مخزن ذخیره اسید سولفوریک

اسید سولفوریک، یکی از معروف‌ترین مایعات اسیدی است که کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف دارد. این اسید با فرمول شیمیایی H2SO4 شناخته می‌شود و به صورت مایع رقیق و بی‌رنگ در آب حل شده است. برای نگهداری و ذخیره این اسید نیاز به مخزن ذخیره اسید سولفوریک استاندارد و مطمئن برای صنایعی که از آن استفاده میکنند ضروری است. برای ذخیره‌سازی و نگهداری اسید سولفوریک برای مصارف صنعتی، مخازن پلی اتیلن به صرفه‌ترین و امن‌ترین روش هستند. البته هر مخزن پلی اتیلنی برای این کار مناسب نیست و باید ویژگی‌های خاصی داشته باشد.

در حال حاضر، مخازن پلی اتیلن HDPE متداول‌ترین نوع مخزن ذخیره اسید سولفوریک با حجم کمتر از 20 هزار لیتر محسوب میشوند. این مخازن به دلیل ویژگی‌های مقاومتی و استحکامی بالای خود، گزینه مناسبی برای ذخیره این نوع اسید هستند.

یکی از مزایای استفاده از مخازن پلی اتیلن HDPE برای ذخیره اسید سولفوریک این است که این مخازن در برابر اسید سولفوریک واکنش نشان نمی‌دهند. این امر در حالی است که مخازن استیل به دلیل مقاومت خوردگی پایین، در برابر اسید سولفوریک واکنش نشان می‌دهند و منجر به تولید گاز هیدروژن و سولفات آهن می‌شوند. با توجه به موارد ذکر شده، پیشنهاد می‌شود که اسید سولفوریک با غلظت‌های مختلف فقط در مخازن پلی اتیلن HDPE نگهداری شود.

اجازه دهید نگاهی دقیق تر به اسید سولفوریک، چگونگی استفاده از آن و نحوه چالشهای خوردگی آنها با مخازن ذخیره مناسب این اسید داشته باشیم.

اسید سولفوریک یک ماده شیمیایی بسیار سنگین است که تمامیت مکانیکی هر ماده را آزمایش میکند. اضافه کردن آب به نمونه غلیظ منجر به پراکندگی اسید و یا بدتر از آن، انفجار خواهد شد. اگر روی فلزات ریخته شود، میتواند گاز هیدروژن بسیار قابل اشتعال ایجاد کند. پوست و دیگر سوختگیهای بدن از اسید سولفوریک به طور بالقوه جدی تر از سوزاندن سایر اسیدهای قوی است. این ماده شیمیایی هر آنچه را که لمس میکند خشک میکند و گرمای ناشی از واکنش با آب میتواند آسیبهای حرارتی ثانویه ایجاد کند.

اسید سولفوریک یک اسید معدنی خورنده است که به طور گسترده ای در صنایع مختلف استفاده میشود. فرمول شیمیایی آن H2SO4 می‌باشد. این اسید یک اسید معدنی بسیار خورنده است که با روشهای مرسوم ذخیره سازی شیمیایی ناسازگار است. این سیال با بوی زننده، بی رنگ و کمی زرد در حین تولید به قهوه ای تیره تغییر رنگ می‌دهد تا افراد را به خطرات آن آگاه سازد.

این اسید ساختار دی پروتیک دارد (به حلالهایی گفته میشود که قابلیت ایجاد پیوند هیدروژنی با خود را دارند، یعنی عملا میتوانند در پیوندهای هیدروژنی شرکت کرده و یون H+ تولید کنند همانند آب) که بخاطر چگالی بالا در گروه مواد سنگین قرار می‌گیرد. محلولهای شیمیایی اسید سولفوریک بسیار واکنش پذیر هستند و خطرات جدی را دربر دارد که باید در هنگام جابجایی و نگهداری آنها مورد توجه قرار گیرد.

این موارد تا حد زیادی بیانگر حساسیت در انتخاب مخزن نگهداری اسید سولفوریک میباشد. بنابراین مخزن اسید را به هیچ عنوان از شرکتهای واسطه تهیه ننمائید.

به طور معمول، محلولهای H2SO4 100 درصد خالص نیستند، اما تا حدی با آب رقیق شده و بصورت درصد وزنی (wt %) گزارش میشود. درصدهای وزنی رایج تجاری آن شامل 93، 96 و 98 درصد است. بسیاری از مصرف کنندگان اسید رقیق با قدرت 70 یا 50 درصد را خریداری میکنند. ملاحظات مربوط به جابجایی، ذخیره سازی و واکنش پذیری اسید سولفوریک رقیق کاملا متفاوت از حالت خالص آن است.

ویژگی های مخزن ذخیره اسید سولفوریک

اسید سولفوریک باید در مخازن خاص ساخته شده از مواد مقاوم در برابر خوردگی نگهداری شود که ایمنی، ثبات و طول عمر مخزن را تضمین میکند. این ملاحظات میتواند بسته به غلظت H2SO4 محلول تغییر کند. اگر در مخازن مناسب با اتصالات و واشرهای مناسب ذخیره نشود، خوردگی میتواند اتفاق بیفتد و سازگاری و استحکام مخزن با خطر مواجه شود، که منجر به ایجاد شکاف و شکستن مخزن اسید شود و سبب مشکلات ایمنی بالقوه و تعمیرات گران قیمت شود.

مخزن ذخیره اسید سولفوریک باید دارای ویژگی‌های زیر باشد:

• ساخته شده از مواد مقاوم در برابر اسید سولفوریک
• دارای ضخامت کافی برای تحمل فشار
• دارای طراحی مناسب برای جلوگیری از نشتی

مخازن پلی اتیلن ذخیره اسید سولفوریک هلدینگ صنایع برتر گزینه مناسبی برای این کار هستند. این مخازن از مواد پلی اتیلن ساخته شده‌اند که در برابر اسید مقاوم هستند. همچنین، این مخازن دارای ضخامت کافی برای تحمل فشار هستند و طراحی مناسبی برای جلوگیری از نشتی دارند.

استفاده از مخازن نامناسب می‌تواند باعث بروز مشکلات جدی شود. مخازن نامناسب ممکن است نشتی داشته باشند، بشکنند یا تغییر شکل دهند. این مشکلات می‌تواند باعث آلودگی محیط زیست و خسارت مالی شود. دمای کاری محیط نیز یکی از عوامل مهم در انتخاب مخزن ذخیره اسید سولفوریک است. مخازن باید در برابر دمای کاری محیط مقاوم باشند.

در زمان ارزیابی و بررسی مخزن ذخیره سازی اسید، اینکه مخلوط کردن یا رقیق کردن محلول ممکن است اتفاق بیافتد نیز باید مدنظر قرار گیرد (بعلت واکنش گرمازایی که رخ میدهد). اسید سولفوریک باید در محیطی سرد و خشک و بدور از نور مستقیم خورشید، منابع تولید گرما و احتراق باشد و جدا از مواد ناسازگار نگهداری شود.

زمانی که اسید سولفوریک بصورت حجمی (فله) ذخیره می‌شود، مخزن ذخیره سازی آن باید دارای یک محفظه یا مخزن دومی نیز باشد تا در صورت نشت مخزن اولیه، مخزن دوم بتواند از نشت سیال به بیرون جلوگیری کند. برای نگهداری موفقیت آمیز اسید سولفوریک باید یک برنامه منظم بازرسی و نگهداری از مخزن نیز در دستور کار قرار گیرد.

چالشهای ذخیره اسید سولفوریک

بزرگترین چالش در کار با اسید سولفوریک این است که آن یک اکسید کننده بسیار قوی است که قادر به اکسیداسیون برخی مواد شیمیایی و مواد جامد مانند بعضی از فلزات میباشد و میل ترکیبی بالایی در واکنش با آب دارد. این چالشی برای استحکام و طراحی بسیاری از مخازن ذخیره سازی اسید است.

واکنش پذیری بین این ماده شیمیایی و آب، اگزوترمیک (گرمازا) بوده که این واکنش میتواند بسیار شدید و در نتیجه خطرناک باشد، به ویژه در غلظتهای بالای 80 درصد. این واکنش گرمازا در ذخیره سازی از اهمیت بسزایی برخوردار است. زیرا رقیق کردن یا مخلوط کردن اسید سولفوریک با آب یا سایر مواد شیمیایی میتواند حجم قابل توجهی از حرارت تولید کند و به طور بالقوه محلول را در سطوح بالایی گرم کند که این برای مخزن یا تجهیزات مرتبط بسیار خطرناک است.

در هنگام ذخیره مقادیر زیاد اسید سولفوریک، ملاحظات مختلفی وجود دارد. غلظت شیمیایی و حجم به دلیل تنش وزنی شیمیایی و احتمال فعالیت خوردگی، دو پارامتر مهم و تعیین کننده در تعیین مخزن ذخیره اسید مذکور می‌باشد. توصیه می‌شود در هنگام ذخیره بیش از 4000 گالن (18184 لیتر) اسید سولفوریک غلیظ که به دلیل افزایش بار ناشی از وزن، تنش مخزن و افزایش ریسک، احتمال نشتی بالا میرود بررسیهای مهندسی دقیق صورت گیرد.

در بخشهای زیر، رایج ترین راه حلهایی که برای ذخیره سازی حجمی اسید سولفوریک استفاده می‌شود بررسی شده است.

1. بسیار سنگین است و استحکام مکانیکی مخزن شما را آزمایش خواهد کرد.
2. وزن ذاتی اسید سولفوریک نیاز به یک ماده قوی دارد که بتواند فشار بار استاتیکی که به طور مداوم به یک سوم انتهایی مخزن ذخیره وارد میشود، مقاومت کند.
3. یک اکسید کننده بسیار قوی است.
4. شما باید تدابیر حفاظتی را برای جلوگیری از تخریب، شکننده شدن و ترک خوردن مخزن که میتواند باعث نشت یا شکست مخزن شود.
5. اگر با آب تماس پیدا کند، یا بخار ائروسل اسیدی سمی تولید میشود یا احتمال وقوع انفجار وجود دارد.
6. در صورت ریختن بر روی فلزات، گاز هیدروژن با قابلیت اشتعال پذیری بالا تولید میشود.
7. سوختگی در پوست و دیگر اعضای بدن با اسید سولفوریک میتواند بسیار جدی تر از سوختگی با اسیدهای قوی دیگر باشد. اسید سولفوریک هر آنچه را که لمس میکند، خشک (آب زدایی) میکند و گرمای ناشی از این واکنش با آب میتواند آسیبهای حرارتی ثانویه ایجاد کند.

قیمت مخزن اسید در صورت استفاده از پلی اتیلن سنگین تا حد زیادی نسبت به مخزن استیل اسید کاهش می‌یابد.

مخازن ذخیره اسید سولفوریک از جنس پلی اتیلن سنگین

پر استفاده ترین مخازن مورد استفاده برای ذخیره سازی اسید سولفوریک کمتر از 10،000 گالن (45،000 لیتر)، مخازن پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) هستند. با توجه به چگالی بالا محلولهای H2SO4، فقط مخزن اسید با وزن مخصوص 1.9 یا بالاتر برای ذخیره سازی اسید سولفوریک توصیه می‌شود تا مخزن به طور کامل در برابر وزن شیمیایی مقاومت داشته باشد.

مزیت منحصربفرد استفاده از ترموپلاستیکهایی مانند مخزن پلی اتیلن برای نگهداری اسید سولفوریک این است که این مواد برخلاف مخازن از جنس استیل کربن با H2SO4 واکنش نمی‌دهند. بنابراین از تولید گاز هیدروژن و سولفات آهن اجتناب می‌شود.

حداکثر دمای کاری مخازن پلی اتیلن 68 درجه سانتیگراد می‌باشد. در کاربریهای مربوط به رقیق سازی و مخلوط کردن اسید سولفوریک با غلظت بالا این امر مهمی است زیرا گرمای ناشی از واکنش میتواند به بیش از دمای کاری مخزن ذخیره برسد.

با توجه به این حساسیتها در مورد دمای بالا، رقیق کردن اسید سولفوریک در مخازن ذخیره سازی ترموپلاستیکی عموما توصیه نمی‌شود. مگر اینکه تحت کنترلهای دقیق مهندسی، روشها و مکانیزمهایی باشد که شرایط بهره برداری برای چنین کاربریهایی 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 کننده‌های ضد اشعه ماواربنفش خورشید در ترکیب مخزن استفاده گردد. همچنین میتوان از سایه بان و سازه نگهبان برای حفظ یکپارچگی مخزن و سرویس دهی بهتر کمک گرفته شود.

برای ذخیره سازی موفقیت آمیز اسید سولفوریک نکات زیر باید مدنظر قرار گیرد:

• مخزن از جنس HDPE میتوانند طیف کاملی از غلظت اسید سولفوریک را ذخیره کنند اما برای کاربردهای زیر 10،000 گالن (45،000 لیتر) توصیه می‌شود.
• مخزن استیل کربن برای ذخیره مقادیر بیش از 10،000 گالن (45،000 لیتر) هستند.
• گرما تولید شده از واکنش H2SO4 مخلوط کردن یا رقیق کردن باید در نظر گرفته شود، کنترل شده و به درستی تحت نظارت باشد.
• واشر، اتصالات و پیچها (اتصالات و متعلقات مخزن) باید برای سناریوهای ذخیره سازی مختلف بر اساس غلظت H2SO4 انتخاب شوند.
• وزن مخصوص مخزن باید برابر با 1.9 یا بیشتر باشد.
• در زمان استفاده از مخزن پلی اتیلنی بهتر است این مخازن از نوع دو جداره باشند.

اجزای مخزن نگهداری اسید سولفوریک

در هنگام ارزیابی جهت انتخاب جنس مواد سازنده مخزن نگهداری اسید سولفوریک و اجزای مورد نیاز آن، همیشه باید غلظت اسید سولفوریک مورد توجه قرار گیرد.

مخزن ذخیره سیالات شیمیایی، بسته به نوع ماده شیمیایی و غلظت آن، از مشخصات تولیدی خاص برخوردارند که فقط تحت همان شرایط تولیدی میتوانند مورد بهره برداری قرار گیرند. لذا در شرایطی غیر از شرایط ذکر شده در مشخصات فنی از کارایی آنها کاسته می‌شود.

جدول زیر جنس پیچ، واشر و اتصالات مرتبط با شرایط مختلف را نشان می‌دهد:

با توحه به ویژگی ضد خوردگی پلی اتیلن، مخزنهای پلی اتیلنی مقاومت بسیار بالایی در برابر مواد اسیدی دارند. لذا در تولید مخزن اسید سولفوریک نیز کاربرد فراوانی دارند. از همین رو برای ذخیره و نگهداری یا حتی حمل بسیاری از انواع اسیدها مانند اسید استیک، اسید کلریدریک، اسید سولفوریک و اسید فسفریک بدون نگرانی میتوان از مخزن اسید پلی اتیلنی بهره برد.

اما نکته مهم چگالی اسید درون مخزن اسید می‌باشد. به طور معمول مخازن پلاستیکی یا پلی اتیلنی برای نگهداری و ذخیره سیالات با چگالی یک (چگالی آب) تولید می‌شوند، چگالی اسید سولفوریک غلیظ نزدیک به ۲ برابر آب و یا اسید فسفریک غلیظ تا ۱٫۵ برابر آب می‌باشد.

بنابراین مخزن نگهداری اسید سولفوریک تولیدی می بایست از مقاومت بالا و کافی برخوردار باشد. لطفا در هنگام سفارش چگالی مایعی که قرار است داخل مخزن ذخیره شود 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 می‌باشند. مخزن ذخیره اسید سولفوریک غلیظ حتما می باید از پلی اتیلن دوجداره تامین گردد.

قیمت مخزن ذخیره اسید سولفوریک

قیمت مخزن اسید سولفوریک به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله:

1. حجم مخزن
2. ضخامت مخزن
3. نوع مواد سازنده مخزن
4. غلظت اسید
5. چگالی اسید

برای تعیین قیمت نهایی مخزن نگهداری اسید سولفوریک، باید این عوامل را به کارشناسان فروش اعلام کرد. به طور کلی، قیمت مخزن پلی اتیلن تقویت شده برای ذخیره اسید سولفوریک بین 15 تا 40 درصد بیشتر از مخازن پلی اتیلن معمولی است. این تفاوت قیمت به دلیل استفاده از مواد مقاوم‌تر و ضخیم‌تر در مخازن پلی اتیلن تقویت شده است.

نکات ایمنی ذخیره اسید سولفوریک

کار با اسیدها بسیار خطرناک است. بنابراین، قبل از خرید مخزن نگهداری اسید سولفوریک، باید اطمینان حاصل کنید که مخزن از کیفیت و ایمنی کافی برخوردار است. همچنین، باید نکات ایمنی ذخیره این ماده شیمیایی را رعایت کنید.

• از مخازن ایستاده یا عمودی برای ذخیره اسید سولفوریک استفاده کنید. مخازن افقی نیز قابل استفاده هستند، اما عمر کمتری دارند.
• تمامی اتصالات، شیرها و نازل‌های مخزن باید از مواد مقاوم در برابر اسید سولفوریک ساخته شده باشند.
• مخزن باید توانایی تحمل سیال با چگالی ۱.۹ را داشته باشد.
• حجم اسید در یک مخزن پلی اتیلن نباید بیش از 20 هزار لیتر باشد. در صورت نیاز به ذخیره اسید با حجم بیشتر، باید از چندین مخزن پلی اتیلن استفاده کرد یا از یک مخزن استیل ضد زنگ استفاده کرد.
• گرمای آزاد شده از واکنش‌های اسید سولفوریک باید در نظر گرفته شود. در هنگام رقیق‌سازی اسید، باید اسید غلیظ را به آب اضافه کرد و از افزودن آب به اسید غلیظ خودداری کرد. افزودن آب به اسید غلیظ باعث افزایش غیرقابل کنترل دما می‌شود و می‌تواند منجر به خطرات جدی شود.