermittent) 80-100°C Grade 2 titanium >10 वर्ष ग्रेड 2 नहीं ग्रेड 7 एमसीए आसवन (निरंतर) 105-110 डिग्री ग्रेड 2 टाइटेनियम का उपयोग करें 5-8 वर्ष एक समान पतलापन की अनुमति
एमसीए आसवन (उच्च तापमान) 110-115 डिग्री ग्रेड 2 टाइटेनियम (भारी दीवार 2.5 मिमी) 3-5 वर्ष वार्षिक दीवार क्षति निरीक्षण
एमसीए रिएक्टर (115-120 डिग्री) 115-120 डिग्री हेस्टेलॉय सी-276 5-7 वर्ष टाइटेनियम (कोई भी ग्रेड) अनुशंसित नहीं
MCA with water content >5% (अपघटन तापमान कम करता है) 100-110 डिग्री ग्रेड 2 टाइटेनियम 4-6 वर्ष पानी एसिड बनने की गति बढ़ाता है
निर्जल एमसीए (कोई पानी नहीं, अपघटन दबा हुआ) 110 - 120 ओ सी ग्रेड 7 (पुनर्मूल्यांकन) परिवर्तनीय परीक्षण कूपन अनुशंसित
ग्रेड 7 के लिए एमसीए सेवा शमन
यदि 110 डिग्री से ऊपर संचालित एमसीए सेवा में ग्रेड 7 पहले से ही स्थापित है, तो निम्नलिखित से जीवन बढ़ाया जा सकता है:

ऑपरेटिंग तापमान 110 डिग्री या उससे नीचे रखें। 5 डिग्री कम होने पर शेष जीवन आमतौर पर दोगुना हो जाता है।

पैलेडियम साइटों को निष्क्रिय करने के लिए एक संक्षारण अवरोधक (0.1-0.5% सोडियम नाइट्रेट या क्रोमेट) जोड़ें। यह जरूरी नहीं कि आगे की प्रक्रियाओं के अनुरूप हो।

पैलेडियम के दृश्यमान द्वीपों को हटाने के लिए सतह को बफ़ करें। रा को यांत्रिक पॉलिशिंग<0.2 μm decreases the number of active catalytic sites.

अगले निर्धारित आउटेज पर ग्रेड 2 से बदलें।

टाइटेनियम ग्रेड 7 मोनोक्लोरोएसेटिक एसिड को 120 डिग्री पर गर्म करने के लिए उपयुक्त नहीं है, भले ही इसमें पैलेडियम होता है। पैलेडियम एमसीए के डीक्लोरिनेशन को उत्प्रेरित करता है, जिससे धातु की सतह पर केंद्रित एचसीएल का उत्पादन होता है, जिसके परिणामस्वरूप तेजी से गड्ढा बनता है। पैलेडियम उत्प्रेरक के बिना ग्रेड 2 टाइटेनियम 110-120 डिग्री पर समान संक्षारण के साथ अच्छा काम करता है और गड्ढा नहीं बनाता है, लेकिन इसकी संक्षारण दर 115 डिग्री से अधिक महत्वपूर्ण है। 115 डिग्री से ऊपर की सेवा के लिए, उपयुक्त सामग्री हेस्टेलॉय सी-276 या ज़िरकोनियम हैं। एमसीए ऑपरेशन के लिए हीटर निर्दिष्ट करते समय, हमेशा अधिकतम ऑपरेटिंग तापमान और पानी की मात्रा का उल्लेख करें और इष्टतम सामग्री की पहचान करने के लिए निर्दिष्ट एमसीए ग्रेड में संक्षारण परीक्षण कूपन का अनुरोध करें। यदि एमसीए 110 डिग्री से अधिक है तो केवल ग्रेड 7 के लिए न जाएं क्योंकि अन्य कम करने वाले एसिड में इसकी अच्छी प्रतिष्ठा है। ग्रेड 2 अधिक सुरक्षित दांव है.