مخزن اسید سولفوریک
مخزن اسید سولفوریک
در آغاز تعریف مختصری راجع به مخزن اسید داشته باشیم و در ادامه به موضوع مخزن اسید سولفوریک بپردازیم . مخزن اسید ، تانکر یا منبعی است ضد اسید که برای نگهداری یا ذخیره سازی اسیدها و مواد قلیایی مختلف با جنس بدنه استیل ، پلی اتیلن ، پلی پروپیلن ، کامپوزیت و یا هر ماده ای که واکنشی به مواد قلیایی و اسیدی از خود نشان ندهد ، ساخته می شود.
پر کاربردترین نوع مخازن اسید ، مخزن ذخیره اسید سولفوریک با دماهای متفاوت می باشد چرا که این نوع اسید هم کاربرد بسیار زیادی در صنعت و کشاورزی دارد و هم نگهداری آن بسیار خطرناک و حساس است .
مخزن اسید سولفوریک چه ویژگی هایی باید داشته باشد؟
همانطور که می دانید اسید سولفوریک ، یک اسید معدنی بسیار سوزاننده است که دارای فرمول مولکولی H2SO4 بوده و از نظر فیزیکی به صورت مایع رقیق و بی رنگ و کاملا محلول در آب است . این اسید دارای خاصیت خورندگی بر روی فلز، بافت های زنده و حتی سنگ می باشد و در غلظت های بالا دارای خاصیت قوی خشک کنندگی و اکسید کنندگی است . به همین دلیل مخزن ذخیره اسید سولفوریک باید در برابر این خوردگی ها و آسیب ها مقاومت داشته باشد .
اسید سولفوریک در گستره وسیعی از صنایع کاربرد دارد . کشاورزی ، تصفیه آب و پساب ، تولید رنگدانه ها ، تولید اسید فسفریک با خاک فسفاته ، تولید آهن و فولاد برای اکسیدزدایی ، تولید شوینده های صنعتی و دباغی و اسید باتری خودروها از جمله موارد کاربرد این اسید میباشد .
اسید سولفوریک را بایستی در مخازن ساخته شده از مواد ضد خوردگی ذخیره نمود تا ایمنی ، دوام و طول عمر مخزن اسید تضمین شود. این ملاحظات را می توان متناسب با درجه غلظت و رقیق بودن مایع ذخیره شده تغییر داد .
مخزن ذخیره اسید سولفوریک باید ویژگی های خاصی داشته باشد . خوشبختانه مخازن ضد اسید پلی اتیلنی فروشگاه مخزن آب دات کام که توسط کارخانه پلاستونیک تولید می شوند سالهاست مورد استفاده صنایع و کارخانجات بسیار معتبر قرار گرفته به گونه ای که حتی این مخازن توانسته اند جایگزین بخش قابل توجهی از مخازن گرانقیمت استیل ضد زنگ ، که پیش از این با قیمت های بسیار بالایی تهیه می شد نیز بشوند . خرید های دوباره و مکرر این کارخانجات در طی این سالها جهت توسعه زیرساخت ها و تولید محصولاتشان ، نشان دهنده این است که این مخازن ضد اسید توانسته اند به خوبی عملکرد مناسبی از خود نشان بدهند و این کارخانجات مجدداً به مخازن ضد اسید پلاستونیک و مجموعه مخزن آب دات کام اعتماد نمایند .
اگر اسید سولفوریک در ظروف و یا مخازن مناسب همراه با اتصالات سازگار ذخیره نشود ، خورندگی اتفاق می افتد و یکدستی ساختار مخزن به خطر افتاده و موجب شکستگی یا شکاف ظرف و مخزن نگهدارنده اسید شده که به نوبه خود سبب ایجاد هزینه های مادی فراوان و تهدید سلامتی افراد می شود . در هنگام ارزیابی یک مخزن اسیدسولفوریک علاوه بر میزان رقیق شدگی و ترکیب پذیری محلول بایستی میزان گرمای آزادشده واکنش شیمیایی نیز مورد توجه قرار گیرد.
نکات مهم در خصوص انتخاب و خرید مخازن نگهداری اسید و مواد شیمیایی
نکته مهم در اینجا بحث چگالی مایع درون مخزن اسید است . اصولا مخازن پلاستیکی یا پلی اتیلنی برای نگهداری سیالات با چگالی یک ( چگالی آب ) تولید می شوند ، چگالی اسید سولفوریک غلیظ تا قریب به ۲ برابر آب و یا اسید فسفریک غلیظ تا ۱٫۵ برابر آب می باشد . بنابراین مخزن تولیدی می بایست از استحکام کافی برخوردار باشد . به همین دلیل لطفا در هنگام سفارش چگالی مایعی که قرار است داخل مخزن ذخیره شود حتمی به کارشناسان فروش اطلاع داده شود تا مخزن برای تحمل فشار آن مایع به صورت تقویت شده تولید گردد . اتصالات ورودی و خروجی نیز از جنس خود مخزن و پلی اتیلنی می باشند و بنابر درخواست مشتریان می توانند به مخزن جوش داده شوند تا عملا فیتینگ با مخزن یکپارچه گردد .
از آنجایی که فرآیند رقیق سازی اسیدها گرمازا است باید اطمینان حاصل نمود تا گرمای آزاد شده دمای محلول داخل مخزن را به بالای ۵۵+ درجه نمی رساند . اصولا بهتر است فرآیند رقیق سازی در مخازن پلی اتیلنی کوچکتر (مخازن ارتفاع کوتاه و انواع وان با ساپورت فلزی) صورت پذیرد و سپس محلول اسیدی با دمای ۵۵ درجه یا کمتر به مخازن بزرگتر منتقل گردد .
یکی از راههای کنترل دمای آب مخازن استفاده از کویل های پلی اتیلنی شناور (لوله های پلی اتیلنی شناور) است . با عبور جریان آب سرد یا گرم می توان نسبت به گرم کردن یا خنک کردن مایع درون مخزن حاوی ماده خورنده اقدام نمود .
تانکر حمل اسید سولفوریک
تانکر حمل اسید سولفوریک با تانکر دخیره و نگهداری این اسید تفاوت دارد . ضمن اینکه برای حمل اسید ها مخازن بزرگ به هیچ عنوان پیشنهاد نمی شوند و بهترین انتخاب تانکر استیل ضد اسید یا مخزن های کوچک ibc است که با حفاظ فلزی مقاوم سازی شده اند . متاسفانه مخازن ibc در ایران تولید نمی شوند و از خارج از کشور وارد شده و پس از تخلیه ماده ذخیره شده در آنها ، به صورت دسته دوم به فروش می رسند .
مخازن ذخیره اسید سولفوریک از جنس پلی اتیلن سنگین
پر استفاده ترین مخازن مورد استفاده برای ذخیره سازی محلول اسید سولفوریک کمتر از 10،000 گالن (45،000 لیتر)، مخازن پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) هستند .
با توجه به چگالی بالا محلول های H2SO4 ، فقط مخزن اسید با وزن مخصوص 1.9 یا بالاتر برای ذخیره سازی اسید سولفوریک توصیه می شود تا مخزن به طور کامل در برابر وزن شیمیایی مقاومت داشته باشد .
مزیت منحصربفرد استفاده از ترموپلاستیک هایی مانند مخازن پلی اتیلن برای نگهداری اسید سولفوریک این است که این مواد برخلاف مخازن از جنس استیل کربن با H2SO4 واکنش نمی دهند . بنابراین از تولید گاز هیدروژن و سولفات آهن اجتناب می شود .
حداکثر دمای کاری مخازن پلی اتیلن 68 درجه سانتیگراد می باشد . در کاربری های مربوط به رقیق سازی و مخلوط کردن اسید سولفوریک با غلظت بالا این امر مهمی است زیرا گرمای ناشی از واکنش می تواند به بیش از دمای کاری مخزن ذخیره برسد .
با توجه به این حساسیت ها در مورد دمای بالا ، رقیق کردن اسید سولفوریک در مخازن ذخیره سازی ترموپلاستیکی عموما توصیه نمی شود . مگر اینکه تحت کنترل های دقیق مهندسی ، روش ها و مکانیزم هایی باشد که شرایط بهره برداری برای چنین کاربری هایی را فراهم سازد .
اگر محلولی با غلظت پایین مورد نیاز است ، بهتر است از همان ابتدا محلول از قبل رقیق شده تهیه و ذخیره گردد . همچنین اگر قرار است مخزن پلی اتیلنی در فضای باز مورد بهره برداری قرار گیرد بهتر است از پایدار کننده های ضد اشعه ماواربنفش خورشید در ترکیب مخزن استفاده گردد . همچنین می توان از سایه بان و سازه نگهبان برای حفظ یکپارچگی مخزن و سرویس دهی بهتر کمک گرفته شود .
اجزاء تشکیل دهنده مخزن نگهداری اسید
با توجه به نیاز کارفرما مخزن ذخیره اسید دارای قطعات و انشعابات و اتصالاتی نظیر:
• لوله ورودی و خروجی
• پلکان داخلی و خارجی
• لوله ونت
• انشعاب سر ریز و کف شور
• دیواره های جدا کننده
• پایه نگهدارنده و …
انواع مخزن اسید از نظر جنس :
مخزن اسید پلی پروپیلن
مخزن اسید پلی اتیلن دوجداره
مخزن اسید فایبر گلاس
مخزن اسید کربن استیل
مخزن اسید استیل
انواع مخزن اسید از نظر شکل :
مخزن اسید عمودی
مخزن اسید مکعبی
مخزن اسید ته قیفی
مخزن اسید عمودی
مخزن های دوجداره پلی اتیلن مخصوص اسید معمولا به صورت عمودی تولید می شوند ولی حالت افقی هم به سفارش مشتری تولید می شود . این مخازن دارای عدسی کف دوبل هستند زیرا فشار مایع داخل مخزن به کف آن بیشتراست و به آنها مخزن با کف دوبل می گویند .
در عدسی بالای این مخازن دریچه بازدید همراه با درب دریچه تعبیه می شود و همچنین ورودی و خروچی مطابق با نقشه کارفرما جایگزاری می شود . تمام اتصالات توسط جوش پلی اتیلن آب بندی شده و چندین بار توسط واحد کنترل کیفیت این شرکت کنترل می شود . مخازن دوجداره پلی اتیلن دارای دیواره ساختمند و مقاوم به صورت عمودی امکان مدرج شدن برای نشان دادن مقدارسیال داخل مخزن را دارند .
از چه نوع مخزن ضد اسیدی استفاده کنیم ؟
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 .
برای دمایی کمتر از 68 درجه سانتی گراد ، بهترین گزینه پلی اتیلن می باشد و برای دما های بالای 68 درجه تا 108 درجه سانتی گراد می توان از مخزن اسید پلی پروپیلن استفاده کرد و در نهایتا برای دمای 108 درجه تا 148 درجه سانتی گراد می بایست از مخزن استیل استفاده کنیم .
توجه : به علت خاصیت خوردگی زیاد اسید ها در دمای بیشتر از این حد از فلزات گرانبها همچون پلاتین و تیتانیوم استفاده می کنند . امروزه از مخازن جی آر پی نیز برای نگهداری اسید استفاده می کنند .
اسید سیالی بسیار خطرناک و از نظر اقتصادی قیمت بالایی دارد . در نتیجه باید برای ذخیره کرن آن مخزن های قابل اطمینان و مورد تایید استفاده کرد که موجب ضرر جانی و مالی نشود .
کاربردها و موارد استفاده از مخزن اسید
از مهم ترین کاربردها و موارد مصرف این مخازن می توان به موارد ذیل اشاره کرد :
صنعت پتروشیمی
صنعت باتری سازی
صنایع تولید مواد شیمیایی
صنایع مس و معادن
صنعت رنگرزی
صنایع آبکاری فلزات
صنعت دارو سازی
صنایع تولید کود شیمیایی
صنایع نفتی
حفاری چاه های نفت
پالایشگاه ها
نیروگاه های برق
صنعت نساجی
حمل مواد خورنده ، مواد خطرناک ، اسیدها و بازها
مزایای مخزن اسید
قیمت مناسب منبع ضد اسید
مقاومت بالا در مقابل خوردگی
بهداشتی بودن
دوام و عمر طولانی
بدون نشت بودن
قابلیت تولید متنوع
نصب آسان
مقاومت در مقابل سرما و گرما
مقاومت در مقابل زلزله
محل نصب مخزن اسید چه ویژگی هایی داشته باشد؟
۱- شیب بندی و کانال کشی باید به نحوی انجام شود تا مثلا در هر گونه نشتی از مخازن یا مخازن ثانویه ، مایع خورنده به بخشهای دیگر ساختمان وارد نشده و به سایر تاسیسات و ماشین آلات آسیب نرساند . همچنین پی ساختمان هم باید در برابر نشت این ماده محافظت شده و اسید به بیرون از ساختمان و به مکانی امن هدایت شود .
۲- وجود دسترسی برای تعویض مخزن : نصب و تعبیه درب بزرگ متناسب با سایز مخزن ، به نحوی که امکان جابجایی مخزن وجود داشته باشد از الزامات کار است . در غیر این صورت باید با تخریب و بازسازی بخشی از دیوار یا برداشتن و نصب مجدد سقف برای تعویض مخزن مسیر دسترسی موقت فراهم کنید .
۳ - تهویه مناسب : مثلا نشت جزئی گاز کلر از مخزن اسید کلریدریک ، ممکن است اتفاق بیافتد . تجمع این گاز داخل یک فضای بسته می تواند برای سلامتی بسیار خطرناک باشد . بنابراین باید با تدابیری مرتبا هوای محل قرار گیری این مخازن باید تهویه گردد . هم برای گازهای سنگین و هم گازهای سبک و فرار .گازهای سنگین تر بیشتر نزدیک به زمین تجمع می یابند .
قیمت مخزن اسید متغیری است وابسته به پارامترهای ذیل :
1- نوع سیالی که درون تانکر نگهداری سیالات مواد شیمیایی نگهداری می شود . به جهت دانستن دانسیته اسید یا مواد قلیایی ، و در نهایت بمنظور طراحی صحیح ضخامت بدنه مخزن ضد اسید در راستای بالا بردن مقاومت مکانیکی و مقاومت هیدرولیکی مخازن .
2- دمای سیال درون مخزن ذخیره ضد اسید .
نکته قابل توجه اینکه تا 68 درجه سانتیگراد دمای پایدار توسط پلی اتیلن قابل تحمل خواهد بود .
3- میزان اسیدیته سیال درون منبع نگهداری اسید بمنظور تشخیص نوع گرانولی که قرار است در بدنه مخزن مورد استفاده قرار گیرد تا در مقابل خورندگی اسید دوام کافی را داشته باشد .
4- دفنی یا غیر دفنی بودن مخزن نگهداری اسید ، قیمت مخزن های غیردفنی از قیمت نوع دفنی بیشتر است . دلیل این موضوع خنثی شدن نیروهای وارد به بدنه مخزن از داخل توسط سیال توسط نیروی خاک اطراف منبع می باشد .
5- عمودی یا افقی بودن مخزن ، چرا که در مخازن عمودی تقریبا بخش زیادی از نیرویی که توسط ستون سیال ایجاد می شود به کف مخزن وارد می شود در حالیکه در مخازن افقی نگهداری اسید این نیرو به زیر شکم مخازن وارد شده و نیاز به تقویت خواهد داشت . لذا قیمت مخزن ضد اسید افقی از مدل عمودی بیشتر خواهد بود .
6- محدودیت های موجود در تولید و نصب استاندارد . به این مفهوم که هر قدر محدودیت بیشتری در مکان قرار گیری مخزن وجود داشته باشد قیمت آن بدلیل نیاز به تقویت و تغییرات در حالت اکونومی تولید بالاتر خواهد رفت .