مخزن اسید چیست؟
مخزن اسید (Acid Storage Tank) مخزنی برای ذخیره سازی و جابجایی ایمن اسیدهای معدنی و آلی است. طراحی اصولی مخازن اسید از اهمیت بالایی برخوردار است؛ زیرا در صورت عدم تطابق مشخصات مخزن با ویژگیهای شیمیایی سیال احتمال بروز خوردگی شدید، نشت و آسیبهای زیست محیطی و ایمنی افزایش مییابد. طراحی مخزن اسید باید بر اساس پارامترهایی نظیر نوع اسید، غلظت شیمیایی، دمای عملیاتی، فشار داخلی و شرایط محیطی صورت گیرد.
چه موادی برای تولید مخزن اسید مناسب هستند؟
اسیدها مواد خورندهای هستند. بنابراین مواد تشکیل دهندهی مخزن باید در برابر مواد شیمیایی مقاوم باشد. انتخاب جنس مناسب برای ساخت مخازن نگهداری اسید اهمیت ویژهای دارد. متریالهایی مانند پلی اتیلن، پلی پروپیلن، فایبرگلاس و استیل معمولاً برای این تولید مخزن اسید به کار میروند. طراحی صحیح این مخازن ایمنی عملیاتی و دوام سیستم را تضمین میکند. در ادامه به مشخصات مخزن اسید پلی اتیلن، فایبرگلاس و استیل اشاره میکنیم:
مخزن اسید پلی اتیلن
مخزن اسید پلی اتیلن یکی از مهمترین تجهیزات در صنایع شیمیایی، پتروشیمی و داروسازی هستند. این مخازن برای نگهداری مواد شیمیایی خورنده، اسیدها و سایر مواد خطرناک استفاده میشوند. پلی اتیلن مادهای مقاوم در برابر انواع مواد شیمیایی است. مخازن اسید پلی اتیلن برای ذخیره سازی اسیدها، مواد قلیایی و سایر مواد شیمیایی خورنده طراحی شدهاند. این مخازن در برابر انواع اسیدها مختلف مقاوم هستند و به راحتی با ترکیبات شیمیایی واکنش نشان نمیدهند. این متریال علاوه بر تولید مخزن اسید در تولید لولههای انتقال آب و فاضلاب به کار میروند که به نام لوله پلی اتیلن شناخته میشوند.
مخزن اسید فایبرگلاس
مخزن فایبرگلاس از ترکیب الیاف شیشهای و رزینهای پلی استر، وینیل استر یا اپوکسی تولید میشود. این مخازن دارای ویژگیهای خاصی همچون وزن سبک، مقاومت شیمیایی بالا و دوام در برابر تغییرات دما و فشار هستند. فایبرگلاس مادهای مقاوم در برابر خوردگی و واکنشهای شیمیایی است. این مخازن توانایی ذخیره سازی مواد شیمیایی خورنده مانند اسیدها و قلیاها را دارند. مخازن اسید فایبرگلاس قابل طراحی و تولید به صورت سفارشی برای کاربردهای خاص هستند.
مخزن اسید استیل
مخازن اسید استیل معمولاً از استیل نوع ۳۰۴ یا ۳۱۶ تولید میشوند. این نوع استیلها در برابر خوردگی، دماهای مختلف و فشارهای داخلی مقاوم هستند. همچنین استیل با انواع مواد شیمیایی خورنده سازگار است و مناسب برای ذخیره سازی اسیدها و مواد شیمیایی قوی هستند. فولاد ضد زنگ نوع ۳۱۶ در برابر اسیدهای کلریدریک و سولفوریک مقاومت بیشتری دارد. مخزن اسید استیل دارای عمر طولانی و استحکام بالایی است.
ضخامت دیواره مخزن اسید بر چه اساسی محاسبه میشود؟
محاسبه ضخامت دیواره مخزن یکی از مراحل کلیدی در طراحی و تولید مخازن ذخیره سازی است. ضخامت دیواره مخزن اسید باید بتواند فشار داخلی، مقاومت در برابر خوردگی، شرایط محیطی، و تغییرات دما را تحمل کند. یکی از اصلیترین عوامل در تعیین ضخامت دیواره مخزن، فشار داخلی است. فشار داخلی ناشی از سیالات موجود در مخزن است. برای محاسبه ضخامت دیواره مخزن بر اساس فشار داخلی، از فرمولهای استاندارد مکانیک سیالات استفاده میشود. سایر فاکتورها عبارتند از:
نوع و ویژگیهای مواد اولیه
انتخاب ماده مناسب برای تولید مخزن اسید تاثیر زیادی بر ضخامت دیواره آن دارد. ویژگیهای فنی مواد مانند مقاومت در برابر خوردگی و توانایی مقابله با واکنشهای شیمیایی از عوامل تعیین کننده در انتخاب مواد هستند. این ویژگیها تعیین میکنند که ماده انتخابی تا چه حد قادر به تحمل فشار داخلی، نیروهای خارجی و شرایط محیطی مختلف خواهد بود. برای مثال مقاومت کششی بالا موجب افزایش توانایی ماده در مقابله با فشارهای مکانیکی میشود. همچنین مقاومت در برابر خوردگی برای محیطهای خورنده ضروری است.
شرایط محیطی
محیطی که مخزن در آن قرار دارد تأثیر زیادی بر انتخاب مواد و ضخامت دیواره مخزن دارد. عواملی مانند دما، رطوبت و تابش UV میتوانند بر ساختار مخزن اسید تاثیر بگذارند. برای مثال مخازن ذخیره سازی مواد خورنده مانند اسیدها یا مواد شیمیایی نیاز به مواد با مقاومت بالا در برابر خوردگی دارند. در مناطق گرمسیر مخزن اسید باید مقاوم در برابر حرارت و نور خورشید باشد. این امر به افزایش ضخامت دیواره برای جلوگیری از ترکها و آسیبها در اثر دماهای زیاد نیاز دارد.
نوع سیال یا مواد شیمیایی
نوع اسید و ترکیب شیمیایی آن تأثیر زیادی بر ضخامت و جنس دیواره مخزن دارد. اسیدهای قوی مانند اسید سولفوریک به دلیل واکنش شدید با فلزات، نیاز به ضخامت بیشتر و مقاومت بالاتری در برابر خوردگی دارند. برای این اسیدها، استفاده از مواد پلاستیکی مقاوم به خوردگی نظیر پلی اتیلن یا فولاد ضد زنگ ضروری است. برخی اسیدها همچون اسید استیک خورندگی کمتری دارند. بنابراین به مخزنی با ضخامت دیواره کمتری نیاز است. همچنین در این موارد میتوان از پلاستیکهای مقاوم و استیل استفاده کرد.
حداکثر دمای کاری مخزن اسید چقدر است؟
حداکثر دمای کاری مخزن اسید یکی از عوامل حیاتی در طراحی و انتخاب مواد تولید مخزن است. این عامل تأثیر زیادی بر عملکرد و ایمنی آن دارد. به طور مثال اسید سولفوریک در دماهای بالا به شدت خورنده است. به طور کلی اسید سولفوریک در دمای 60 تا 80 درجه سانتیگراد ذخیره میشود. اسید هیدروکلریک و اسید نیتریک معمولاً در دمای حداکثر 50 درجه سانتیگراد ذخیره میشوند.
مواد مختلف مانند استیل، پلی اتیلن، فایبرگلاس و پلی پروپیلن ویژگیهای متفاوتی در برابر دما دارند. برای مثال مخزن اسید استیل برای نگهداری اسیدهای قوی به کار میرود. دمای کاری آن معمولاً بین 50 تا 150 درجه سانتیگراد است؛ اما این محدوده بسته به آلیاژ انتخابی متغیر است. برای پلاستیکهای مقاوم به خوردگی مانند پلی اتیلن، حداکثر دما معمولاً در محدوده 50 تا 60 درجه سانتیگراد است. این ماده در دماهای بالا حساستر است و برای دماهای بالاتر از این محدوده باید از مواد افزودنی و تقویت کننده استفاده کرد.
ظرفیت مخزن اسید بر اساس چه معیارهایی انتخاب میشود؟
در یک کارخانه صنعتی با وجود برج خنک کننده نیاز به مخزن است. این مخزنها نقش مهمی در نگهداری و تأمین منابع مختلف دارند. در سیستمهای برج خنک کننده آب گرم ناشی از فرآیندهای صنعتی، وارد برج میشود. در برج خنک کننده بخشی از این آب تبخیر میشود و با جذب گرمای نهان تبخیر، دمای آب کاهش مییابد. این فرآیند باعث خنک شدن آب میشود.
آب باقی مانده با دمای پایینتر از کولینگ تاور خارج میگردد. در برخی از مواقع این آب خنک به مخزن ذخیره منتقل میشود. در چنین شرایطی به مخازنی نیاز است تا دمای آب حفظ شود. مخزن پلی اتیلن و فایبرگلاس گزینههای مناسبی برای این کاربردها هستند. در کنار این مخازن، مخازن شیمیایی نیز برای نگهداری مواد شیمیایی مختلف ضروری هستند. در این صورت باید از مخزن اسید استفاده کرد.
اولین نکته برای تعیین ظرفیت مخزن اسید، میزان مصرف روزانه یا ماهانه اسید است. باید پیش بینی کرد که به چه مقدار اسید نیاز دارید. اسیدها ویژگیهای شیمیایی متفاوتی دارند. برخی اسیدها مانند اسید سولفوریک و اسید هیدروکلریک خاصیت خورندگی بیشتری دارند و نیاز به مواد مقاومتری برای تولید مخزن دارند. همچنین غلظت اسید بر انتخاب ظرفیت مخزن تأثیر میگذارد. اسیدهای رقیقتر فضای کمتری نسبت به اسیدهای غلیظ نیاز دارند. سایر عوامل عبارتند از:
- شرایط محیطی و فضای موجود
- دمای عملیاتی و فشار داخلی
- استانداردهای ایمنی و مقررات
- مقدار سیال