Како се сви-измењивачи топлоте од флуорополимера упоређују са металним измењивачима са флуорополимерним облогама?

За корозивне услове када притисак или температура прелазе границе чврстих флуорополимера, метални измењивач топлоте обложен изнутра флуорополимером је компромис. Разматрају се-уступци у погледу поузданости, цене и перформанси ове технике у односу на -измењивач свих флуорополимера. Ова неслагања су од великог значаја за процесне инжењере који пројектују опрему за пренос топлоте за веома агресивне киселине, линије за кисељење мешаних киселина или захтевне хемијске реакторе.

Врсте конструкције: Како спречити корозију флуорополимера на 2 начина
Сви -флуорополимерни измењивачи топлоте су у потпуности направљени од флуорополимерних материјала као што су ПТФЕ (политетрафлуороетилен), ПФА (перфлуороалкокси алкан) или ФЕП (флуоровани етилен пропилен). Чврсти флуорополимер се користи за шкољку (ако постоји), сноп цеви, листове цеви и све влажне унутрашње површине. Најчешће конфигурације су шкољка{3}}и-цеви (ПТФЕ или ПФА цеви) и урањајући намотаји. Ниједан метални део не додирује корозивну процесну течност.

Метални измењивачи обложени флуорополимером- састоје се од металне шкољке која држи лимове под притиском и цеви произведене од угљеничног челика, нерђајућег челика или других легура. Затим су унутрашње површине које су у додиру са корозивном течношћу обложене флуорополимером, обично ПТФЕ или ПФА. Технике облоге:

Облога лимова: ПТФЕ лимови су заварени или залепљени на металну подлогу.

Спреј или електростатички премаз: Тањи флуорополимерни премази се наносе и синтерују.

Лабава постава: ПТФЕ чарапа која се може уклонити која се налази унутар металне шкољке.

Дебљина облоге је типично 0,5 до 1,5 милиметара, у зависности од примене и типа облоге.

Оцена притиска: Велика предност обложених металних измењивача
Најважнија разлика између ова два система је њихова способност задржавања притиска.

Притисак свих-флуорополимерних измењивача је ограничен механичком чврстоћом самог флуорополимера. ПТФЕ и ПФА имају ниску затезну чврстоћу (обично 20–30 МПа) и, што је још важније, показују пузање (хладно течење) под сталним оптерећењем. При вишим притисцима, флуорополимер ће се деформисати, узрокујући колапс цеви, цурење листа цеви или пуцање шкољке. Типични практични максимални радни притисци свих флуорополимерних измењивача са омотачем-и-цеви су 3–5 бара (45–75 пси) на страни флуорополимера. Неки посебно ојачани дизајни достижу 7 бара, иако су ретки.

Обложени метални измењивачи, с друге стране, зависе од металног омотача и цевних плоча да издрже притисак. Угљенични челик може безбедно да подноси притиске од 10 бара, 20 бара или више, ограничено само кодом дизајна (нпр. АСМЕ одељак ВИИИ) и оценама прирубнице. Структурни интегритет флуорополимерне облоге не зависи од структуре, она је само баријера против корозије. У сервисима под високим притиском као што су рафинерије, хемијска постројења или пречистачи хлороводоничне киселине под високим притиском измењивачи су генерално једина неметална опција.

Температуре Лимитс; Важне разлике и сличности
Максимална континуирана температура самог флуорополимера је слична за све -флуорополимерне и обложене измењиваче флуорополимера. Изнад отприлике 200 степени (392 степена Ф) за ПФА и 260 степени (500 степени Ф) за ПТФЕ, и ПТФЕ и ПФА почињу да омекшавају и знатно пузе у кратким експозицијама. Али практичне температуре непрекидног рада су ниже:

Сви измењивачи флуорополимера: Генерално ограничени на 110-120 степени за ПТФЕ (због пузања под диференцијалним притиском цеви) и 150-180 степени за ПФА (због дебљине зида и дизајна носача).

Обложени метални измењивачи: Облога је подржана металном подлогом, тако да се избегава велика деформација. Могу да раде на већим температурама. Челични измењивачи обложени ПТФЕ-обично се користе на 180–200 степени (континуирано) и до 230 степени у кратким периодима. Пропуштање облоге и приањање облоге за метал постаје ограничавајући елемент.

Треба напоменути да на повишеним температурама сви флуорополимери показују повећану пермеабилност за неке гасове и ситне молекуле (нпр. хлор, хлороводоник). Обложени измењивачи имају додатни ризик од продора паре кроз облогу која се кондензује на металном контакту што може довести до скривене корозије.

Поузданост од корозије: униформна заштита или ризик од квара облоге
Сви-измењивачи флуорополимера дају уједначену, континуирану отпорност на корозију по целој влажној површини. Нема шавова, рупица или интерфејса метала који су изложени процесној течности. Флуорополимер је уједначен у дебљини зида. Чак и ако је површина изгребана или истрошена, материјал испод је и даље хемијски отпоран. Овај дизајн избегава опасност од "скривене корозије" испод облоге.

Обложени метални размењивачи имају бројне сценарије квара који нису присутни у свим-дизајн флуорополимера:

Рупе или шупљине у облоги - чак и веома мале несавршености (мање од 0,1 мм) омогућавају корозивним течностима да приступе металној подлози. Производи корозије могу изазвати стварање пликова или одлепљивање кошуљице након што метал почне да кородира, што може довести до убрзаног квара.

Одвајање облоге - Веза између флуорополимерне облоге и металне подлоге никада није савршена. Термички циклуси могу да изазову диференцијално ширење (ПТФЕ се шири ~7× више од челика као што је наведено у претходним одељцима) што може проузроковати да се облога повуче од зида. Настали простор може заробити киселину која прожима и изазвати локализован напад.

Пермеација и кондензација - Неке киселине (нарочито ХЦл на повишеним температурама) инфилтрирају танку облогу. Ако је метални омотач хладнији од процесне стране (као што је често случај у пословима хлађења), киселина која је продрла се кондензује на металној површини стварајући корозију изнутра према споља. Ово је уобичајен начин квара у челичној опреми обложеној ПТФЕ.

Оштећења у раду или током инсталације или одржавања - Облоге могу лако да се исеку, изгребу или удубе помоћу алата. Једна дубока огреботина може бити тренутак почетка неуспеха.

У ствари, велики проблем са измењивачима са обложеним слојем је тај што мала неприметна рупица може довести до катастрофалног колапса у року од неколико недеља или месеци, док ће измењивач са свим флуорополимерима моћи безбедно да настави са радом. Алтернативно, професионално произведен и правилно одржаван измењивач са облогом може да пружи много година рада на притисцима и температурама који нису могући са чврстим системима флуорополимера.

Поређење трошкова Разматрање почетне инвестиције и животног{0}}цикла
За послове ниског притиска и ниске температуре, сви-измењивачи топлоте од флуорополимера су често јефтинији за производњу. Материјали (ПТФЕ или ПФА цеви, листови) су генерално јефтине. Израда захтева топлотно заптивање или заваривање компоненти флуорополимера.

Метални измењивачи са цевима су скупљи за израду. Метални омотач и цевни лимови морају бити израђени према кодовима посуда под притиском, а затим обложени флуорополимером – радно-интензиван процес који укључује стручне раднике, контролу квалитета (тестирање варница за рупице) и специјализовано заваривање флуорополимерних плоча. Као резултат тога, почетна набавна цена измењивача са обложеним слојем је 30–100% већа од измењивача свих -флуорополимера исте површине преноса топлоте.

Међутим, за апликације под високим притиском (нпр. . 10 бар или више) измењивач свих -флуорополимера можда уопште није практичан. У овим случајевима једина алтернатива је измењивач са облогом- или измењивач од металне легуре. Поређење трошкова затим прелази на обложени флуорополимер против егзотичних легура (титанијум, тантал, Хастеллои). То поређење генерално показује обложени флуорополимер као велику уштеду.

Резиме Поређење - Метални измењивач са свим-функцијама флуорополимера и флуорополимера облогеСви флуорополимерни измењивач Флуорополимер-обложен металним измењивачем топлоте
Типични називни притисак 3-5 бара (ограничено пузањем флуорополимера) 10-20 бара+ (ограничено кодом дизајна металне шкољке)
Максимална континуирана температура 110-120 степени (ПТФЕ); 150-180 степени (ПФА) 180-200 степени (ПТФЕ облога са металном подршком)
Отпорност на корозију Одлична, конзистентна заштита, без метала да кородира. Добра, али постоји могућност појаве рупица, раслојавања и корозије кроз пермеацију
У случају проблема са облогом, квар моден/а (без облоге) Брза корозија метала Могућа катастрофална цурења
Тестирање и инспекција. Визуелни и електрични континуитет (једноставно) Потребно тестирање варница (идентификација рупе). Биће потребно често обнављање.
Први трошак Нижи за рад под ниским притиском Више (посуда под притиском + рад на облози)
Ризик одржавања Низак; без замене облоге Умерено до високо; облога се може оштетити током одржавања
Типичне примене Грејање/хлађење галванизације, чистачи атмосферске киселине, купке за кисељење под ниским притиском -Хладњаци ХЦл високог притиска, размењивачи топлоте за концентровану киселину у рафинеријама, хемијски реактори.
Смерница за доношење одлуке: Како одабрати праву технологију
Одлука да се користи само-флуорополимер или измењивач са обложеним металом треба да се заснива на захтевима за притиском и температуром и прихватљивом нивоу ризика од квара.

Изаберите измењивач топлоте са свим{0}}флуорополимерима ако:

Радни притисак мањи од 5 бара (75 пси).

Температура је испод 120 степени (ПТФЕ) или 180 степени (ПФА).

Апсолутна поузданост корозије је неопходна. Не толерише се никаква рупица или квар облоге.

Процесна течност је оксидирајућа киселина или мешане киселине и благи контакт са металима ће довести до брзог квара.

Тражи се нижи почетни капитални трошак.

Измјењивач се налази на мјесту гдје цурење није прихватљиво (нпр. изнад осјетљиве опреме или у чистој просторији).

Приликом одабира металног измењивача топлоте са флуорополимерном облогом:

Радни притисак је изнад 5 бара и може бити изнад 20 бара или више.

Температура је мања од 200 степени и већа од 120 степени

Процесни флуид је адекватно окарактерисан и не садржи врсте које повећавају пропустљивост облоге (нпр. врући ХЦл гас).

Постоји строги програм инспекције и одржавања који укључује периодично тестирање варницом кошуљице.

Легуре егзотичних метала (титанијум, тантал) су прескупе, стога је челик са обложеним слојем исплатива опција.

Допуштена је извесна шанса за квар облоге ако су инсталирани редундантни сигурносни уређаји (детекција цурења, секундарна заштита).

Обложени ПТФЕ измењивачи су традиционално решење за киселе услуге високог притиска типичне за рафинерије и велике хемијске објекте, као што су хладњаци хлороводоничне киселине на 10 бара и 150 степени. Већина, међутим, инсталира уређаје за откривање цурења (сонде за проводљивост између кошуљице и шкољке) како би се рано упозорило на пробој кошуљице.

Закључак: Захтеви за поузданост и безбедност Усмерите избор
Сви -флуорополимерни измењивачи топлоте искључују метал са влажног пута како би се обезбедила максимална поузданост у погледу корозије. Без дебонд облоге, без корозије и без скривене металне подлоге за квар. Али њихов опсег притиска и температуре је мали.

Метални размењивачи обложени флуорополимером{0}}имају метални омотач који омогућава рад на вишим притисцима и температурама. Компромис је у томе што је сложенији, скупљи за покретање и уводи нове начине квара-рупе, одвајање, пермеацију-који нису присутни у свим-флуорополимерним дизајнима.

Инжењери процеса морају пажљиво да размотре ове{0}}уступке. Сви-измењивачи флуорополимера су генерално најбоље решење за апликације са ниским притиском и високе поузданости. Ригорозна контрола квалитета, инспекција и детекција цурења су неопходни за послове под високим притиском и високим температурама где је обложен флуорополимер једини неметални избор. Ова кључна одлука о дизајну треба да буде вођена критеријумима безбедности и поузданости, обезбеђујући да је изабрана технологија размењивача топлоте погодна за посебне опасности и радне околности хемијског процеса.