Problem pjene koji prkosi anti-pjeni
Linija za niklovanje doživljava uporno nakupljanje pjene na površini kade tokom miješanja zraka. Pena preliva ivicu rezervoara, stvara opasnost od klizanja i zadržava korozivne pare iznad nivoa tečnosti. Operateri povećavaju stopu dodavanja anti-pjene. Pjena privremeno splasne, a zatim se vrati. Potrošnja protiv pjene se utrostručuje. Kupka zahtijeva češći tretman ugljikom kako bi se uklonio višak anti-pjene, koja sama po sebi postaje zagađivač.
Osnovni uzrok nije neadekvatna anti-pjena. To je kontaminacija metalnim jonima iz izmjenjivača topline od nehrđajućeg čelika. Otopljeni joni gvožđa, nikla i hroma formiraju komplekse sa agensima za vlaženje u kadi za oblaganje. Ovi metalni{4}}mokri kompleksi su efikasniji stabilizatori pjene od samih sredstava za vlaženje. Izmjenjivač topline, koji polako korodira, kontinuirano opskrbljuje ione metala koji pokreću ciklus pjene.
PTFE izmjenjivač topline oslobađa nula metalnih jona. Ne formiraju se{1}}stabilizujući kompleksi pjene. Potreba protiv -pjene se vraća na osnovni nivo potreban za normalno upravljanje sredstvom za vlaženje.
Mehanizam stabilizacije metalne jonske pjene
Tečna pjena je metastabilna. Mjehurići se dižu na površinu, tečni film između mjehurića se cijedi, a mjehurići se spajaju i pucaju. Sredstva protiv pjene ubrzavaju korake drenaže i koalescencije, destabilizirajući pjenu.
Otopljeni ioni metala ometaju ovaj prirodni kolaps pjene. Metalni joni-posebno gvožđa (III) i hroma (III)-su multivalentni. Oni mogu umrežiti molekule surfaktanta adsorbovane na površini mehurića. Jedan feri jon koji veže dva molekula surfaktanta stvara most koji jača film mehurića. Premošteni film otporan je na drenažu. Balon se nastavlja.
Efekat je katalitički u hemijskom smislu. Ion metala se ne troši u reakciji. Jedan feri ion može više puta stabilizirati uzastopne filmove mjehurića. Koncentracija od samo 10-20 ppm otopljenog željeza može mjerljivo povećati stabilnost pjene u kadi koja sadrži 100-200 ppm sredstva za vlaženje.
Kontinuirana korozija namotaja od nehrđajućeg čelika dovodi svježe metalne jone brzinom koja nadmašuje sposobnost agensa protiv pjene da destabilizira pjenu. Anti-pjena se mora dodavati u sve većim i višim koncentracijama, a na kraju i sama postaje zagađivač.
Tabela 1: Utjecaj stabilizacije pjene materijalom izmjenjivača topline (Vatarska niklova kupka s miješanjem zraka, 55 stepeni)
| Parametar | Namotaj od nerđajućeg čelika | Titanium Coil | PTFE izmjenjivač topline |
|---|---|---|---|
| Brzina oslobađanja jona otopljenog metala (mg/dan) | 50-150 (Fe, Cr, Ni) | 5-20 (Ti) | 0 |
| Visina pene iznad površine tečnosti (cm) | 15-30 | 8-15 | 3-5 |
| Potrošnja protiv pjene u odnosu na početnu vrijednost | 3-5× | 1.5-2× | 1,0× (osnovna linija) |
| Učestalost tretmana ugljikom za uklanjanje pjene protiv - | Mjesečno | Dvomjesečno | Po potrebi (normalan raspored) |
| Problemi sa pjenom{0}}u vezi s održavanjem | Česti događaji prelivanja | Povremeno | Rijetko |
| Stabilnost sredstva za vlaženje u kupatilu | Degradirano kompleksiranjem metala | Lagana degradacija | Stabilno |
Kompleksna hemija gvožđa{0}}
Sredstva za vlaženje u kupkama za niklovanje su obično anjonski tenzidi-natrijum lauril sulfat, natrijum alkil eter sulfati ili slični molekuli. Nose negativan naboj pri pH kupke, što im omogućava da se adsorbiraju na površini katode i snize površinsku napetost kako bi spriječili pričvršćivanje mjehurića vodikovog plina.
Gvožđe gvožđa u rastvoru nosi +3 naelektrisanje. Snažno se vezuje za negativno nabijene površinski aktivne grupe glava. Jedan željezni ion može vezati dva ili tri molekula surfaktanta. Rezultirajući kompleks ima veću molekularnu težinu, veću površinsku aktivnost i veći kapacitet stabilizacije pjene{4}} nego pojedinačni molekuli surfaktanta.
Kompleks također uklanja surfaktant iz predviđene funkcije. Molekuli surfaktanta vezani za željezo nisu dostupni za vlaženje površine katode. Efektivna koncentracija sredstva za vlaženje opada čak i kada se pjena povećava. Operateri mogu odgovoriti dodavanjem više sredstva za vlaženje, koje obezbjeđuje više molekula gvožđa u kompleksu, pogoršavajući problem pjene u ciklusu samopojačavanja.
PTFE: Prekidanje ciklusa pene na izvoru
PTFE izmjenjivač topline ne oslobađa metalne ione jer ne sadrži metal. Fluoropolimer je čisti ugljenik i fluor. Nema korozije, nema rastvaranja i izvora pjene{2}}stabilizirajućih metalnih jona.
Uklanjanje ovog kontinuiranog izvora metalnih jona vraća prirodnu dinamiku pjene kadi. Sredstvo za vlaženje obavlja svoju predviđenu funkciju na površini katode, a da ne bude zarobljeno otopljenim metalima. Sredstvo protiv -pjene kontrolira normalne nivoe pjene bez povećanja doze koju zahtijeva kontaminacija metalom. Tretman ugljikom za uklanjanje -pjene vraća se na uobičajeni raspored održavanja.
Hemija u kupatilu se stabilizuje. Dodaci sredstva za vlaženje i protiv-pjene postaju predvidljivi na osnovu protoka amper{2}}sata umjesto da reaguju na pojavu pjene. Uštede troškova usled smanjene potrošnje hemikalija, smanjenog tretmana ugljenika i smanjenog rada u domaćinstvu doprinose izračunu povrata PTFE.
Rezime
PTFE izmjenjivači topline sprječavaju probleme sa pjenom u kupatilu eliminacijom izvora pjene{0}}stabilizirajućih metalnih jona. Korodirajući metalni kalemovi oslobađaju ione gvožđa i hroma koji povezuju molekule surfaktanta, jačajući filmove mjehurića i odupirući se djelovanju protiv -pjene. Ciklus eskalacije povećane zaštite od -pjene i povećane obrade ugljika prekida se kada se ukloni izvor metalnih jona.
PTFE površina bez{0}}korozije održava stabilnu hemiju u kupatilu, predvidljivu potrošnju hemikalija i nivoe pjene koje se može upravljati. Smanjenje troškova protiv pjene i sredstva za vlaženje, u kombinaciji sa smanjenom učestalošću obrade ugljikom, značajno doprinosi operativnim uštedama od PTFE konverzije.
Inženjerska analiza za specifikaciju PTFE izmjenjivača topline u kupatilima s pjenom{0}}složnim oblaganjem je dostupna nakon podnošenja kemijskih sastava kupatila, trenutnih stopa potrošnje anti-potrošnja agensa za vlaženje, incidenata vezanih za pjenu{2}} i učestalosti tretmana ugljikom.
