Při jaké konkrétní kombinaci koncentrace organických kyselin a teploty povrchu pláště vyžaduje 1,2 milimetrový plášť z nerezové oceli 316 výměnu každých devět měsíců ve službě CIP kyseliny citrónové pro zpracování nápojů?
Zanechat vzkaz
Kyselina citronová je průmyslový standard pro odstraňování vodního kamene a čisticí chemikálie pro čisté-na{1}}místní systémy pro techniky údržby při zpracování nápojů, mléčných výrobcích a výrobě potravin. Typické roztoky CIP používají 1–3% kyselinu citrónovou při 70–85 °C. Tyto ohřívače mají obvykle plášť z nerezové oceli 316 o tloušťce 1,2 mm, který umožňuje rychlou teplotní odezvu a hodí se na omezenou plochu dostupnou na lyžinách CIP. Avšak u některých kombinací koncentrace kyseliny citrónové a vysoké povrchové teploty pláště v důsledku wattové hustoty může zvýšená obecná koroze omezit životnost na devět měsíců nebo méně. Tento dokument specifikuje přesná místa, kde je nutné vyměnit 1,2 mm 316 pouzdro každých devět měsíců během servisu CIP kyselinou citronovou.
Korozní chování při vysoké teplotě 316 v kyselině citrónové
Kyselina citronová je slabá organická kyselina a není tak agresivní jako minerální kyseliny, ale přesto může způsobit značnou korozi nerezové oceli 316 při extrémních teplotách. Kyselina citronová se od kyseliny chlorovodíkové nebo sírové liší tím, že nezpůsobuje důlkovou korozi, ale rovnoměrnou celkovou korozi. 316 vykazuje rychlost koroze nižší než 0,05 mm za rok při koncentracích nižších než 5 % při teplotách nižších než 70 °C. Rychlost koroze se s rostoucí teplotou řídí Arrheniovým zákonem. Při 80 °C je rychlost 2% kyseliny citrónové zhruba 0,1-0,2 mm za rok. Při 90 stupních činí každý rok 0,3-0,6 mm. Rychlosti jsou vyšší než 1 mm/rok při 100 °C. Pro plášť 1,2 mm je minimální konstrukční tloušťka pro tlakovou kontejnment řádově 0,5 mm. Rychlost koroze je 0,93 mm/rok. Průnik koroze po 9 měsících je 0,7 mm (od 1,2 mm do 0,5 mm). Devítiměsíční limit výměny je splněn, když kombinace koncentrace kyseliny citrónové a teploty povrchu pláště poskytuje rychlost koroze asi 0,8-1,2 mm za rok.
Kritické prahy životnosti 9 měsíců
Testování ponořením 316 vzorků v roztocích kyseliny citronové při teplotách reprezentativních pro službu CIP pro nápoje ukazuje, že následující kombinace koncentrace kyseliny a povrchové teploty pláště zajistí maximální životnost devět- měsíců pro tloušťku stěny 1,2 mm.
Koncentrace kyseliny citronové (hmotnostní %) Teplota roztoku Teplota povrchu pláště při 8 W/cm² (20 °C nárůst) Očekávaná rychlost koroze při povrchové teplotě Doba snížení 1,2 mm až 0,5 mm Životnost do výměny 1 % 75 °C 90 °C 0,20 – 2 mm/rok 3,5 – 2 mm/rok 0,5 – 2,5 roku 4 roky 1% 80°C 100°C 0,35 – 0,60 mm/rok 1,2 – 2,0 roku 1,5 – 2,5 roku 1% 85°C 105°C 0,60 – 1,00 mm/rok 0,7 – 1,2 roku 0,9 – 0,2 roku 0,9 – 0,2 roku 0,9 – 0,2 roku 0,35 mm/rok 2,0 – 3,5 roku 2,5 – 4 roky 2% 75°C 95°C 0,35 – 0,60 mm/rok 1,2 – 2,0 roku 1,5 – 2,5 roku 2% 80°C 100°C 0,60 – 07 let 0,60 – 0,09 roku 1,0.0. 1,5 roku 2% 85°C 105°C 1,00 – 1,50 mm/rok 0,5 – 0,7 roku 0,6 – 0,9 roku 3% 65°C 85°C 0,20 – 0,35 mm/rok 2,0 – 3,5 roku 2,0 – 3,5 roku 2,5 % 35 let 2,5 % 35 let 0,60 mm/rok 1,2 – 2,0 roku 1,5 – 2,5 roku 3% 75°C 95°C 0,60 – 1,00 mm/rok 0,7 – 1,2 roku 0,9 – 1,5 roku 3% 80°C 100°C 1,00°C 1,00 – 0,5 let. 0,9 roku 4% 60°C 80°C 0,25 – 0,40 mm/rok 1,8 – 2,8 roku 2 – 3,5 roku 4% 65°C 85°C 0,40 – 0,70 mm/rok 1,0 – 1,8 roku 1,2 – 70°C 4% 0,70°C 4% 1,20 mm/rok 0,6 – 1,0 roku 0,8 – 1,2 roku 4 % 75°C 95°C 1,20 – 2,00 mm/rok 0,4 – 0,6 roku 0,5 – 0,7 roku
U nápojového CIP systému s 2 % kyseliny citrónové při teplotě 80 stupňů a 1,2 mm pláštěm při 8 W/cm2 je povrchová teplota pláště kolem 100 stupňů. Předpokládaná rychlost koroze je 0,6-1,0 mm/rok, což sníží 1,2 mm stěnu na 0,5 mm za 0,7-1,2 roku. Devítiměsíční výměna je oprávněná. Snížení objemové teploty na 75°C snižuje povrchovou teplotu na 95°C, rychlost koroze na 0,35–0,60 mm/rok a životnost na 1,5–2,5 roku.
Plán výměny za devět měsíců Bezpečná provozní obálka
Následující tabulka ukazuje maximální bezpečnou objemovou teplotu kyseliny citronové pro 1,2 mm 316 plášť, aby poskytla životnost nejméně devět měsíců, než si degradace stěny na 0,5 mm vyžádá výměnu při různých wattových hustotách.
Wattová hustota (nárůst teploty) Maximální objemová teplota pro 1 % kyseliny citrónové Maximální objemová teplota pro 2 % kyseliny citrónové Maximální objemová teplota pro 3 % kyseliny citrónové Maximální objemová teplota pro 4 % kyselinu citrónovou 4 W/cm² (vzestup o 10 °C) 88 °C 83 °C 78 °C 83 °C 78 °C 83°C 78°C 73°C 68°C 8 W/cm² (nárůst 20°C) 78°C 73°C 68°C 63°C 10 W/cm² (nárůst 25°C) 73°C 68°C 63°C 58°C 12°C stoupání 5°6°C 8°C 60°C 53 °C
Bezpečný objemový limit je 73 stupňů pro typický nápojový CIP systém využívající 2% kyselinu citrónovou při teplotě 80 stupňů s 8 W/cm2 (20 stupňů nárůst, 100 stupňů povrch). Ohřívač pracuje nad bezpečným limitem při 80 °C a nelze zaručit devítiměsíční životnost. Snížení wattové hustoty na 4 W/cm2 (10 stupňů nárůst, 90 stupňů povrch) má za následek bezpečný limit objemu 83 stupňů, což je dostatečné pro výměnu za devět{15}}měsíců při 80 stupních.
Úpravy designu pro život po devíti měsících
Pokud podmínky CIP pro nápoje vyžadují 1,2 mm 316 pouzdro a devět-měsíční životnost nestačí, tři úpravy mohou prodloužit životnost. První je použití delšího ohřívače, aby se minimalizovala wattová hustota. Snížení hustoty výkonu z 8 W/cm² na 4 W/cm² způsobí pokles povrchové teploty z 20 °C na 10 °C a režim se změní z 9 měsíců na 1,5-2,5 roku. Druhou úpravou je minimalizace doby vystavení kyselině citrónové aktivací ohřívače výhradně během fází ohřevu a nikoli během recirkulace. Ohřívač běžící 2 hodiny denně místo 24 hodin denně vydrží v kalendářním čase 12krát déle. Poslední změnou je přidání inhibitoru koroze. Komerční inhibitory kyseliny citronové mohou snížit míru koroze o 40–60 %. Inženýři by měli specifikovat vyšší slitinu, jako je Alloy 825 nebo titan pro systémy CIP, které běží nepřetržitě a vyžadují 3–4 % kyseliny citrónové při 80–85 stupních. Tyto materiály vykazují rychlost koroze nižší než 0,05 mm/rok v kyselině citronové při teplotách do 100 °C. Při specifikaci ohřívačů pro službu CIP pro nápoje vždy zmiňte skutečný obsah kyseliny citronové, objemovou teplotu, očekávaný pracovní cyklus a požadovaný interval výměny. Výrobce, který specifikuje 316 pro 3% kyselinu citrónovou při 85 stupních, aniž by diskutoval o předpokládané životnosti, nenese odpovědnost. Existuje předvídatelný vztah mezi koncentrací, objemovou teplotou a hustotou wattů pro devítiměsíční práh výměny pro 1,2 mm 316 plášť v CIP kyselině citronové, který poskytuje přesné předpovídání životnosti ohřívače a plánování údržby v zařízeních na zpracování nápojů.
