उत्तर: हेयर ऑयल में मौजूद उच्च सांद्रता वाले हाइड्रोजन सल्फाइड को ZARE के उपयोग से सुरक्षित रूप से इस्तेमाल किया जा सकता है या नहीं?

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I. बल्ट हेड ऑयल कंटेनरों के क्षय-संबंधी मूल्यांकन एवं निर्णय लेने हेतु, आपके द्वारा 23 मार्च 2016 को प्रदान की गई ऑयल की विश्लेषण रिपोर्ट के अनुसार, इस ऑयल के मुख्य घटक C3-C5 हैं; हाइड्रोजन सल्फाइड की मात्रा 400-500 मिलीग्राम/किग्रा के बीच है। सबसे पहले हमें इस कंटेनर में क्षय होने की संभावना का मूल्यांकन करना होगा। चाइना पेट्रोलियम एंड नेचुरल गैस कॉर्पोरेशन लिमिटेड की रिफाइनिंग एवं केमिकल्स शाखा द्वारा नवंबर 2011 में प्रकाशित “रिफाइनिंग एवं केमिकल्स उद्योगों हेतु उपकरण प्रबंधन नियम” में, तथा “दबाव वाले कंटेनरों की सुरक्षा संबंधी तकनीकी नियमों” में दी गई परिभाषाओं के आधार पर, यह निर्धारित किया जा सकता है कि युमेन रिफाइनिंग एवं केमिकल्स प्लांट में पाया जाने वाला तेल, क्या वास्तव में “गीले हाइड्रोजन सल्फाइड के कारण होने वाले क्षय” वाले वातावरण में ही है या नहीं। पहला, “रिफाइनरी एवं केमिकल उद्योगों में उपकरणों के प्रबंधन संबंधी नियमों” में दी गई “आर्द्र हाइड्रोजन सल्फाइड क्षरण वाले वातावरण की परिभाषा एवं वर्गीकरण” के अनुसार: जब तरल अवस्था में मुक्त जल मौजूद हो, एवं निम्नलिखित में से कोई एक शर्त पूरी हो, तो उसे आर्द्र हाइड्रोजन सल्फाइड क्षरण वाला वातावरण कहा जाता है: (1) तरल जल में कुल सल्फाइड सामग्री 50 ppmw से अधिक हो। ； या (2) तरल जल में pH 4 से कम हो, एवं कुल सल्फाइड सामग्री 1 पीपीएमडब्ल्यू या उससे अधिक हो। ； या (3) तरल जल में pH 7.6 से अधिक हो, एवं हाइड्रोसाइनिक एसिड (HCN) की मात्रा 20 पीपीएमडब्ल्यू से अधिक हो; साथ ही कुल सल्फाइडों की मात्रा 1 पीपीएमडब्ल्यू से अधिक हो। ； या (4) गैसीय अवस्था में हाइड्रोजन सल्फाइड का दबाव 0.0003 MPa (0.05 psia) से अधिक हो।
दूसरा, “दबाव वाले टैंकों की सुरक्षा संबंधी तकनीकी नियम” के अनुसार:
(1) तापमान ≤ (60 + 2P) – जहाँ P, दबाव को MPa में दर्शाता है (गैज दबाव); यह मान पानी में घुले हुए H2S की मात्रा के बराबर है, जो ≥ 10×10-6 होती है। ； (2) H2S का दबाव ≥ 0.00035 Mpa होना चाहिए।
(3) माध्यम में तरल जल मौजूद होना चाहिए, या तापमान ओसांक तापमान से कम होना चाहिए। ； (4) pH मान < 9 है, या वहाँ HCN मौजूद है। आपकी कंपनी द्वारा 23 मार्च, 2016 को तैयार की गई विश्लेषण रिपोर्ट में: बिंदु संख्या 3 में बताया गया है कि हाइड्रोजन सल्फाइड की मात्रा 400-500 मिलीग्राम/किग्रा है; अर्थात् लगभग पूरी मात्रा हाइड्रोजन सल्फाइड ही है, जबकि अन्य रूपों में हाइड्रोजन सल्फाइड की मात्रा बहुत कम है। ； धारा 4: सामान्य तापमान पर, यदि भाप का दबाव 60-80 किलोपास्कल से अधिक हो, तो यह माना जा सकता है कि युमेन केमिकल्स फैक्ट्री में स्थित गोलाकार टैंक, वाष्पीय हाइड्रोजन सल्फाइड के कारण होने वाले क्षरण के लिए उपयुक्त वातावरण हैं। द्वितीय, रसायन-प्रतिरोधी उपाय: चाइना पेट्रोलियम एंड नेचुरल गैस कॉर्पोरेशन लिमिटेड की रिफाइनिंग एवं रासायनिक उद्योग शाखा द्वारा नवंबर 2011 में प्रकाशित “रिफाइनिंग एवं रासायनिक उद्योगों में उपयोग होने वाले उपकरणों के प्रबंधन संबंधी नियम” एवं “बॉयलर, दबाव वाले कंटेनरों एवं दबाव वाली पाइपलाइनों संबंधी नियम” में, तीसरे अध्याय “डिज़ाइन, निर्माण, स्थापना” के अंतर्गत 12वें नियम में कहा गया है कि तरल पेट्रोलियम गैस भंडारण हेतु उपयोग होने वाले दबाव वाले कंटेनरों, एवं उच्च शक्ति वाले स्टील से बने दबाव वाले कंटेनरों (जिनके निर्माण हेतु σb ≥ 540 MPa मानक वाली सामग्री का उपयोग किया जाता है) के मामले में, ऐसे कंटेनरों में मौजूद क्षरणकारी पदार्थों की मात्रा को सीमित करना आवश्यक है; या फिर रसायन-प्रतिरोधी उपाय किए जाने आवश्यक हैं। “आर्द्र हाइड्रोजन सल्फाइड वातावरण में क्षय एवं सुरक्षा संबंधी मार्गदर्शिका” का पहला अध्याय – सामान्य नियम: 1.11: विभिन्न रसायन उत्पादन करने वाली कंपनियों को, इन मार्गदर्शिकाओं का पालन करते हुए, आर्द्र हाइड्रोजन सल्फाइड वातावरण में क्षय से बचने हेतु नई तकनीकों को अपनाने एवं उनका प्रसार करने का प्रयास करना चाहिए; जैसे कि विभिन्न प्रकार की कोटिंग/लेपन तकनीकें आदि। इस्पात से बने भंडारण टैंकों, विशेष रूप से कम-मिश्रधातु वाले उच्च-शक्ति वाले इस्पात से बने गोलाकार टैंकों में, सल्फाइड आयनों की उपस्थिति में हाइड्रोजन सल्फाइड, थायोल, सल्फाइड, डाइऑक्साइड ऑफ सल्फर, Cl- आदि पदार्थों के कारण निम्नलिखित अभिक्रियाएँ होती हैं:
H2S → H+ + HS-
एनोड अभिक्रिया: Fe + HS- → FeS + H+ + 2e-
कैथोड अभिक्रिया: 2H+ + 2e- → H2 ↓
2H+ धातु के भीतर घुस जाते हैं। ； हैड – हाइड्रोजन को आकर्षित करना। ； हैब – हाइड्रोजन को श्वसित करना। कुल अभिक्रिया: Fe + H2S → FeS↓ + H2↑
2H (धातु के भीतर प्रवेश करता है)
हाइड्रोजन सल्फाइड के कारण होने वाला तनाव-अपघटन, धातु के एनोडिक विघटन एवं कैथोडिक हाइड्रोजन-कमजोरी के कारण होने वाले नुकसान का परिणाम है; इन दोनों कारकों के संयुक्त प्रभाव से ही धातु क्षतिग्रस्त होती है। इनमें से हाइड्रोजन के कारण होने वाली कमजोरी ही मुख्य कारक है। चौथा, ZARE एवं Zn, Al तथा Al (स्प्रे-एल्यूमिनियम) के विद्युत-रासायनिक गुणों की तुलना – सितंबर 2010 में दालियान प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय में पारंपरिक जिंक/एल्यूमिनियम कोटिंगों के साथ ZARE की कार्यक्षमता की तुलना की गई। आंकड़ों से पता चला कि ZARE मिश्रधातु की परत के विद्युत-रासायनिक गुण, जिंक/एल्यूमिनियम कोटिंगों की तुलना में जिंक कोटिंगों के समान ही हैं; इसलिए यह इस्पात की रक्षा हेतु एक उपयुक्त साधन है। इसके यांत्रिक गुण, जिंक कोटिंग एवं एल्यूमीनियम कोटिंग के बीच होते हैं; लेकिन यह एल्यूमीनियम कोटिंग के समान ही होता है। इसमें उच्च कठोरता एवं आघात-प्रतिरोधक क्षमता होती है छह, ZARE तकनीक का उपयोग तरल हाइड्रोकार्बन भंडारण टैंकों में संरक्षण उपायों के मूल्यांकन हेतु किया जाता है। 6.1 इस तकनीक के उपयोग से **SSCC होने का जोखिम कम हो जाता है, एवं उपकरणों की सुरक्षा में वृद्धि होती है।** ； 6.2 गोलाकार टैंकों में जंग लगने के कई कारण होते हैं। SSCC संबंधी समस्याओं के समाधान हेतु, ZARE देश में अग्रणी स्तर पर है। गोलाकार टैंकों की सुरक्षा, उनके थर्मल ट्रीटमेंट की गुणवत्ता, S एवं P तत्वों की मात्रा के अनुरूप होने पर ही निर्भर है। इसके अलावा, टैंक की संरचना में मौजूद दोषों एवं अन्य कारकों का भी प्रभाव पड़ता है। लेकिन ZARE तकनीक के उपयोग से, “कैप्चर इफेक्ट”, “शील्डिंग इफेक्ट” एवं “फिक्स्ड बेड इफेक्ट” जैसे तीनों तत्वों के कारण, गोलाकार टैंकों में समान रूप से जंग लगने या SSCC होने की समस्याओं से बचा जा सकता है। 6.3 यदि गोलाकार टैंकों में पहले से ही गंभीर क्षय हो चुका है, एवं बार-बार क्षय होने की समस्या भी है, तो ZARE तकनीक का उपयोग करने के बावजूद भी हर साल अनिवार्य रूप से निरीक्षण किया जाना आवश्यक है। ZARE दुर्लभ धातु मिश्रण की परत की संक्षारण स्थिति की जाँच करें। यदि ZARE दुर्लभ धातु मिश्रण की परत में “बलिदानी एनोड” संबंधी कोई क्षति होती है, तो “बलिदानी एनोड फिल्म” अपना कार्य करती है; इससे गोलाकार टैंक की सतह पर हाइड्रोजन का प्रवेश रोका जाता है, जिससे हाइड्रोजन-संबंधी क्षतियाँ, अर्थात् SSCC की समस्या उत्पन्न नहीं होती। H2O, H2S आदि संबंधित पदार्थों के विश्लेषण की आवृत्ति बढ़ानी चाहिए; गोलाकार टैंकों की जाँच की अवधि को कम करना आवश्यक है। समस्याओं एवं पैटर्नों का पता लेकर, गोलाकार टैंकों पर ZARE दुर्लभ धातु मिश्रण से संरक्षणात्मक परत लगाकर उनकी सुरक्षा सुनिश्चित की जानी चाहिए। चित्र 1: संतृप्त H2S जलीय विलयन में ZARE एवं एल्यूमीनियम बलिदान ध्रुवों के द्वारा विद्युत डिस्चार्ज की तुलना। डिस्चार्ज संबंधी आंकड़ों से पता चलता है कि ZARE दुर्लभ धातु मिश्रधातु के द्वारा विद्युत डिस्चार्ज की क्षमता एल्यूमीनियम बलिदान ध्रुवों की तुलना में काफी अधिक है; एल्यूमीनियम ध्रुवों की तुलना में ZARE की डिस्चार्ज दक्षता 3-5 गुना अधिक है।