একটি গলিত সালফার ট্যাঙ্কে ইনস্টল করা টাইটানিয়াম নিমজ্জন হিটারের জন্য (135 ডিগ্রি, হাইড্রোজেন সালফাইড এবং পলিসালফাইড রয়েছে), কেন একটি ঘন প্রাচীর উপকারী নয় কারণ ক্ষয় অভিন্ন এবং মোট আয়রন দ্রবীভূত হওয়ার দ্বারা জীবন নির্ধারিত হয়?
একটি বার্তা রেখে যান
গলিত সালফারে পরিষেবার জন্য টাইটানিয়াম হিটার ডিজাইনের মৌলিক ট্রেডঅফ
Molten sulphur tanks are maintained at 135°C to keep sulphur in liquid form for transportation or processing. The sulfur is saturated with hydrogen sulfide (H₂S) and polysulfides (H₂S_x) in solution. Titanium immersion heaters are utilized because titanium has strong resistance to sulphur and sulphides at moderate temperatures. However, titanium corrodes in molten sulfur by a chemical process: Ti + 2S ->TiS₂ ক্ষয়টি সামঞ্জস্যপূর্ণ, একটি অঞ্চলে পিটিং বা ফাটল নয়। হার H2S বিষয়বস্তুর উপর নির্ভর করে প্রায় 0.05-0.15 মিমি/বছর। যেহেতু ক্ষয় অভিন্ন, মোট ধাতু ক্ষতি (প্রাচীর পাতলা হওয়া) হিটারের জীবনকে নির্দেশ করে। আরো প্রাচীর বেধ মানে আনুপাতিকভাবে আরো জীবন. দ্বিগুণ প্রাচীর বেধ মানে দ্বিগুণ সেবা জীবন. কিন্তু কোন থ্রেশহোল্ড বেধ নেই যার নিচে ক্ষয় ত্বরান্বিত হয়, বা যার উপরে এটি থামে। (পিটিংয়ের সাথে, মোটা দেয়াল হ্রাসকারী রিটার্ন দেয়।) এই গবেষণাটি গলিত সালফার পরিষেবার ক্ষেত্রে অভিন্ন ক্ষয় এবং প্রাচীরের সর্বোত্তম পুরুত্ব (1.5-2.0 মিমি) ক্ষেত্রে সরল রৈখিক স্কেলিং এর কারণ দেখায়।
অভিন্ন ক্ষয়ের প্রক্রিয়া: যান্ত্রিক অখণ্ডতার উপর প্রভাব
টাইটানিয়াম পৃষ্ঠটি 135 ডিগ্রীতে গলিত সালফারে সালফার এবং পলিসালফাইডের সাথে সরাসরি প্রতিক্রিয়া দেখায়, যা টাইটানিয়াম ডিসালফাইড (TiS2) গঠনের দিকে পরিচালিত করে। টিআইএস 2 আবরণটি তুলনামূলকভাবে প্রতিরক্ষামূলক কিন্তু প্রবাহিত গলিত সালফার দ্বারা ধীরে ধীরে দ্রবীভূত হয় বা ছড়িয়ে পড়ে। ক্ষয়ের হার রৈখিক গতিবিদ্যা অনুসরণ করে: d=kt, যেখানে k হল 0.05–0.15 মিমি/বছর। কোনও প্যাসিভ ফিল্ম ব্রেকডাউন থ্রেশহোল্ড নেই, পিট করার জন্য কোনও গুরুত্বপূর্ণ তাপমাত্রা নেই এবং স্ট্রেস জারা ক্র্যাকিংয়ের কোনও প্রক্রিয়া নেই। পুরো নিমজ্জিত পৃষ্ঠ জুড়ে জারা সামঞ্জস্যপূর্ণ।
কোনো স্থানীয় আক্রমণ নেই, তাই ছিদ্র করার সময়টি সহজভাবে: t_perf=(প্রাচীরের বেধ শুরু) / (জারা হার)। যদি ক্ষয়ের হার 0.10 মিমি/বছর হয়, একটি 1.2 মিমি প্রাচীর 2.0 মিমি পুরু দেয়ালের জন্য 1.5 মিমি প্রাচীরের জন্য 12 বছরে. 15 বছরে ছিদ্রযুক্ত হবে। সম্পর্ক একটি নিখুঁত সরল রেখা. তাই অতিরিক্ত উপাদানের সরাসরি অনুপাতে একটি মোটা প্রাচীর সুবিধার। টাইটানিয়ামের দাম অবশ্য একইভাবে বেধের সাথে রৈখিকভাবে বেড়ে যায়। অত্যধিক পুরু যাওয়ার কোন অরৈখিক সুবিধা নেই।
তাপ কর্মক্ষমতা প্রভাব: তাপ স্থানান্তর জরিমানা
একটি মোটা প্রাচীর একটি ছোট কিন্তু বাস্তব তাপ খরচ বহন করে. 2.0 ওয়াট/সেমি$^2$ এর একটি সাধারণ তাপ প্রবাহের জন্য, গলিত সালফারে পরিবাহী প্রতিরোধের প্রাধান্য থাকে (উচ্চ সান্দ্রতার কারণে h $\\ প্রায়$ 500 W/m$^2$K)। 1.2 মিমি প্রাচীরের জন্য R_cond=7.1e-5; 2.0 মিমি প্রাচীরের জন্য R_cond=1.18e-4. মোট প্রতিরোধ ক্ষমতা 8% বৃদ্ধি পেয়েছে, তাই পৃষ্ঠের তাপমাত্রা 2-3 ডিগ্রি বৃদ্ধি পেয়েছে। এটি ক্ষয়ের হারকে কিছুটা গতি দেয় (3'C বৃদ্ধির জন্য কিছু 10%), কিছুটা মোটা প্রাচীরের সুবিধাকে অস্বীকার করে। 1.2 মিমি থেকে 2.0 মিমি পর্যন্ত বৃদ্ধির সামগ্রিক সুবিধা হল 12 বছর থেকে প্রায় 18 বছর পর্যন্ত (তাপমাত্রার ত্বরণের কারণে 20 বছর নয়) আয়ু বৃদ্ধি। রিটার্ন হ্রাসের আইনটি দুর্বল হলেও ধরে রাখে।
প্রাচীরের বেধ এবং পরিষেবা জীবনের মধ্যে বাণিজ্য- বন্ধ৷
দেয়ালের বেধ (মিমি) ক্ষয় হার 135 ডিগ্রী (মিমি/বছর) তাপমাত্রা ত্বরণ ফ্যাক্টর কার্যকর জারা হার (মিমি/বছর) ছিদ্র করার সময় (বছর) আপেক্ষিক উপাদান খরচ 1.0 মিমি 0.10 1.00 × 0.10 10 বছর 1.0 × 1.2 মিমি {1.0 × 1.2 মিমি1.0 × 1.2 মিমি1.0 × মিমি 0.10 1.05× 0.105 14.3 বছর 1.5× 1.8 মিমি 0.10 1.08 × 0.108 16.7 বছর 1.8× 2.0 মিমি 0.10 1.10× 0.110 18.2 বছর 2.0 × 2.5 মিমি 0.10 1.15× 0.115 21.7 বছর 2.5×
2.0 মিমি পুরু একটি প্রাচীর 18 বছরের পরিষেবা জীবন, 1.0 মিমি পুরু দেওয়ালের চেয়ে 80% বেশি, তবে 100% বেশি উপাদান খরচ সহ। 1.5 মিমি প্রাচীর 50% বেশি খরচে 14 বছর প্রদান করে, প্রায়ই সেরা অর্থনৈতিক পয়েন্ট।
দেয়ালের পিছনে ইঞ্জিনিয়ারিং: তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ এবং সালফারের গুণমান
গলিত সালফারে H₂S ঘনত্ব ক্ষয় হারের জন্য অত্যন্ত সংবেদনশীল পরামিতি। বিশুদ্ধ সালফারে (নিম্ন H2S), হার 0.03 মিমি/বছরের মতো কম। উচ্চ H2S এবং পলিসালফাইড সহ টক সালফার 0.25 মিমি/বছর পর্যন্ত হতে পারে। যদি সালফারের গুণমান খারাপ হয়, তাহলে একটি মোটা প্রাচীর প্রয়োজন, কিন্তু একটি ভাল পদ্ধতি হল সালফার ট্যাঙ্ককে নাইট্রোজেন দিয়ে স্পার্জ করে H2S বের করে দেওয়া, যা ক্ষয়ের হার 70-80% কমিয়ে দেয়। নাইট্রোজেন স্পারিং 30+ বছর 1.2 মিমি ওয়াল তাপমাত্রা ব্যবস্থাপনাও গুরুত্বপূর্ণ: ট্যাঙ্কের তাপমাত্রা 135 ডিগ্রী থেকে 125 ডিগ্রীতে কমিয়ে প্রায় 40% ক্ষয় হার কমিয়ে দেয়, যা পাতলা দেয়ালকে অনুমতি দেয়।
উপসংহার: লিনিয়ার বেনিফিট-জীবন এবং খরচের একটি ফাংশন হিসাবে প্রাচীর নির্বাচন করুন
একটি মোটা প্রাচীর H2S এবং পলিসালফাইড সহ 135 ডিগ্রিতে একটি গলিত সালফার ট্যাঙ্কে টাইটানিয়াম নিমজ্জন হিটারের জন্য সহায়ক কারণ ক্ষয় একই রকম এবং জীবন দ্রবীভূত ধাতুর মোট পরিমাণের উপর নির্ভর করে। প্রাচীরের পুরুত্ব দ্বিগুণ করা পরিষেবার জীবনকে প্রায় দ্বিগুণ করে (তাপমাত্রা ত্বরণ থেকে সামান্য শাস্তি সহ)। প্রস্তাবিত প্রাচীর বেধ: 10 বছরের জীবনের জন্য 1.2-1.5 মিমি; জীবনের 15 বছরের জন্য 1.5-1.8 মিমি; 20 বছরের জীবনের জন্য 2.0-2.5 মিমি। কোন থ্রেশহোল্ড প্রভাব নেই (ঘন দেয়াল কাজ করে না)। সর্বোত্তম অর্থনৈতিক পছন্দ সাধারণত 1.5 মিমি, যা 1.0 মিমি প্রাচীরের 50% বেশি 14 বছর জীবন দেয়। H₂S এর আনুমানিক ঘনত্ব এবং অপারেটিং তাপমাত্রা প্রস্তুতকারককে প্রদান করুন যাতে তারা সঠিক ক্ষয় হার গণনা করতে পারে। গলিত সালফারের ক্ষেত্রে প্রাচীরের বেধ একটি সরাসরি রৈখিক নকশা পরিবর্তনশীল। মোটা আরও ভাল কিন্তু আরও ব্যয়বহুল-জীবনের প্রয়োজনে বেছে নিন।
