Када се титанијумски омотач користи као грејач за струју концентрата реверзне осмозе са високим садржајем силицијум диоксида и хлорида, како таложење силицијум диоксида мења механизам квара од корозије до прегревања?

Основни{0}}уступак у дизајну титанијумског грејача у сервису РО концентрата
Токови РО концентрата се одликују високим садржајем хлорида (10.000–50.000 ппм) и вишим садржајем силицијум диоксида (50–200 ппм као СиО2). Титан је изабран због његове отпорности на хлоридну корозију. Међутим, на температурама изнад 70 степени силицијум се полимеризује и таложи као аморфни каменац на загрејаним површинама. Ова скала силицијум диоксида у потпуности утиче на процес квара. Радни век од 3-5 година за титанијум без каменца због кварова хлоридима. Вага служи као изолациони премаз и изазива локализовано прегревање које доводи до брзог изгоревања омотача у месецима. На овај механизам утиче дебљина зида: дебљи зид ће бити топлији на површини за исту густину снаге, чиме се повећава полимеризација силицијум диоксида и стварање каменца. Овај прелаз од корозије до квара ограниченог обима је важан за пројектовање грејача за апликације РО концентрата.

Утицај на механички интегритет: Кинетика формирања силицијумске скале
Растворљивост силицијум диоксида се смањује са повећањем температуре и повећава се са повећањем пХ. РО концентрат на пХ 7-8 и 70 степени концентрација засићења је око 120 ппм СиО2. Ако температура површине омотача од титанијума пређе 80 степени (због електричног отпора кроз зид), локална растворљивост пада испод 80 ппм и долази до презасићења и полимеризације. Реакција је: Си(ОХ)4 (ак) СиО2 (аморфни) + 2Х2О Време индукције за производњу силицијум диоксида је повезано са Аррхениусом. На температури површине од 80 степени, каменац се формира за 48 сати; на 90 степени, формира се за 8 сати. За зид од титанијума од 1,0 мм у РО концентрату од 70 степени који ради на 2,5 В/цм², температура површине је приближно 78 степени, одмах испод прага брзог скалирања. За дебљину зида од 1,8 мм површина достиже 85 степени и улази у режим брзог скалирања. Једном када се формира слој силицијум диоксида (проводљивост=1 В/м·К у поређењу са 17 В/м·К за титанијум), додатни топлотни отпор додатно повећава температуру површине, подстичући више таложења каменца. Механизам квара се креће од питинг корозије (године) до термичког бекства (месеци).

Утицај на термичке перформансе: прегревање и прегоревање{0}}
Танак слој силицијум диоксида, дебљине само 0,5 мм, доприноси топлотном отпору $\\Делта Т_{скала}=к \\пута т_{скала} /к_{скала}$. При 2,5 В/цм² слој силицијум диоксида од 0,5 мм даје пад температуре од 12,5 степени на скали. То значи да спољна површина титанијума мора бити 12,5 степени топлија да би испоручила исти топлотни ток. Повећана температура значи много брже скалирање. Позитивне повратне информације се настављају све док жица унутрашњег отпора не премаши своју границу од 450Ц, изазивајући квар МгО изолације и прогоревање омотача-. Подаци са терена РО концентратних грејача показују да зид од титанијума од 1,2 мм са почетном температуром површине од 80 степени формира 0,3 мм силицијумске скале у року од 500 сати подижући површину на 95 степени. Скалирање се експоненцијално повећава на 95 степени, достижући 1,0 мм за наредних 500 сати, када је температура жице већа од 450 степени и грејач се поквари. Укупно трајање од чистог старта до квара је 1.000-1.500 сати. За поређење, корозији је потребно 8.000 до 10.000 сати да перфорира исти зид.

Синтеза{0}}компромиса: управљање дебљином зида и размером
Концентрација крупног силицијум диоксида (ппм СиО2) Предложена дебљина зида Очекивани режим квара Радни век (сати) Инжењерско образложење језгра < 50 ппм 1,0 мм – 1,2 мм Само благо удубљење > 20 000 Без значајног скалирања; примењује се конвенционални дизајн против корозије.
50 – 100 ппм 1,0 мм (танки-зид) Прегревање због скале 3.000–5.000 Танки зид снижава температуру површине и успорава стварање каменца. Чишћење нормално.
100 до 150 ппмНе препоручује се (све дебљине) Брзо скалирање Бурн-до < 1500 Није важно колико је зид дебео, не можете избећи пењање. Додајте антискалант или промените процедуру.
Седмично чишћење киселином, било који 1,2 мм – 1,5 мм Чишћење-контролисано > 10.000 Често чишћење спречава каменац да изазове топлотно бежање. Дебљи зид може издржати ерозију чишћења.
6 Инжењеринг за превенцију каменца и чишћење иза зида
Промена механизма квара од корозије до прегревања изазваног љуштењем силицијум диоксида чини контролу површинске температуре важнијом од додатка корозије у одређивању дебљине зида. Најбољи начин да се носите са РО концентратом силицијум диоксида је коришћење танког зида (1,0 мм) и хемијских анти-скаланса (фосфоната који спречавају полимеризацију силицијум-диоксида) или недељног чишћења киселином (2% лимунске киселине на 50 степени у трајању од 1 сата). 10-20 ппм анти-фактора скалирања који повећавају време скалирања од 5 за 1 1,0 мм зид до 5000+ сати. Ако је премаз дебљине мање од 0,2 мм, термичко стање се обнавља киселим чишћењем, чиме се раствара аморфни силицијум диоксид. Дебели зид (1,8 мм) без чишћења пропада брже од танког зида са чишћењем, пошто виша почетна температура површине убрзава скалирање брже него што фреквенција чишћења може да одржи.

Закључци: Када дође до скалирања корозија није доминантан механизам квара
Грејач омотача од титанијума за РО концентрат са високим садржајем силицијум диоксида и хлорида трансформише механизам квара од одложеног хлорида (године) у брзо прегрејано сагоревање-кроз (месеци) услед таложења каменца силицијум диоксида. Дебљи зид погоршава ситуацију повећањем површинске температуре у област брзог скалирања. Високу концентрацију РО силицијум диоксида треба третирати танким зидом (1,0 мм) и недељним чишћењем киселином или континуираним убризгавањем против скаланата. Такође је важно напоменути да што је дебљи зид који није очишћен, то ће брже пропасти у поређењу са тањим зидом који је очишћен, па је дебљина зида додатни елемент за контролу каменца. Када специфицирате грејаче, доставите произвођачу концентрацију силицијум диоксида (ппм) и могућност чишћења киселином и затражите процену површинске температуре да бисте потврдили да ће рад бити испод 80 степени.