Химическая стойкость HDPE, PP, PVDF и ECTFE к гипохлориту натрия

Гипохлорит натрия, он же натрий хлорноватистокислый – формула его NaOCl – по своей сущности неорганическое соединение, натриевая соль хлорноватистой кислоты. Данное соединение в свободном состоянии неустойчиво, наиболее часто используется в виде водного раствора, имеющего очень высокие коррозионные свойства. Сильный окислитель, который содержит 95,2 % активного хлора. Имеет антисептическое и дезинфицирующее свойства. Наиболее часто человеком используется в виде бытового или промышленного отбеливателя и дезинфектора, так же в качестве средства очистки и обеззараживания воды, в частности в качестве окислителя процессов в промышленности.
Гипохлорит натрия наиболее часто применяется в водных растворах как агент-окислитель среды. Гипохлорит натрия дополняют гидроксидом натрия NaOH для стабилизации (примерно 3,5 грамм/кг) NaOCl часто содержит атомарный хлор, если рН среды ≤7.

Гипохлорит натрия - окислитель, таким образом, воздействует на PP и PE. Однако окислительный эффект сильно зависит от рН раствора. Наиболее опасным является: около рН 6.

Если рН водного раствора NaOCl рН около 12, то в этой области эффект окисления очень слабый. Но все же, при длительной эксплуатации стенки трубы могут набрать хрупкость. При эксплуатации необходимо учесть давление носителя в трубе и исключать механическое воздействие на трубопровод. Несоблюдением данных рекомендаций может стать аварийный преждевременный выход трубопровода из строя.

Проанализировав трубы из HDPE или PPH/PPR, приходим к выводу, что термопласты ПЭ или PP не рекомендуется для протяженного применения при строительстве трубопроводов, транспортирующих гипохлорит натрия, тем более под давлением.

Если все-таки трубы из полиэтилена, полипропилена используются при транспортировке гипохлорита натрия, необходимо:

- систематично контролировать уровень рН (необходимый порог> 12).

- использовать материалы стойких к растрескиванию, к примеру, PE100-RC.

- при транспортировке гипохлорита натрия по трубам из ПЭ, ПП, срок эксплуатации очень невелик, и необходимо предусмотреть возможность беспроблемной замены и обслуживания.

Рассмотрим трубы и фитинги ПВДФ. В случае, если значение рН NaOCl >7, микро растрескивание трубы PVDF можно предсказать.

PVDF трубы и фитинги применимы только при указанных параметрах:

- минимальность воздействия ультрафиолетового облучения (нет фотохимического разложения NaOCl);
- 7<рН<12 (рН ≤ 7 не рекомендован из-за хим. разлож. NaOCl);

- t° <50°C;

В целом исходя из условий и учитывая нюансы приходим к выводу, что PVDF неподходящий материал для строительства трубопроводов, транспортирующих гипохлорит натрия.

Один лишь фторопласт ECTFE стоек к гипохлориту натрия в температурном пределе до +121°C без серьёзных ограничений. Выводы основаны химическими испытаниями сырьевых производителей и на практике.

Испытания химической стойкости фторопластов ECTFE в контакте с раствором гипохлорита натрия:

1) Гипохлорит натрия в водном растворе при наличии 12,5-15,5% активного хлора. При контакте после 30 дней при +45°С -  ни веса (+0,1%), ни изменение цвета не наблюдается. Механические свойства незначительно изменились.

2) Гипохлорит натрия в водном растворе при наличии 5% активного хлора. При контакте после 30 дней при +121°C - значимых изменений в механических свойствах не наблюдается, несущественное изменение веса (+0,1%).

Практика и положительные отзывы об ECTFE при эксплуатации с гипохлоритом натрия, свидетельствующие об должном сопротивлении фторопласта ECTFE к гипохлориту натрия:

-  Использование листов ECTFE при футеровке резервуаров из металла в Akzo Zoutkemie. Эксплуатация скруббера при наличии хлора (Cl2), гидроксида натрия (NaOH) и гипохлорита натрия при температурах +60…+70°C;

-  Скруббера хлора, выполненные из листов ECTFE с футеровкой стеклопластиком FRP для Glaxo, работают на протяжении многих лет с хлором (Cl2), гидроксидом натрия (NaOH) и гипохлорита натрия и меркаптанов при максимальной температуре +60°C;

- Генератор гипохлорита натрия ICI (Великобритания) изготовлены Motherwell Plastics Ltd, работают с 1988 года. Эксплуатация в контакте с хлором, гидроксидом натрия (NaOH) и гипохлоритом натрия при +70°C;

- Автоцистерна (Объем 2*2500 литров) изготовленная на Lanza Nuova. В эксплуатации находится с 1990 года. Контакт с гидроксидом натрия и гипохлоритом натрия, назначение – для транспортировки на автомобильном транспорте.

- системы фторопластовых ECTFE трубопроводов SDR21 была установлена в Бельгии в 1999 году, использование для круглосуточной транспортировки гипохлорита натрия с концентрацией 12,5% активного хлора. Безотказная работа со дня установки.

РЕЗЮМЕ: Фторопласт, представляющий решение для условий постоянного, длительного применения является ECTFE, а именно трубы ECTFE и фитинги (прогнозируемые 25 лет). При использования других термопластов - PP, PE, PVDF – присутствует риск аварийных отказов в системе трубопроводов.

На сегодняшний день на многих станциях обезжелезивания, где используется хлор, применяются трубы, которые не предназначены для транспортировки данной среды. В связи с этим, трубы подвергшиеся химической коррозии подвергаются частой замене (от 1 до 3-х раз в год). С использованием ECTFE труб и фитингов, срок эксплуатации может достигать 25 лет.

К примеру: На станциях обезжелезивания в основном используют РР трубы и фитинги, стоимость этих труб и фитингов по приблизительным расчетам может достигать 2.500 Евро. Монтаж труб и фитингов стоит по приблизительным расчетам до 2.000 Евро. В сумме получается примерно 5.500 Евро. В реальности ремонт трубопроводов может осуществляться от 1 до 3 раз в год. Ежегодные затраты выльются примерно в сумму 5.500-16.500 Евро.

Используя фторопластовые ECTFE трубы и фитинги, затраты под ключ составят около 30.000 Евро, но при этом срок эксплуатации составит около 25 лет. Экономическая целесообразность применения на срок службы достигающей 25 лет очевидна.