مخزن اسید

مخزن اسید منبعی است به منظور نگهداری و حمل و نقل اسید های مختلف که غالبا از جنس پلی اتیلن ، کامپوزیت ، اسیتل و یا هر ماده که در مقابل اسید های مثل سولفوریک ، نیتریک ، کلریدریک ، فسفریک از خود واکنشی نشان ندهد می باشد. به این نوع مخزن ها مخزن ضد اسید نیز گفته می شود

معمولا برای نگهداری مواد اسیدی از مخازنی که بالاتر از سطح زمین قرار می گیرند، استفاده می شود. یکی از مزایای مهم این مخازن ، دسترسی سریع به آنها جهت تخلیه و تزریق مواد اسیدی است. سایز نرمال این مخازن باید حداقل 50 برابر حجم موادی باشد که قرار است در داخل مخزن نگهداری شود.

 در ساخت مخزن اسید معمولا از فلز (به صورت پوشیده یا ناپوشیده) و یا پلاستیک مستحکم شده با فیبر(FRP)، استفاده می‌شود. مخازن فلزی معمولا از مقاومت و دوام بالایی در برابر فشار و ضربات برخوردار هستند، در حالی که مخازن پلاستیکی - فیبری ، اقتصادی تر بوده و برای نگهداری مواد اسیدی کم حجم به مدت کوتاه مناسب می‌باشند.

انواع مخزن اسید در بازار ایران

در زیر به بررسی انواع آلیاژ و مواد به کار برده شده در ساخت مخازن اسید می پردازیم.

مخزن اسید پلی پروپیلن

پلی‌پروپیلن گسترش یافته یا EPP حباب یا لایه‌ای از پلی‌پروپیلن است که دارای ویژگی فشاری خوبی است که ناشی از سختی و سفتی پایین آن است و به آن اجازه می‌دهد که بعد از اعمال فشار به حالت اولیه خود برگردد و به‌طور گسترده‌ای در صنایع هوافضایی و وسایل کنترل رادیویی به‌کار می‌رود که این ویژگی ناشی از قدرت جذب فشار است.

مخزن اسید پلی اتیلن دوجداره :

پلی‌اتن‌ها یا پلی‌اتیلن‌ها خانواده‌ای از گرمانرمها می‌باشند که از طریق پلیمریزاسیون گاز اتیلن به‌دست می‌آیند. از طریق کاتالیست و روش پلیمریزاسیون این ماده می‌توان خواص مختلفی همچون چگالی، شاخص جریان مذاب بلورینگی، درجه شاخه‌ای و شبکه‌ای شدن، وزن مولکولی و توزیع وزن مولکولی را در آن‌ها کنترل کرد. پلیمرهای با وزن مولکولی پایین را به عنوان روان‌کننده به‌کار می‌برند. پلیمرهای با وزن مولکولی متوسط واکس‌هایی امتزاجپذیر (مخلوط پذیر) با پارافین می‌باشند و نهایتاً پلیمرهایی با وزن مولکولی بالاتر از ۶۰۰۰ در صنعت پلاستیک بیشترین حجم مصرف را به خود اختصاص می‌دهند. پلی اتیلن شامل ساختار بسیار ساده‌ای است، به‌طوری‌که ساده‌تر از تمام پلیمرهای تجاری می‌باشد.

مخزن اسید FRP

فایبر گلاس کامپوزیتی از الیاف شیشه با مواد پلیمری است که از پشم شیشه به عنوان مادهٔ تقویت کننده و از مواد پلیمری به عنوان مواد زمینه استفاده می‌شود.

در ساخت مخازن بکار می‌رود. انواع رزین‌ها در ساخت مخازن فایبرگلاس عبارتند از: پلی استر، وینیل استر، اپوکسی می‌باشد. پلی استرها ضعیف در برابر خوردگی بوده و ونیل استر مقاومت خوب در برابر خوردگی داشته و اپوکسی مقاوم در برابر خوردگی و دما می‌باشد. چگالی فایبر گلاس در حدود ۱۸۵۰-۲۰۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب است.

مخازن اسید ساخته شده از آهن (فولاد نرمه)

کربن استیل نوعی فولاد است که مشخصا دارای حداکثر 2/1 % کربن می باشد اما مابقی عناصر موجود در آن میزان مشخصی نداشته و با کم و زیاد کردن هر یک از آن ها نوع خاصی از کربن استیل تولید می شود. با افزایش درصد کربن، فولاد از طریق عملیات حرارتی سخت تر و قوی تر می شود و در مقابل، انعطاف پذیری آن کاهش پیدا می کند. همچنین، میزان کربن بالاتر باعث کاهش نقطه ذوب می شود.

در محیط هایی که احتمال می رود دمای خارجی باعث فریز شدن مواد اسیدی داخل مخزن ‌شود بهتر است از ورقه های مارپیچی یا سایر وسایل گرمایشی جهت متعادل نمودن دمای مخازن ، استفاده شود.  استفاده از ورقه های  مارپیچی در داخل مخزن اصلا توصیه نمی‌شود، زیرا این نوع راه حل موجب افزایش میزان خورندگی مواد اسیدی شده و در داخل مخزن رخنه ایجاد می‌کند.  علاوه بر این جریان فشار قوی نیز توصیه نمی‌شود، زیرا بارسیدن دمای سطح داخلی مخزن به 100 درجه سانتی گراد، شاهد خورندگی شدید اسیدی خواهیم بود.

 مخزن های فشرده شده زمانی که فشار بخار بیش از فشار اتمسفر است، توصیه می‌شوند.  دریچه های مخزن در اندازه ها و مواد متفاوت هستند، اما جزء ذخیره سازی موفق و ایمن هستند.  ترموپلاستیک ها و مواد فایبرگلاس مصالح قابل قبولی برای ساخت سیستم های بخار هیدروکلریک  هستند.  رسانه های رایج مورد استفاده در سیستم های بخار هیدروکلریک  آب یا محلول هیدروکسید سدیم هستند.  مشخصات مهندسی دریچه اندازه، مواد و مکان باید بر اساس هر کاربرد تعیین شود.

هنگام حمل و نقل یا انتقال مقادیر زیادی اسید هیدروکلریک به مخزن ذخیره، یک اسکرابر بخار یا سایر وسایل دفع دود/فشار برای کاهش فشار افزایش یافته ناشی از جابجایی اسید و تولید بخار مورد نیاز است.  بدون کاهش مناسب، افزایش فشار می تواند منجر به خرابی مخزن شود که می تواند منجر به جاری شدن اسید هیدروکلریک خطرناک شود. 

قبل از انتخاب دستگاه پمپ، بهتر است برخی فاکتورها نظیر شرایط عملیاتی مانند دما، فشار مکش، غلظت اسید و سایر موارد، در نظر گرفته شوند.  یکی از مسائل مهمی که حائز اهمیت بالایی از لحاظ امنیتی می‌باشد، اطمینان حاصل نمودن از پمپاژ امن مواد اسیدی است، به عبارتی  دیگر، به هنگام انجام عملیات پمپاژ نباید سوراخ و یا رخنه ای وجود داشته باشد، این مزیت در پمپ های عمودی غوطه ور در آب بیشتر از پمپ های افقی به چشم می خورد. همچنین انتخاب مواد و آلیاژ مناسب به هنگام ساخت مخازن از اهمیت  بالایی برخوردار است تا از ایجاد هرگونه خسارت و زیان ممانعت  به عمل آید.

 یکی از مسائل دیگر که باید در طراحی این مخزن ها رعایت شود، انتخاب  لوله ها و سیستم مناسب لوله کشی است، به خصوص اگر محتویات داخل مخزن از نوع مواد اسیدی باشد.  طراح بایستی از حمل امن با کارآیی بالای سیستم لوله کشی، اطمینان حاصل کند.  سیستم لوله کشی بهتر است که تعدادی برجستگی داشته باشد تا امکان ایجاد رخنه ونشتی به  صفر  برسد.  در انتخاب لوله ها بهتر است جوانب زیر را در نظر بگیریم: غلظت اسید، دمای انتقال مواد اسیدی، فاز، سرعت انتقال سیالات، نوع جریان، ناخالصی‌های موجود در اسید و وجود مواد جامد.

 مخزن اسید استیل

در متالوژی، فولاد زنگ‌نزن یا فولاد ضدزنگ یا استنلس استیل که Inox نیز خوانده می‌شود، آلیاژی از فولاد می‌باشد، که اصلی‌ترین عناصر تشکیل دهنده آن آهن، کروم و نیکل است که حداقل درصد جرمی کروم در آن ۱۰٫۵ درصد و حداکثر درصد جرمی کربن آن ۱٫۲ درصد می‌باشد.

مخرن نگهداری اسید سوفوریک

مخزن اسید سولفوریک با توجه به خاصیت این اسید، باید ویژگی هایی داشته باشد تا بتواند در برابر خاصیت خورندگی و فشار آن مقاومت کافی را داشته باشد. در این مقاله ابتدا به صورت مختصر ویژگی های اسید سولفوریک را برشمرده و در انتها ویژگی های مخزن ذخیره اسید سولفوریک، تولید شده از پلی اتیلن با کیفیت 3840 را بیان خواهیم کرد.

اسید سولفوریک

 اسید سولفوریک یکی از معروفترین مایعات اسیدی است که کاربردهای گسترده ای در صنایع مختلف دارد. این اسید را با فرمول H2SO4 نمایش می دهند. این اسید همواره به صورت مایع رقیق و بی رنگ در آب حل شده است. برای ذخیره سازی و نگهداری آن برای مصارف صنعتی در حال حاضر به صرفه ترین و امن ترین روش ذخیره سازی بوسیله مخازن پلی اتیلن است. البته هر مخزن پلی اتیلنی برای این کار مناسب نبوده و باید ویژگی هایی داشته باشد که در ادامه بیان خواهیم کرد.

ویزگی های مخازن نگهداری سولفوریک اسید

اسید سولفوریک خاصیت خورندگی بالایی دارد. ضمن اینکه در غلظت های بالا دارای خاصیت قوی خشک کنندگی و اکسید کنندگی است. چگالی این ماده برابر باg/cm3 1.84 است در نتیجه مخزن ذخیره و نگهداری اسید سولفوریک باید بتواند در برابر موارد بیان شده سازگاری و مقاومت کافی داشته باشد. ضمن اینکه عموماً مخازن پلی اتیلن برای ذخیره سازی آب با چگالی 1 طراحی و تولید می شوند. به همین دلیل مخزن پلی اتیلن ویژه ذخیره سازی اسید ها باید بتواند با چگالی این مواد نیز سازگاری کامل را داشته باشد.