Okruženje pare SO₃
Postrojenja za proizvodnju sumporne kiseline pretvaraju sumpor-dioksid u sumpor-trioksid u katalitičkom pretvaraču, a zatim apsorbuju SO₃ u koncentrovanoj sumpornoj kiselini. Oprema za povrat topline između pretvarača i apsorbera upravlja strujama plina koji sadrže SO₃, vodenu paru i maglu sumporne kiseline. Na temperaturama ispod tačke rose, SO₃ se kombinuje sa vodom i formira aerosol sumporne kiseline-jednog od najkorozivnijih industrijskih okruženja.
Metalni izmjenjivači topline u SO₃ servisu zahtijevaju pažljivu kontrolu temperature kako bi ostali iznad kisele tačke rosišta. Ako se gas ohladi ispod tačke rose, kiselina se kondenzuje na površini i napada metal. Nerđajući čelik, pa čak i legure visokog{2}}nikla, brzo korodiraju u koncentrovanoj kiselini koja se kondenzuje iz pare SO₃. Izazov kontrole temperature otežava sopstveni efekat hlađenja izmenjivača toplote-površina je uvek hladnija od rasutog gasa.
PTFE je imun na SO₃, sumpornu kiselinu i oleum u svim koncentracijama do 260 stepeni. Materijal ne zahtijeva upravljanje tačkom rose. Kondenzacija kiseline na površini ne uzrokuje koroziju.
Izazov kisele tačke rose za metale
Sumpor trioksid u struji gasa se kombinuje sa vodenom parom i formira paru sumporne kiseline: SO₃ + H₂O → H₂SO₄. Sumporna kiselina se kondenzira na kiseloj tački rose-obično 120-180 stepeni u zavisnosti od koncentracije SO₃ i vode. Kako bi se spriječila kondenzacija na metalnim površinama, temperatura plina i temperatura metalne površine moraju ostati iznad točke rosišta.
Površina izmjenjivača topline je uvijek hladnija od rasutog plina-to je osnovni zahtjev za povrat topline. Održavanje površine iznad tačke rose zahteva ili malu temperaturnu razliku (smanjenje efikasnosti povrata toplote) ili visoku ulaznu temperaturu gasa (koja možda nije dostupna). Praktični kompromis često rezultira kondenzacijom kiseline i rezultirajućom korozijom.
PTFE eliminiše ograničenje tačke rose. Materijal je imun na kondenzovanu kiselinu. Izmjenjivač topline može raditi sa onoliko velikom temperaturnom razlikom koliko proces zahtijeva, maksimizirajući povrat topline bez rizika od korozije kiselinske kondenzacije.
| SO₃ Servisni parametar | Nerđajući čelik 316 | Legura 20 | PTFE |
|---|---|---|---|
| Potrebno je upravljanje tačkom rosišta | Da | Da | br |
| Brzina korozije u kondenzovanom H₂SO₄ iz SO₃ | Ozbiljno | Umjereno | 0 |
| Maksimalna bezbedna radna temperatura (stepen) | ~200 (zavisno od tačke rosišta) | ~250 | 260 |
| Ograničenje efikasnosti povrata topline | Da (temperaturna razlika ograničena) | Da | br |
Poboljšanje oporavka energije
Mogućnost rada PTFE izmjenjivača topline na velikoj temperaturnoj razlici poboljšava povrat topline iz struje plina SO₃. Više topline se hvata za proizvodnju pare ili predgrijavanje napojne vode. Poboljšana rekuperacija energije smanjuje potrošnju goriva i emisije ugljika. Ekonomska vrijednost dodatnog povrata topline, tokom životnog vijeka postrojenja, je značajna-često višestruko premašuje cijenu izmjenjivača topline.
Operativna jednostavnost
PTFE izmjenjivač topline ne zahtijeva praćenje tačke rosišta, kontrolu minimalne površinske temperature i logiku isključivanja u nuždi za događaje kondenzacije kiseline. Operativna jednostavnost smanjuje složenost upravljačkog sistema i eliminiše režim kvara. Operateri se mogu fokusirati na proces, a ne na zaštitu izmjenjivača topline od kondenzacije.
Rezime
PTFE izmjenjivači topline preživljavaju pare sumpornog trioksida u povratu topline postrojenja sumporne kiseline kroz imunitet na SO₃, sumpornu kiselinu i oleum. Materijal eliminiše ograničenje kisele tačke rose koja ograničava performanse metalnog izmenjivača. Efikasnost povrata topline se poboljšava kroz veće temperaturne razlike. Operativna jednostavnost smanjuje složenost upravljačkog sistema. Za regeneraciju energije postrojenja za kiselinu, PTFE pruža i pouzdanost i efikasnost procesa.
Inženjerska podrška za specifikaciju izmjenjivača topline PTFE postrojenja za kiselinu dostupna je nakon podnošenja sastava plina, koncentracije SO₃, radnih temperatura i trenutnih praksi upravljanja korozijom i tačkom rosišta.
