الفهرس 
Chapter One: IntroductionOnly 14 pages are availabe for public view
 |  | from | 124 |  |  |
| | | from | 124 | | |
Abstract
يمثل تآكل المعادن مشكلة كبيرة في العديد من الصناعات الكيميائية مثل صناعة لب الورق وغيرها لأنه يؤدي إلى خسائر مالية هائلة. وتتعرض المعدات في صناعة اللب والورق لبيئات مسببة للتآكل في جميع المراحل تقريبًا, مثل الهضم ، والمبخرات و المبادلات الحرارية، والغلايات ، والتبييض وآلات صنع الورق وخزانات المواد الكيميائية. يمكن لظواهر التآكل غير المتوقعة أن تعطل فعليًا معدات الإنتاج ، مما يتسبب في تغييرات مفاجئة في معلمات المصنع. تتولد المجالات المغناطيسية في الصناعات الكيميائية والكهروكيميائية نتيجة لوجود المعدات الكهرومغناطيسية مثل المحركات والمولدات والفواصل الكهرومغناطيسية ، و من المهم دراسة تأثير المجالات المغناطيسية الناشئة عن استخدام هذه المعدات على معدل التآكل. حيث قد يزيد المجال المغناطيسي أو ينقص من معدل التآكل حسب خصائص المعدن والمحلول والمجال المغناطيسي.
تهدف الدراسة الحالية الي تسليط بعض الضوء على التآكل (الناتج عن الانتشار) لخطوط الأنابيب في صناعة اللب والورق من مصاص قصب السكر مع تأثير المجالات المغناطيسية, حيث تتدفق معلقات الألياف في خطوط الأنابيب وتحقيقًا لهذه الغاية تمت دراسة تحكم الانتشار في تاكل معدن النحاس في محلول ثنائي كرومات المحمض في وجود معلق الالياف. لهذه الدراسة أهمية تطبيقية خاصة لأنه ينم لأول مرة التحقق في تأثير المجال الكهرومغناطيسي في بيئة مصنع اللب والورق على تآكل أنابيب النحاس.
تفع هذه الدراسة إلى قسمين:
الجزء (أ): دراسة انتقال الكتلة في تآكل خطوط الأنابيب النحاسية المستخدمة في صناعة اللب والورق.
الجزء (ب): دراسة تأثير المجال المغناطيسي على معدل تأكل خطوط الأنابيب النحاسية
في الجزء (أ) ، تمت دراسة تآكل جدار وعاء يحتوي على معلقات من ألياف لب الورق مع التقليب باستخدام اختبار متسارع يتضمن انحلال النحاس(الناتج عن الانتشار) تم استخدام تركيز محلول ثنائي كرومات البوتاسيوم المحمض 0.003M K2Cr2O7+0.5 M H2SO4)) حيث كانت المتغيرات المدروسة هي تأثير سرعة المحلول (50 دورة في الدقيقة ، 100 دورة في الدقيقة ، 200 دورة في الدقيقة ، 250 دورة في الدقيقة ، 350 دورة في الدقيقة و 400 دورة في الدقيقة) تركيزات اللب (0.0 ، 0.1٪ ، 0.2٪ ، 0.3٪ و 0.4٪) وحجم ألياف اللب. تمت دراسة ثلاثة أحجام مختلفة من اللب ، وهي: معلق ”لب الناعم” ، معلق ”لب الفيبر” معلق ”لب كامل”. تم الحصول على عجينة اللب المستخدمة في هذه الدراسة من شركة ”مصر إدفو لب ورق الكتابة والطباعة” - مصر. ينتج اللب من طبخ تفل قصب السكر بالطريقة القلوية (الكرافت) ويتم تبييضه بثلاث مراحل (الأكسجين وثاني أكسيد الكلور والبيروكسيد).
وجد أن معدل تآكل النحاس يزداد مع زيادة معدل تدفق المعلق وينخفض بزيادة تركيزات المعلق. و وجد ان الجسيمات الناغمة المكونة للب الناعم تلعب دورًا رئيسيًا في تقليل معدل التآكل نظرًا لقدرتها على تثييط الدوامات الصغيرة على جدار الداخلي للوعاء بطريقة مشابهة للبوليمرات التي تقلل السحب في الأنابيب. تراوحت النسبة المئوية لكفاءة التثبيط باستخدام معلق ”اللب الناعم” من 40٪ إلى 76٪ ، بينما تراوحت القيمة لمعلق ”اللب الكامل” من 28٪ إلى 47٪ معلق ”اللب الناعم” تراوحت القيمة من 33.1٪ إلى 64.7٪ عندما تراوح قوام معلق اللب من 0.1٪ إلى 0.4٪. تم ربط البيانات باستخدام طريقة التحليل البعدى حيث تم استنتاج المعادلات الرياضية للثلاث احجام من لب المعلق عند تركيزات مختلفة:
Sh= 6.673 Re 0.48 Sc 0.33 (معلق اللب الناعم)
Sh= 0.9917 Re 0.63 Sc 0.33 (معلق اللب الفيبر)
Sh=0.6064 Re 0.65 Sc 0.33 (معلق اللب الكامل)
في الجزء (ب) كانت المتغيرات التي تمت دراستها هي تأثير سرعة المحلول (50،100،200،250،350 و 400 دورة في الدقيقة) تركيزات اللب (0.0 ، 0.1 ٪ ، 0.2 ٪ ، 0.3 ٪ و 0.4 ٪) وحجم الألياف اللبية المعلقة ”لب الفيبر” ، المعلق ”اللب الناعم” و المعلق ”لب كامل”. المجال الكهرومغناطيسي (EMF) في هذه الدراسة ، مطبق باستخدام سلك نحاسي كهربائي (قطره 0.3 مم) حيث يحيط الملف اللولبي بقلب القرص الحديدي (800 دورة) ويمر التيار المباشر (DC) عبر السلك لتوليد المجال الكهرومغناطيسي في اتجاهين احدهما موازي و الاخرعمودي على السطح الداخلي لأنبوب النحاس. و اوضحت النتائج أن معدل تآكل النحاس يزداد باستخدام المجال المغناطيسي ، لذلك يوصى بتركيب هذه الوحدات على أنابيب معينة ذات مقاومة عالية للتآكل ، ويجب فصلها عن الأنابيب النحاسية الأصلية بواسطة حشية معزولة (مثل التفلون أو المطاط) .
Corrosion of metals is a big problem in chemical, pulp and petroleum industry as it gives rise to enormous financial losses. In pulp and paper production, there are many production steps in which materials are exposed to highly corrosive environments, such as digestion, heat exchanger evaporators, recovery boilers, bleaching, paper making machines and chemical storage tanks.
Unexpected corrosion phenomena can actually modify the production equipment, causing sudden changes in the plant parameters. Magnetic fields occur in chemical and electrochemical industries as a result of the presence of electromagnetic equipment such as motors, generators and electromagnetic separators, the study of the effect of magnetic fields, arising from the use of such equipment, on the rate of corrosion is important.
The present work is shed to some light on the diffusion controlled corrosion of pipelines used in the pulp and paper industry from bagasse of sugarcane with the effect of magnetic fields, where the flow of fiber suspension in a pipeline which is similar to the flow in a paper pipelines. To confirm this purpose, the diffusion controlled dissolution of copper in acidified dichromate was studied in the presence of fiber suspension. This study has a specific application importance in pulp and paper because this study for the first time (up to the research authors knowledge) to investigate the influence of the electromagnetic field in pulp and paper plant environment on the corrosion of copper pipelines.
This study classified into two parts:
Part A: Study of the mass transfer on corrosion of copper pipelines used in pulp and paper industry.
Part B: Study of the magnetic field effect on the rate of copper pipelines.
In Part A, corrosion of the wall of an agitated vessel containing pulp-fiber suspensions was studied using an accelerated test which involves the diffusion controlled dissolution of copper in acidified dichromate. The concentration of acidified potassium dichromate solution was used (0.003 M K2Cr2O7+0.5 M H2SO4). Variables studied were effect of solution velocity (50 rpm, 100 rpm, 200 rpm, 250 rpm, 350 rpm and 400 rpm) pulp concentrations (0.0, 0.1%,0.2%,0.3% and 0.4%) and pulp fiber size. Three different pulp sizes were studied, namely: ”fiber-pulp” slurry, ”fine-pulp” slurry and the ”whole-pulp” slurry. The pulp slurry used in the present study was obtained from ”Misr-Edfu Pulp Writing and Printing Paper” Company- Egypt. The pulp produced from cooking of bagasse by alkaline process (Kraft pulping) and bleached by three stages (oxygen, chlorine dioxide and peroxide).
The rate of mass transfer controlled corrosion of copper was found to increase with increasing slurry flow rate turbulence which leads to decrease boundary layer thickness and decreased by increasing pulp slurry concentrations. Fines in pulp slurry were found to play a major role in decreasing the rate of diffusion controlled corrosion due to its ability to damp small scale eddies at the wall of the agitated vessel in a manner similar to drag reducing polymers in pipes. Percentage inhibition efficiency using ”fine- pulp” slurry ranged from 40% to 76%, while for the ”whole-pulp”` slurry the value ranged from 28% to 47% and ”fiber- pulp” slurry the value ranged from 33.1% to 64.7% when pulp slurry consistency ranged from 0.1% to 0.4%. The data was correlated in the form of dimensional equations for three size categories of pulp slurry at different consistency:
Sh= 6.673 Re 0.48 Sc 0.33 (fine pulp)
Sh= 0.9917 Re 0.63 Sc 0.33 (fiber pulp)
Sh= 0.6064 Re 0.65 Sc 0.33 (whole pulp)
In Part B, Variables studied were effect of rotation speed (50,100,200 and 400 rpm) pulp consistency (0.3%) and pulp fiber size” fiber-pulp” slurry, ”fine-pulp” slurry and the ”whole-pulp” slurry. Two positions of EMF were studied (EMF parallel and perpendicular to the cylindrical copper wall). The electromagnetic field (EMF) in the present study, applied by using electrical copper wire (0.3 mm diameter) as solenoid surrounded the core of iron disc (800 turns) and the direct current (DC) passed through wire to generate the EMF (used two direction parallel and perpendicular to the wall of agitated vessel). It can be seen that rate of copper corrosion is increased by using the magnetic field, so its recommended that, such units must be erected on certain pipes highly corrosion resistance , and it should be separated from the original copper pipes by insulated gasket (as Teflon, rubber) between the flanges.