مخزن مناسب ذخیره‌سازی اسید سولفوریک چه جنسی دارد؟
اسید سولفوریک (H₂SO₄) یکی از خورنده‌ترین مایعات صنعتی است و ذخیره، انتقال و نگهداری ایمن آن یکی از مهم‌ترین موضوعات در طراحی تأسیسات شیمیایی محسوب می‌شود. انتخاب جنس مناسب مخزن و اتصالات نه‌تنها مسئله‌ای فنی، بلکه عامل مستقیم در ایمنی، طول عمر تجهیزات و هزینه نگهداری است.
در این مقاله بررسی می‌شود چه جنس‌هایی برای مقابله با خاصیت خورندگی شدید اسید سولفوریک مناسب‌اند و در چه شرایطی باید از آن‌ها استفاده شود.
ویژگی‌های شیمیایی مؤثر در انتخاب متریال
انتخاب جنس مخزن ارتباط مستقیم با سه پارامتر دارد:
نکته کلیدی: برخلاف اغلب اسیدها، اسید سولفوریک غلیظ‌تر مقاومت فولاد را بیشتر می‌کند، زیرا در غلظت‌های بالای ۹۳٪ لایه محافظ FeSO₄ روی سطح تشکیل می‌دهد.
گزینه‌های رایج برای ساخت مخزن اسید سولفوریک
چهار جنس اصلی در طراحی مخازن H₂SO₄ مورد استفاده قرار می‌گیرند:
🔹 ۱. فولاد کربنی (Carbon Steel)
مناسب برای: اسید سولفوریک غلیظ (۹۳٪–۹۸٪) در دما زیر ۴۰°C
مزیت: هزینه پایین، استحکام زیاد، ساخت آسان
عیب: در غلظت‌های پایین (<70%) به‌شدت خورنده و کاملاً نامناسب
کاربرد رایج: واحدهای پتروشیمی و انبارهای بزرگ ذخیره (Bulk Storage Tanks)
🔹 ۲. فولاد زنگ‌نزن (Stainless Steel)
فولاد کربنی در غلظت‌های پایین به‌سرعت سولفاته می‌شود، ولی در 98% در حضور هوا لایه‌ای محافظ تشکیل می‌دهد.
۳. پلی‌اتیلن سنگین (HDPE / LLDPE Tanks)
مناسب برای: اسید سولفوریک تا غلظت ۹۳٪ و دما ≤ ۳۰°C
مزایا: مقاومت بالا در برابر خوردگی، وزن کم، عدم نیاز به پوشش، هزینه پایین‌تر نسبت به فولاد
محدودیت: حساس به دما و تغییر شکل در فشار بالا
رایج‌ترین انتخاب در صنایع کشاورزی، کارگاه‌های کوچک و ذخیره موقت حجم کم مواد خورنده.
نمونه متداول:
Vertical Cylindrical Tanks — Polyethylene (HDPE) — Capacity 5,000 to 50,000 L
🔹کامپوزیت تقویت‌شده با الیاف (FRP Tanks)
ساختار: رزین‌های وینیل‌استر یا اپوکسی با تقویت فیبر شیشه
مناسب برای: اسید سولفوریک با غلظت ۷۰٪ تا ۹۰٪
مزیت: وزن کم، امکان ساخت در محل، عایق حرارتی و ضد خوردگی عالی
عیب: محدودیت در کاربرد ویسکوز (اسید غلیظ بسیار داغ)
کاربرد: صنایع کودسازی، تصفیه پساب و انبارهای روباز محیط‌های قلیایی–اسیدی
اصول طراحی و نگهداری مخازن اسید سولفوریک
برای افزایش دوام فولاد از پوشش‌های وینیل‌استر و FBE استفاده می‌شود.
ضخامت توصیه‌شده: 2–3 mm
گاز SO₂ و بخار H₂SO₄ باید از طریق scrubber خنثی گردد تا از خوردگی سقف و لوله‌ها جلوگیری شود.
اتصالات لایه‌ای (lined pipes) از جنس PVDF یا PTFE برای خطوط کشف و تزریق به‌کار می‌روند.
قرارگیری مخزن در سینی جمع‌آوری ثانویه (Secondary Containment Basin)
فاصله حداقل ۲٫۵ متر بین مخزن اسید و مواد قلیایی
نصب حسگر سطح و نشت (Leak Detection Sensor)
استانداردهای مرجع:
NACE MR0175 / SP0294 (Corrosion Control)
ASTM C582 / D3299 (FRP Design)
API 650 Appendix H (Acid Service Tanks)
اثر خلوص و دما بر جنس مخزن
🔬 نمودار تجربی مقاومت فولاد در برابر خوردگی H₂SO₄ نشان می‌دهد:
در غلظت‌های < 70% → شدت خوردگی شدید است
در غلظت‌های 93–98% → تشکیل فیلم محافظ و کاهش سرعت خوردگی تا ۰٫۱ mm/y
در دمای بالای 50°C → فیلم محافظ فرومی‌پاشد و زنگ‌زدگی تسریع می‌شود
📌 بنابراین، انتخاب جنس باید براساس ترکیب غلظت و دما انجام شود، نه صرفاً نوع فلز.
نکات ایمنی و نگهداری دوره‌ای مخزن
بازرسی بصری ماهانه: تشخیص ترک‌های Hairline در HDPE و FRP.
بازرسی ضخامت (Ultrasonic): برای فولاد هر ۶ ماه یک‌بار.
پایش دما: دمای بیش از ۴۵°C احتمال شکست سریع پوشش را افزایش می‌دهد.
پوشش رنگ بیرونی: استفاده از رنگ سفید مقاوم به UV برای کاهش جذب گرمای تابش.
استفاده از رینگ ضد بخار روی درپوش: جهت جلوگیری از پدیده acid mist.
خطاهای رایج در انتخاب و نصب مخازن اسید سولفوریک
🚫 استفاده از فولاد ضدزنگ معمولی (۳۱۶) برای اسید غلیظ منجر به شکاف بین‌دانه‌ای شدید می‌شود.
🚫 تماس هم‌زمان اسید سولفوریک با آب هنگام شارژ، باعث پاشش شدید حرارتی است.
🚫 استفاده از لوله PVC معمولی برای تخلیه اسید ممنوع است؛ از CPVC / PVDF استفاده شود.
🚫 پرکردن سریع تانکر باعث تولید گاز و افزایش فشار داخلی می‌گردد.
🧮 جمع‌بندی نهایی
انتخاب جنس مناسب مخزن ذخیره‌سازی اسید سولفوریک به عوامل متعدد فنی بستگی دارد، اما به‌صورت خلاصه:
برای اسید غلیظ (۹۳٪–۹۸٪): فولاد کربنی بهترین گزینه اقتصادی و صنعتی است.
برای اسید متوسط (۷۰٪–۹۰٪): FRP یا آلیاژ ۲۰ بیشترین پایداری را ارائه می‌دهند.
برای اسید رقیق (≤۷۰٪): فقط مواد غیر فلزی مثل HDPE و پلی‌پروپیلن مناسب‌اند.
همواره پوشش داخلی، کنترل دما و تهویه مناسب، جزء ضروری طراحی هستند.
✅ نتیجه کلیدی: انتخاب جنس مخزن باید بر پایه‌ی ارتباط سه‌گانه «غلظت اسید – دما – زمان ذخیره‌سازی» انجام شود، نه صرفاً قیمت.