Hướng Dẫn Tương Thích Hóa Học Than Chì Carbon: Từ Axit Mạnh Đến Bazơ Mạnh

Bản thân ma trận than chì carbon gần như không bị ảnh hưởng bởi hầu hết các axit và kiềm — mắt xích yếu thực sự hầu như luôn là chất ngâm tẩm. Than chì ngâm tẩm phenolic chịu được axit hydrochloric và axit sulfuric loãng nhưng không chịu được kiềm; than chì ngâm tẩm furan chịu được môi trường axit/kiềm xen kẽ; than chì ngâm tẩm antimony chịu được kiềm nóng nhưng bị ăn mòn trong môi trường chứa chloride. Nồng độ, nhiệt độ, vận tốc dòng chảy và vật liệu tiếp xúc đều cần được xác định rõ trước khi lựa chọn. Bài viết này tổng hợp bảng tham khảo nhanh về tính tương thích cùng các trường hợp hỏng hóc đã được ghi nhận trong dịch vụ bơm hóa chất và lò phản ứng.

1. Khả năng chống ăn mòn vốn có của than chì chưa ngâm tẩm

Hóa học bản chất của than chì carbon nung được xác định bởi chính nguyên tố carbon. Ở nhiệt độ phòng, carbon không phản ứng với hầu hết các axit, kiềm hoặc muối; nó chỉ bị oxy hóa chậm dưới điều kiện oxy hóa mạnh. Dưới 100°C, than chì chưa ngâm tẩm chịu được axit sulfuric 98%, axit hydrochloric 37%, axit nitric 65% (ngắn hạn), axit photphoric, axit hydrofluoric (không oxy hóa), và natri hydroxide cùng natri cacbonat ở mọi nồng độ. Tuy nhiên, độ xốp cao (10%~15%) khiến than chì chưa ngâm tẩm chủ yếu được dùng cho các bộ phận tĩnh như lớp lót và bộ trao đổi nhiệt, không dùng làm cặp ma sát cho vòng đệm.

2. Khả năng chống ăn mòn của than chì ngâm tẩm nhựa

2.1 Than chì ngâm tẩm phenolic (M106H)

Nhựa phenolic đã đóng rắn tạo thành mạng lưới liên kết chéo cao với khả năng chống chịu tốt đối với axit không oxy hóa, dung dịch muối và kiềm loãng. Nó có thể hoạt động lâu dài trong:

• Axit hydrochloric: mọi nồng độ, đến 100°C
• Axit sulfuric: đến 70%, đến 90°C
• Axit photphoric: mọi nồng độ, đến 120°C
• Axit hydrofluoric: đến 40%, đến 60°C
• Natri hydroxide: đến 30%, đến 80°C

Than chì ngâm tẩm phenolic hoạt động kém trong môi trường oxy hóa mạnh. Axit nitric trên 50%, axit sulfuric trên 70%, axit chromic và axit hypochlorous gây phân hủy oxy hóa nhựa, làm mở lại các lỗ xốp.

2.2 Than chì ngâm tẩm furan (M106K)

Nhựa furan vượt trội hơn phenolic về khả năng chống axit và kiềm, lý tưởng cho môi trường axit - kiềm xen kẽ. Ở natri hydroxide 50% và 100°C, than chì ngâm tẩm furan hoạt động ổn định lâu dài. Bạc lót bơm ly tâm IJ của chúng tôi cung cấp cho nhà máy chlor-alkali, làm từ than chì ngâm tẩm furan, đã vận hành 18 tháng không hỏng hóc.

2.3 Than chì ngâm tẩm epoxy

Epoxy có khả năng chống kiềm và nhiều dung môi hữu cơ tốt, nhưng giới hạn nhiệt độ thấp hơn (≤ 150°C), phù hợp với môi trường nhiệt độ phòng chứa dung môi hữu cơ.

3. Khả năng chống ăn mòn của than chì ngâm tẩm kim loại

3.1 Than chì ngâm tẩm antimon (M106D)

Antimon tương đối ổn định trong kiềm và chịu được axit sulfuric có nồng độ trung bình đến thấp. Nó nổi trội trong các môi trường sau:

• Natri hydroxit: lên đến 50%, nhiệt độ đến 200°C
• Axit sulfuric: lên đến 60%, nhiệt độ đến 120°C
• Hơi nước: lên đến 450°C
• Dầu nhiệt: lên đến 400°C

Than chì ngâm tẩm antimon cần được sử dụng cẩn trọng trong môi trường chứa chloride. Ion chloride phá vỡ lớp màng thụ động trên antimon, gây ra hiện tượng ăn mòn điểm. Đối với bơm làm mát bằng nước biển và dịch thải nước muối, nên sử dụng các loại ngâm tẩm nhựa hoặc các bộ phận tiếp xúc bằng silicon carbide.

3.2 Than chì ngâm tẩm đồng

Than chì ngâm tẩm đồng có độ dẫn nhiệt xuất sắc nhưng không chịu được amoniac, muối amoni hoặc axit mạnh. Nó chủ yếu được dùng cho các đệm kín tản nhiệt trong môi trường nhiệt độ cao, ăn mòn thấp.

4. Ứng dụng trong môi trường dung môi hữu cơ

Than chì carbon bản thân ổn định với hầu hết dung môi hữu cơ, bao gồm benzen, toluen, xylene, ethanol, acetone, chloroform và dichloromethane. Tuy nhiên, khả năng chịu đựng của chất ngâm tẩm cần được kiểm tra kỹ: nhựa phenolic và furan có thể bị phồng trong dung môi phân cực; epoxy bị phân hủy trong ketone. Đối với bơm xử lý dung môi hữu cơ, chúng tôi khuyến nghị sử dụng than chì tinh khiết không ngâm tẩm hoặc than chì ngâm tẩm PTFE.

5. Bảng tham khảo nhanh về độ tương thích

| Môi trường | Nồng độ | Nhiệt độ | Phenolic | Furan | Antimon |

|------------|---------|----------|----------|-------|---------|

| HCl | bất kỳ | sôi | OK | OK | Không |

| H2SO4 | 70% | 90°C | OK | OK | Cẩn trọng |

| HNO3 | 30% | nhiệt độ phòng | Không | Không | Không |

| NaOH | 50% | 100°C | Cẩn trọng| OK | OK |

| Nước biển | — | nhiệt độ phòng | OK | OK | Cẩn trọng |

| Benzen | 100% | nhiệt độ phòng | Cẩn trọng | OK | OK |

| Hơi nước | — | 400°C | Không | Không | OK |

6. Những sai lầm phổ biến khi lựa chọn

1.Xem than chì carbon là vật liệu chống ăn mòn tuyệt đối, bỏ qua ảnh hưởng của chất ngâm tẩm dẫn đến hỏng hóc sớm trong môi trường oxy hóa.

2.Bỏ qua ảnh hưởng của nhiệt độ: môi trường có thể chịu được ở nhiệt độ phòng nhưng sẽ làm tăng tốc độ ăn mòn ở nhiệt độ cao.

3.Không chú ý đến ăn mòn điện hóa của các bộ phận tiếp xúc: than chì carbon đóng vai trò cực âm và có thể làm tăng tốc độ ăn mòn của các bộ phận kim loại tiếp xúc.

Kết luận

Độ tương thích hóa học của than chì carbon là kết quả tổng hợp của hiệu suất chất ngâm tẩm và thân carbon. Chúng tôi khuyến nghị các kỹ sư xác định nồng độ môi trường, nhiệt độ, vận tốc dòng chảy và vật liệu tiếp xúc, sau đó sử dụng bảng tương thích này để sàng lọc ban đầu. Đối với các ứng dụng phức tạp hoặc môi trường mới, vui lòng chia sẻ các thông số vận hành với đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi để cùng đánh giá, đảm bảo giải pháp đệm kín tin cậy và hiệu quả về chi phí.