Problem mulja u prethodnoj obradi
Linije za prethodnu obradu željeznog fosfata proizvode kontinuirani tok mulja. Joni željeza iz rastvaranja čeličnog obratka reagiraju s fosfatnim ionima i oksidantima u kadi i formiraju netopivi željezni fosfat. Ovaj želatinozni talog se taloži na svakoj uronjenoj površini. Izmjenjivač topline, koji radi na 55-65 stepeni, je posebno ranjiv. Topla površina ubrzava reakciju taloženja. Mulj se brzo nakuplja.
Izmjenjivači topline od nehrđajućeg čelika u spremnicima za predtretman zahtijevaju mehaničko čišćenje svake 2-4 sedmice. Mulj od željeznog fosfata, pomiješan sa titan fosfatom iz rafinera zrna, formira tvrdu, prianjajuću ljusku. Uklanjanje kamenca zahtijeva da se rezervoar isprazni, da se zavojnica ukloni ili da mu se pristupi sa poteškoćama, i da se kamenac odbije ili otopi inhibiranom kiselinom. Svaki događaj čišćenja oduzima 4-6 sati vremena proizvodnje.
PTFE izmjenjivač topline u istoj službi otporan je na adheziju mulja. Interval čišćenja se proteže od sedmica do mjeseci. Kada je čišćenje eventualno potrebno, mulj se lako oslobađa sa-površine niskoenergetske PTFE bez agresivnih mehaničkih ili hemijskih metoda.
Razlika u mehanizmu prianjanja
Mulj željeznog fosfata prianja na metalne površine kroz više mehanizama. Elektrostatičko privlačenje između nabijenih čestica mulja i površine metalnog oksida osigurava početno pričvršćivanje. Kemijska veza između fosfatnih grupa u mulju i metalnih hidroksidnih grupa na površini oksidiranog nehrđajućeg čelika jača vezu. Mehaničko spajanje dok se mulj suši i kristalizira tokom perioda hlađenja upotpunjuje čvrsto prianjanje.
PTFE eliminiše svaki od ovih mehanizama. Površina je električni ne-provodna-ne razvija se elektrostatička privlačnost. Površina ugljika-fluora nema hidroksilne grupe za fosfatnu vezu. Površinska energija od 18-20 mN/m je preniska da bi se polarne čestice fosfata navlažile i raširile. Svaki mulj koji se taloži gravitacijom ostaje na površini bez hemijskog ili mehaničkog vezivanja.
| Parametar adhezije mulja | Površina od nerđajućeg čelika | PTFE površina |
|---|---|---|
| Površinska energija (mN/m) | 40-50 | 18-20 |
| Elektrostatičko privlačenje mulja | Jaka (nabijena površina oksida) | Ništa (ne-provodljivo) |
| Hemijsko vezivanje sa fosfatom | Da (metal{0}}fosfatne veze) | Ništa (C{0}}F površina) |
| Mehaničko blokiranje | Da (hrapavost površine 1-3 μm Ra) | Minimalna (hrapavost površine 0,1-0,3 μm Ra) |
| Čvrstoća adhezije mulja (relativna) | 1.0 (osnovna linija) | 0.05-0.1 |
| Metoda čišćenja | Mehaničko lomljenje + kiselina | Ispiranje vodom ili nježno brisanje |
Operativni i troškovni uticaj
Produženi interval čišćenja direktno povećava vrijeme produženja proizvodnje. Linija za predtretman koja se ranije zaustavljala na 4 sata svake 3 sedmice radi čišćenja grijača sada se zaustavlja na 1 sat svakih 12 sedmica radi jednostavnog ispiranja. Godišnji produktivni sati se povećavaju za otprilike 60 sati po rezervoaru-vrijednom 30.000-60.000 USD u zavisnosti od vrijednosti proizvodnog protoka.
Uklanjanje mehaničkog čišćenja čuva površinu izmjenjivača topline. Namotaji od nehrđajućeg čelika trpe progresivno oštećenje zbog uzastopnog lomljenja i kiselog uklanjanja kamenca-stanja zidova, hrapavosti površine što ubrzava buduće onečišćenje i eventualne zamjene. PTFE kalemovi ne trpe oštećenja uzrokovana čišćenjem-. Površina ostaje glatka i otporna na onečišćenje- tokom cijelog vijeka trajanja opreme.
Smanjenje količine otpadne kiseline iz operacija uklanjanja kamenca smanjuje stvaranje opasnog otpada u postrojenju. Svaki postupak uklanjanja kamenca proizvodi 50-100 litara istrošene kiseline koja sadrži otopljeni željezni fosfat i ione metala. Eliminacija 15-20 događaja uklanjanja kamenca godišnje po rezervoaru predstavlja značajno smanjenje troškova tretmana otpada i opterećenja okoliša.
Rezime
PTFE izmjenjivači topline eliminišu akumulaciju mulja željeznog fosfata na površinama grijača u spremnicima za prethodnu obradu kroz kombinaciju niske površinske energije, odsustva hemijskih veza i električne ne{0}}provodljivosti. Površina otporna na zaprljavanje-produžuje interval čišćenja sa sedmica na mjesece i omogućava nježno čišćenje-ispiranjem vodom umjesto agresivnog mehaničkog i hemijskog uklanjanja kamenca.
Operativne prednosti uključuju produženo vrijeme proizvodnje, eliminaciju površinskih oštećenja-prouzročenih čišćenjem, produženi vijek trajanja opreme i smanjeno stvaranje opasnog otpada iz operacija uklanjanja kamenca.
Inženjerska podrška za specifikaciju PTFE izmjenjivača topline u željeznom fosfatu i drugim aplikacijama za prethodnu obradu dostupna je nakon podnošenja kemijskih podataka u kadi, radne temperature, trenutne učestalosti i metode čišćenja i dimenzija rezervoara.
