Σε έναν φαρμακευτικό αντιδραστήρα με εναλλασσόμενους κύκλους καθαρισμού (CIP με καυστικό και στη συνέχεια οξύ), ποιος βαθμός τιτανίου παρουσιάζει τη χαμηλότερη πυκνότητα διάτρησης μετά από 1000 κύκλους;

Οι φαρμακευτικοί αντιδραστήρες πρέπει να καθαρίζονται μεταξύ των παρτίδων. Οι συνήθεις κύκλοι καθαρισμού-επί τόπου (CIP) εναλλάσσουν το ζεστό καυστικό (2 έως 4% NaOH στους 70 έως 80 βαθμούς ) για την αφαίρεση οργανικών υπολειμμάτων και το οξύ (2 έως 5% νιτρικό ή φωσφορικό οξύ στους 60 έως 70 βαθμούς ) για την εξουδετέρωση και την παθητικοποίηση των επιφανειών. Σε αυτούς τους αντιδραστήρες οι θερμαντήρες εμβάπτισης τιτανίου αντιμετωπίζουν ένα μοναδικό πρόβλημα διάβρωσης σε κάθε κύκλο CIP. Το καυστικό στάδιο ενισχύει την πρόσληψη υδρογόνου και την τραχύτητα της επιφάνειας. Το όξινο βήμα επαναπασιοποιεί την επιφάνεια, αλλά μπορεί επίσης να βλάψει τα ασθενέστερα όρια κόκκων. Η σωρευτική ζημιά μετά από 1,000+ κύκλους-συνήθης για έναν αντιδραστήρα που λειτουργεί με καθημερινό καθαρισμό για τρία χρόνια-εκδηλώνεται με τη μορφή σκασίματος, προσβολής ρωγμών ή παραγωγής υδριδίου. Διαφορετικές ποιότητες τιτανίου παρουσιάζουν μεγάλη διακύμανση στην ανοχή τους σε αυτήν την έκθεση σε κυκλικό αλκαλικό οξύ-.

Σωρευτική ζημιά σε μηχανισμούς κυκλικής υπηρεσίας CIP

Στην καυστική διαδικασία, το παθητικό φιλμ τιτανίου διαλύεται με διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου σε αυξημένη θερμοκρασία. Η γυμνή επιφάνεια τιτανίου αντιδρά με το νερό για να δημιουργήσει υδρίδιο του τιτανίου (TiH$_2$) στη διεπιφάνεια οξειδίου του μετάλλου-. Το αυξημένο pH ευνοεί την αντίδραση έκλυσης υδρογόνου ακόμη και χωρίς καθοδική προστασία. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την απορρόφηση υδρογόνου. Η επιφάνεια είναι τραχιά και έλλειψη οξυγόνου. Στην επακόλουθη διεργασία οξέος, το νιτρικό ή φωσφορικό οξύ εξαλείφει το στρώμα υδριδίου και προσπαθεί να επαναπαθητικοποιήσει την επιφάνεια. Ωστόσο, η πλήρης επαναπαθητοποίηση απαιτεί μια καθαρή επιφάνεια χωρίς υδρογόνο. Το υπολειμματικό υποεπιφανειακό υδρίδιο λειτουργεί ως τοπική κάθοδος και διευκολύνει την περαιτέρω διάνοιξη στον επόμενο κύκλο. Αυτό συμβαίνει σε αρκετούς κύκλους και δημιουργείται μια υποεπιφανειακή ζώνη βλάβης που μεγαλώνει προοδευτικά στο τοίχωμα του σωλήνα.

Ποσοτική σύγκριση βαθμών τιτανίου μετά από 1.000 κύκλους CIP

Οι επιταχυνόμενες εργαστηριακές δοκιμές που αναπαράγουν 1.000 κύκλους CIP (30 λεπτά καυστικό στους 75 βαθμούς, 30 λεπτά έκπλυση, 30 λεπτά οξύ στους 65 βαθμούς, 30 λεπτά έκπλυση) έχουν καθορίσει τα ακόλουθα δεδομένα πυκνότητας κοιλοτήτων για κάθε βαθμό τιτανίου:

Τιτάνιο 1ου βαθμού (ελάχιστο οξυγόνο, 0,12% Fe max): 2-5 κοιλότητες/cm2 πυκνότητα κοιλοτήτων μετά από 1.000 κύκλους. Μέγιστο βάθος λάκκου 30-50 µm. Το βασικό μέταλλο υψηλής καθαρότητας μειώνει τη γαλβανική ετερογένεια. Η υποεπιφανειακή συγκέντρωση υδριδίου είναι 150–200 ppm. Κατάλληλη φαρμακευτική υπηρεσία με επίδομα πάχους τοιχώματος 10 ετών.

Τιτάνιο 2ου βαθμού (τυπική εμπορική καθαρότητα): 15-25 λακκούβες/cm2 πυκνότητα διάτρησης μετά από 1.000 κύκλους. Μέγιστο βάθος κοιλοτήτων 80-120 μm Τα σωματίδια Ti2Fe εμπλουτισμένα με σίδηρο (0,20-0,30% Fe) είναι οι προτιμώμενες θέσεις πυρήνωσης για τα υδρίδια. Η περιεκτικότητα σε υδρίδιο είναι μέχρι 300-400 ppm. Η επιφάνεια είναι εμφανώς θαμπή και ελαφρά χαραγμένη.

Τιτάνιο βαθμού 7 (0,12–0,25% Pd): 1–3 κοιλότητες/cm² μετά από 1000 κύκλους. Το μέγιστο βάθος λάκκου είναι 20-40 μm. Ο εμπλουτισμός με παλλάδιο στην επιφάνεια καταλύει τον ανασυνδυασμό του υδρογόνου, μειώνοντας την απορρόφηση υδρογόνου κατά 70–80% σε σύγκριση με το βαθμό 2. Το επίπεδο υδριδίου είναι < 50 ppm. Εξαιρετική απόδοση για εφαρμογές βαρέως κύκλου.

Τιτάνιο βαθμού 12 (0,3 pet Mo, 0,8 pet Ni) 5 έως 10 λακκούβες/cm2 πυκνότητα κοιλοτήτων μετά από 1.000 κύκλους. Μέγιστο βάθος λάκκου 50–80 m. Η παθητική σταθερότητα του φιλμ ενισχύεται από τις προσθήκες μολυβδαινίου και νικελίου τόσο σε καυστικές όσο και σε όξινες συνθήκες. Συγκέντρωση υδριδίου 100 - 150 ppm. Καλός συνδυασμός απόδοσης και τιμής.

Cyclic CIP Service Titanium Grade Οδηγός επιλογής

Ο παρακάτω πίνακας παρέχει έναν οδηγό για τη λήψη αποφάσεων σχετικά με την επιλογή βαθμών θερμαντήρα τιτανίου ανάλογα με τη συχνότητα των κύκλων CIP και τις ανάγκες του φαρμακευτικού προϊόντος.

Συχνότητα κύκλου CIP και κρισιμότητα αντιδραστήρα Συνιστώμενη αιτιολογία πυρήνα ποιότητας τιτανίου & Μηχανισμός αντίστασης σκασίματος < 2 κύκλοι CIP την ημέρα, τυπικά φαρμακευτικά προϊόντα (δισκία, έκδοχα) Φινίρισμα τουρσί Βαθμού 1 Το καθαρό βασικό μέταλλο μειώνει τις θέσεις για έναρξη λακκούβων. Καλό για 3 έως 5 χρόνια υπηρεσίας. Φθηνότερο από ποιότητες που περιέχουν Pd.
2–5 CIP cycles / day, injectable medicines (greater surface finish need)Grade 7 (palladium-stabilized) Minimum pitting density and hydride formation. Palladium retains passive film in both caustic and acid stages. >10 χρόνια ζωής.
5–10 CIP cycles/day, harsh cleaning techniques (concentrated caustic, >2% οξύ) Βαθμού 7, ηλεκτρογυαλισμένο φινίρισμα Βέλτιστη αντοχή στους κύκλους CIP. Η ηλεκτροστίλβωση εξαλείφει το πλούσιο σε σίδηρο-επιφανειακό στρώμα. Αναφέρετε Ra Μικρότερο ή ίσο με 0,2um. Το υψηλότερο κόστος κεφαλαίου.
Εκ των υστέρων τοποθέτηση θερμαντήρα 2 με διάτρηση μετά από 300 έως 500 κύκλους Αντικαταστήστε με Βαθμού 7 Ή προσθέστε βήμα ανόπτησης υδρογόνου Η ανόπτηση με υδρογόνο (550 C για 2 ώρες σε αργό) εξαλείφει το απορροφημένο υδρογόνο, αλλά δεν επουλώνει τα ήδη υπάρχοντα κοιλώματα. 7 προτιμάται η αντικατάσταση.
Επιλογή Προηγούμενων Βαθμών Μηχανικής

Το πάχος του τοίχου εξακολουθεί να έχει σημασία ως παράγοντας ασφάλειας. Ένας τοίχος 1,5 mm σε έναν θερμαντήρα Βαθμού 2 μπορεί να χειριστεί 1.000 κύκλους CIP μόνο με αντίσταση διείσδυσης λάκκου, ακόμη και με κοιλώματα 120 μm. Ένας θερμαντήρας βαθμού 7 με τοίχωμα 0,9 mm έχει συγκρίσιμη διάρκεια ζωής λόγω της μειωμένης εκκίνησης λάκκου. Η φύση του οξέος που χρησιμοποιείται στον κύκλο CIP είναι επίσης σημαντική: το νιτρικό οξύ{10}}παθητικοποιεί το τιτάνιο με μεγαλύτερη επιτυχία από το φωσφορικό οξύ. Οι κύκλοι CIP του φωσφορικού οξέος έχουν ως αποτέλεσμα 30-50 % αύξηση στην πυκνότητα των κοιλωμάτων για όλες τις ποιότητες. Η ποιότητα του νερού έκπλυσης μεταξύ των βημάτων είναι ζωτικής σημασίας. Το χλωριωμένο νερό έκπλυσης περιέχει ιόντα χλωρίου που προκαλούν κοίλωμα κατά το στάδιο του οξέος.

Πώς να γράψετε μια ενημερωμένη προδιαγραφή

When specifying a titanium heater for a pharmaceutical reactor with alternating CIP cycles, for any application with more than 500 cycles per year, use Grade 7 titanium. Develop a surface inspection method for existing Grade 2 heaters utilizing dye penetrant every 200 cycles. Replace the heater if pitting density is >10 pits/cm 2 or any pit depth is >50% του πάχους του τοίχου, ανεξάρτητα από τον υπόλοιπο τοίχο. Η προδιαγραφή της προμήθειας θα διευκρινίζει ότι η παθητικοποίηση πραγματοποιείται σε εργοστάσιο με χρήση νιτρικού οξέος 20% στους 50 βαθμούς για 60 λεπτά, ακολουθούμενη από έκπλυση με απιονισμένο νερό. Η προεπεξεργασία παρέχει ένα σταθερό παθητικό φιλμ που είναι ανθεκτικό στην αρχική καυστική έκθεση. Ο φαρμακοτεχνικός αναφέρεται στον αριθμό των κύκλων CIP για τον προσδιορισμό του βαθμού, ο οποίος διασφαλίζει την αξιόπιστη λειτουργία του θερμαντήρα και την απουσία υποπροϊόντων διάβρωσης στο προϊόν.