نگاهی بر مخازن اسید و کاربرد آنها

در صنعت برخی مواد خورنده و اسیدها باید در مخازن برای طولانی مدت نگهداری شوند. به دلیل خاصیت خورندگی اسیدها از جمله اسید سولفوریک باید مخزنی برای آنها تهیه شود که خاصیت خورندگی نداشته باشد و در برابر مواد شیمیایی مقاومت کافی را داشته باشد.

مخازن نگهداری مایعات دارای تنوع زیادی در طرح، جنس، و اندازه هستند. جنس‌های مختلف مخازن نگهداری مایعات، می‌تواند از جنس بتن، سیمان، ف و پلاستیک باشد؛ و با توجه به اندازه مورد نیاز طراحی شود.

مخازن بتنی و سیمانی که از اولین مخازن ذخیره به شمار می‌رود؛ امروزه به دلایل زیادی استفاده از آنها منسوخ شده و بیشتر از مخازن فی و پلاستیکی استفاده می‌شود. مخازن فی در برابر مواد شیمیایی و خورنده مقاوم نیستند و سبب زنگ زدگی هم می‌شود. بنابراین برای نگهداری اسیدها باید تدابیری اندیشیده شود.

مخزن اسید معمولاً به مخازن نگهداری اسید اطلاق می گردد. این مخازن عمدتاً از جنس ف ساخته می شوند و بعید است مخازن نگهداری اسید از بتن ساخته شود. همچنین یکی از عمده ترین مخازن نگهداری اسید مخازن پلی اتیلنی می باشد. مخازن پلی اتیلن دارای مزایا و معایبی است. از مزایای مخازن پلی اتیلنی اسید قیمت آن است و همچنین سبکی آن. ولی مخازن اسید پلی اتیلنی تحمل آنچنان نداشته و مقاومت آن در برابر نور آفتاب کم است بعلاوه اینکه مخازن اسید از جنس پلی اتیلن با توجه به وزن مخصوص بالای اسید نمی توانند در ظرفیتهای بالا ساخته شوند.

اغلب جهت نگهداری و حمل اسید از مخازن اسید فی استفاده می گردد و به جهت جلوگیری از خوردگی آن داخل مخزن پوشش داده می شود. همچنین مخازن خنثی سازی از جنس بتن هم داریم که در آن اسید توسط قلیا و یا بالعکس خنثی سازی می شود. بسته به نوع اسید، دمای محیط و دمای کاربری، غلظت اسید، مدت ماندگاری اسید می توان از پوشش های متعددی استفاده نمود. در این نوشته سعی شده است به پوشش های مناسب مخازن اسید پرداخته شود.

استفاده از مخازن پلیمری از جنس مخازن پلی اتیلن و مخازن پلی پروپیلن می‌تواند برای این کاربرد مناسب باشد؛ به دلیل اینکه پلیمرها در برابر مواد شیمیایی، اسیدها و مواد قلیایی مقاوم هستند. ساختار بلند زنجیر آنها سبب مقاومت مناسب می‌شود و هیچگونه عامل واکنشگری در پلی اتیلن که نوعی پلاستیک است وجود ندارد.

از طرفی نیز قیمت مناسب مخازن پلی اتیلن و سبکی آن موجب میشود که مرکز توجه برای مخازن نگهداری باشد. ظرفیت و حجم نگهداری اسید با توجه به نیاز می‌تواند طراحی گردد که از حجم‌های 2 مترمکعب تا چندصد متر مکعب وجود دارد. مخازن پلی اتیلن خود شامل چندین دسته می‌شود و می‌تواند در انواع تک لایه تا چند لایه تولید شود.

شكل ظاهری مخزن ضد اسيد

1. مخازن افقي از چند صد ليتري تا چند صد هزاري ليتر
2. مخازن استوانه اي دوجداره با بدنه پلي اتيلن صلب
3. مخازن عمودي از چند صد ليتري تا چند صد هزاري ليتر
4. مخزن smc با پنلهاي پيش ساخته فايبرگلاس
5. مخازن قيفي از چند صد ليتري تا چند 65000 ليتر
6. مخزن ته قيفي با سازه و استراكچر في
7. مخازن مكعبي از چند ده ليتري تا 75000 ليتر

مخازن استيل 316 و مخازن گالوانيزه ضد زنگ داراي لايه رنگ اپوكسي پيش از بوجود آمدن مخازن پلاستيكي، پلي اتيلن دوجداره، براي نگهداري اسيدها استفاده ميشد. اما قيمت آنها بسيار زياد است و بنابراين امروزه از مخازن پلاستيكي سبك و كم هزينه‌تر، با مقاومت بالا در برابر انواع اسيدها، استفاده ميشود. اين مخازن دو جداره داراي دو ديواره با فاصله چندسانتي متري ميباشد. براي اسيد نيتريك به صورت اختصاصي از مخازن پلی پروپيلن دودزا نيز استفاده ميشود.

مخزن سود مايع سود يا همان سديم هيدروكسيد با فرمول NaOH يك ماده سفيدرنگ ميباشد. اين ماده قليا نيز مانند اسيدها داراي خورندگي است. همچنين رطوبت هوا را به شدت ميتواند جذب كند. بنابراين نگهداري و حمل و نقل آن بسيار مهم است. اين ماده قليايي قوي در صنايع مختلف اعم از صنعت باطري سازي، داروسازي، نفت و گاز و پتروشيمي، صنعت نساجي، صنعت رنگرزي و . كاربرد دارد.

بنابراين بايد نگهداري آنها در مخازن مناسب با توجه به شرايط ويژه آنها صورت گيرد. سود مايع در برابر فاتي مانند آلومينيوم و آهن بسيار آسيب پذير است، ساختار مخزن را از بين ميبرد و سبب ورود ذراتي به داخل مخزن شده و كيفيت سود مايع را كاهش ميدهد.

بنابراين از مخازن في نميتوان به عنوان مخزن سود مايع استفاده كرد. مقاومت مخازن نگهداري استيل ضد زنگ در برابر خوردگي برابر 0.1 ميليمتر خطوط اندازه گيري در سال است. در دماهاي كمتر از 80 درجه سانتيگراد با هر غلظتي از سود مايع اين مقاومت در مخازن استيل ضدزنگ وجود دارد. اما بالاي دماي 90 درجه ميتواند صدماتي به مخزن وارد گردد.

در دماي بالا، ضريب خورندگي افزايش يافته و ميزان ترك خوردگي در مخزن اسيد افزايش يافته و ديگر مخزن قابل استفاده نخواهد بود و همچنين مشكلات محيط زيستي نيز به بار خواهد آورد.

در نتيجه گزينه مناسب مخازن اسيد پلي اتيلن ميباشد. زيرا آنها از بلند زنجيرهايي تشكيل شده است كه واكنش شيميايي با اسيد و باز ندارد و مقاومت خوبي را به دنبال دارد.

همچنين خواص فيزيكي و مكانيكي آنها، وزن كم و مقرون به صرفه بودن آنها اهميت ويژه‌اي دارد.

مواد قليايي نيز به مانند اسيدها به دليل واكنش پذيري با برخي مواد بايد در مخازني نگهداري شود كه در مقابل خاصيت بازي، خورندگي و . مقاومت كافي را داشته باشد.

انتخاب نوع مخزن ضد اسید

این مخزنها باید از نظر وزن مخصوص اسید، رتبه بندی شوند. نکته بسیار مهم دیگر انتخاب مناسب اتصالات و واشرها با توجه به نوع اسید و بررسی سازگاری آن با موارد اشاره شده می‌باشد. بدلیل مقاومت بالای استیل، پلی اتیلن و همچنین پلی پروپیلن در مقابل خورندگی ناشی از واکنشهای شیمیایی، جنس مخزن اسید اصولا از انواع مختلف این متریال و خانواده های آنها تهیه می گردد.

چنانچه سیال درون منبع ضد اسید دارای دمایی کمتر از 68 درجه سانتی گراد باشد قاعدتا دارای جنس بدنه پلی اتیلن صلب خواهد بود.

منبع یا مخزن ضد اسید چنانچه سیال و ماده درون منبع دارای دمای پایداری بیشتر از 68 درجه تا نهایتا 108 درجه سانتی گراد باشد دارای جنس بدنه پلی پروپیلن خواهد بود.

نهایتا چنانچه دمای محلولی که درون منبع ذخیره مواد قلیایی و اسیدی ریخته خواهد شد یا بدلیل واکنش های گرما زا بیش از 108 درجه تا نهایتا 148 درجه سانتی گراد باشد می بایست از مخزن استیل استفاده نمود.

با توجه به خوردگی زیاد اسید ها در دمای بیشتر از این حد می بایست به سراغ فات گرانبها همچون پلاتین و تیتانیوم رفت. امروزه تانکرهای اسید را در برخی از کشورها از جی آر پی نیز تولید می نمایند.

مزیت های استفاده از مواد اولیه پلی اتیلن سنگین جهت نگهداری سیالات شیمیایی

- پلی اتیلن سنگین HDPE به دلیل ساختار مولکولی خطی اغلب وارد واکنشهای شیمیایی نمی شود مگر در کربنهای انتهایی و یا کربن های نوع سوم واقع در شاخه های جانبی.
– پلی اتیلن سنگین با اکثر اسیدهای آلی و برخی اسیدهای معدنی مانند HCl و HF وارد واکنش نمی شود.
– اسید سولفوریک غلیظ (بالاتر از 70درصد) در دماهای بالا به آرامی با پلی اتیلن سنگین واکنش داده و مشتقات سولفو را بوجود می آورد.
– پلی اتیلن سنگین در مجاورت اسید نیتریک حدود 50% و همچنین مخلوط آن با اسید سولفوریک در دمای اتاق واکنش داده و تولید نیترات می کند.
– در دماهای حدود 100 الی 150 درجه سانتیگراد، پلی اتیلن در مجاورت اسیدها تجزیه شده و به اسیدهای آلی تبدیل می شود.
– HDPE در محیط های قلیایی در هر غلظتی پایدار است. همچنین در محلولهای نمکی محتوی اکسید کننده هایی مانند پرمنگنات منیزیم و دی کرومات پتاسیم پایدار است.
– در دمای اتاق HDPE در حلالهای معروف حل نمی شود. ولی در دماهای حدود 80 تا 100 درجه سانتیگراد، در حلالهای آروماتیک، آلیفاتیک و هیدروکربنهای هالوژن دار حل می شود.
– اسید استئاریک هرچند ضعیف تر از اسید نیتریک و اسید استیک است ولی به دلیل حبس شدن در داخل HDPE باعث تخریب ساختمان پلیمر می شود.
– اسید نیتریک و اسید استیک هم باعث تخریب شدید ساختمان مولکولی پلی اتیلن نرم می شود لیکن تاثیر آن ها بر پلی اتیلن صلب بسیار کم است .