در بسیاری از تأسیسات تولید مواد شیمیایی، زمانی که یک جریان فرآیندی حاوی اسیدهای مخلوط، حلالهای آلی، ترکیبات کلردار یا هالیدهای کمیاب نیاز به گرم کردن یا خنککردن دارد، یک چالش تکراری پدیدار میشود. انتخاب اولیه تجهیزات اغلب به نفع فولاد زنگ نزن یا آلیاژهای{1}نیکل بالاست، فقط پس از ماه ها کارکرد با خوردگی غیرمنتظره، حفره شدن، یا ترک خوردگی ناشی از تنش مواجه می شود. حتی آلیاژهای عجیب و غریب می توانند به سرعت در محیط هایی که اسیدهای اکسید کننده را با دماها و غلظت های متغیر ترکیب می کنند، تجزیه شوند. نتیجه آن زمان توقف برنامه ریزی نشده، خطر آلودگی و افزایش هزینه های تعمیر و نگهداری است.
مهندسان کارخانه مسئول خدمات گرمایش و سرمایش شیمیایی خورنده به طور فزاینده ای به دنبال راه حل هایی هستند که خوردگی را به عنوان یک حالت شکست غالب حذف می کند. مبدل های حرارتی پوسته و لوله PTFE یک جایگزین قوی ارائه می دهند که بی اثری شیمیایی را با عملکرد حرارتی عملی در طیف گسترده ای از وظایف در کارخانه های شیمیایی ترکیب می کند.
سازگاری شیمیایی در محیط های سخت
پلی تترا فلوئورواتیلن (PTFE) با مقاومت شیمیایی استثنایی در محدوده pH بسیار گسترده مشخص می شود. در برابر اسیدهای معدنی قوی مانند اسید هیدروکلریک، سولفوریک و نیتریک و همچنین محلول های سوزاننده و بسیاری از حلال های آلی مقاومت می کند. مقاومت به محیط های اکسید کننده و احیا کننده گسترش می یابد، از جمله سیستم های حاوی اکسیژن محلول، هالوژن ها یا پراکسیدهایی که اغلب به سطوح فلزی حمله می کنند.
در{0}}خدمات شیمی مختلط-مثل جریانهای اسیدی ضایعات آلوده به مواد آلی یا حلالهای حاوی هالید{2}}{3}}مکانیسمهای خوردگی اغلب غیرقابل پیشبینی میشوند. خوردگی حفره یا شکاف موضعی می تواند بدون هشدار به لوله های فلزی نفوذ کند. در مقابل، ساختار مولکولی PTFE پایداری ذاتی را فراهم می کند که به فیلم های اکسید غیرفعال متکی نیست. این امر آن را به ویژه برای سیستم های بازیافت اسید و کاربردهای تصفیه زباله که ترکیب خوراک ممکن است در طول زمان متفاوت باشد، جذاب می کند.
پیکربندی برای وظایف فرآیندی متنوع
مبدل های حرارتی پوسته و لوله PTFE با طیف وسیعی از سناریوهای عملیاتی در تولید مواد شیمیایی سازگار هستند. در راکتورهای دستهای، معمولاً برای کنترل دمای واکنش، تأمین گرما از طریق بخار یا روغن داغ برای شروع واکنشهای گرماگیر یا حذف گرما در فازهای گرمازا استفاده میشوند. سیال فرآیند شیمیایی از طریق لوله های PTFE جریان می یابد، در حالی که محیط گرمایش یا خنک کننده در سمت پوسته گردش می کند، جدا از قرار گرفتن در معرض خورنده.
فرآیندهای پیوسته به طور مشابه سود می برند. به عنوان مثال، در یک حلقه غلظت اسید هیدروکلریک، یک مبدل PTFE میتواند گرما را از مدار جوشآور بدون خطر ترکخوردگی ناشی از کلرید-انتقال دهد. در عمل، یک مبدل PTFE که در یک حلقه بازیابی اسید هیدروکلریک نصب شده است، اغلب از چندین نسل آلیاژهای فلزی عجیب و غریب دوام میآورد، و تنها نگهداری آن تمیز کردن دورهای لولههای غیر رسوبکننده است.
بازیابی گرما از جریان های زباله خورنده نشان دهنده کاربرد ارزشمند دیگری است. یک مبدل PTFE به جای دور ریختن پسابهای اسیدی با دمای بالا{1}}میتواند انرژی را به جریان فرآیند ثانویه یا آب تغذیه دیگ بخار منتقل کند و بازده انرژی کلی کارخانه را بهبود بخشد. این رویکرد از اهداف کاهش هزینه عملیاتی و انطباق با محیط زیست پشتیبانی می کند.
مصالح ساختمانی و طراحی مکانیکی
اگرچه مسیر خیسشده در این مبدلها PTFE است، اما اجزای ساختاری خارجی ممکن است از فولاد کربنی، فولاد ضد زنگ یا پلاستیکهای تقویتشده با الیاف{0} ساخته شوند، بسته به شرایط محیطی و الزامات مکانیکی. انتخاب مواد پوسته باید خوردگی محیط، شیوه های عایق کاری و تماس احتمالی با بخارات فرآیند را در نظر بگیرد.
برای خدماتی که شامل فشارها یا دماهای بالا هستند، طراحی مکانیکی باید مدول الاستیسیته کمتر PTFE را در مقایسه با فلزات بررسی کند. فاصله ساپورت لوله، پیکربندی بستهها و محدودیتهای انبساط دیفرانسیل برای حفظ یکپارچگی طولانیمدت- حیاتی هستند. ورق های لوله و اتصالات فشاری که به درستی مهندسی شده اند، از نشت{3} مربوط به خزش جلوگیری می کنند و در عین حال جداسازی شیمیایی را حفظ می کنند.
هنگام تعیین یک مبدل PTFE در کارخانه های شیمیایی، ویژگی های رسوب گیری جریان فرآیند نیاز به ارزیابی دقیق دارد. اگرچه سطوح PTFE به دلیل انرژی سطحی کم مقاومت رسوب پذیری خوبی از خود نشان می دهند، اما جامدات معلق یا ترکیبات پلیمریزه ممکن است در طول زمان انباشته شوند. قطر لوله و سرعت جریان باید برای متعادل کردن ضرایب انتقال حرارت با افت فشار و شرایط برشی قابل قبول انتخاب شود.
یک ناظر رایج این است که سهم افت فشار لولههای PTFE کوچک-قطر را در نظر نمیگیریم. اندازه مناسب باید عملکرد حرارتی و هیدرولیکی را در نظر بگیرد. قطر بیش از حد محافظه کار لوله می تواند منجر به هزینه های پمپاژ بیش از حد یا نرخ جریان ناکافی شود، به ویژه در سیستم های حلال چسبناک.
اندازه و تمیز کردن در خدمات رسوب
طراحی دقیق حرارتی با فاکتورهای رسوب گیری واقعی بر اساس تاریخچه عملیاتی یا داده های آزمایشی آغاز می شود. بزرگ کردن بیش از حد برای جبران رسوب بالقوه می تواند هزینه سرمایه را به طور غیر ضروری افزایش دهد، در حالی که کوچک کردن ممکن است توان عملیاتی را محدود کند. طراحی های مدولار امکان برداشتن بسته نرم افزاری لوله و بازرسی در صورت لزوم را فراهم می کند.
سهولت تمیز کردن یک معیار مهم طراحی در عملیات دسته ای و تصفیه زباله است. بستههای لوله PTFE را اغلب میتوان با محلولهای تمیزکننده سازگار شستشو داد یا بدون نگرانی از خوردگی با آب شستشو داد. در سیستم های مستعد پوسته پوسته شدن، تدارک پورت های شستشو یا تمیز کردن شیمیایی، قابلیت نگهداری را افزایش می دهد.
برای سیستمهای بازیابی اسید، پایداری طولانیمدت PTFE تحت تغییرات دما و غلظت چرخهای باید تأیید شود. انتخاب واشر مناسب و کنترل گشتاور در اتصالات فلنجی از نشتی در سطح مشترک بین فلوروپلیمر و اجزای فلزی جلوگیری می کند.
حذف خوردگی به عنوان یک محدودیت
پردازنده های شیمیایی اغلب خوردگی را به عنوان یک بار عملیاتی اجتناب ناپذیر می بینند. مبدل های پوسته و لوله PTFE این الگو را با حذف خوردگی از مکانیسم های خرابی اولیه در بسیاری از سرویس های تهاجمی تغییر می دهند. این قابلیت اطمینان تیمهای کارخانه را قادر میسازد تا به جای برنامهریزی تعویض دورهای تجهیزات، بر بهینهسازی کنترل دمای واکنش، بهبود بازده و پالایش استراتژیهای یکپارچهسازی انرژی تمرکز کنند.
در فرآیندهای پیچیده و چند مرحلهای، یک مطالعه جامع ادغام حرارت میتواند فرصتهایی را برای استقرار مبدلهای PTFE برای بازیابی انرژی بین جریانهای خورنده نشان دهد. تطبیق پسابهای اسیدی با دمای بالا با جریانهای خوراک سازگار، تقاضای ابزار خارجی را کاهش میدهد و در عین حال یکپارچگی مواد را حفظ میکند.
مبدلهای حرارتی PTFE برای کارخانههای شیمیایی که اسیدهای مخلوط، حلالهای هالوژنه یا ترکیبهای ضایعات متغیر را مدیریت میکنند، راهحلی بادوام ارائه میدهند که با اهداف عملیاتی بلندمدت- هماهنگ است. با ترکیب مقاومت شیمیایی، پیکربندی قابل انطباق و طراحی مکانیکی متفکرانه، این سیستم ها به واقعیت های سخت محیط های فرآیند خورنده می پردازند و در عین حال از عملکرد کارآمد و قابل اعتماد کارخانه پشتیبانی می کنند.
