У којим хемијским услугама графитни измењивач топлоте надмашује ПТФЕ јединицу?

И графит и ПТФЕ су шампиони у корозивном преносу топлоте, али оба имају своје јаке стране. Познавање услуга у којима графит надмашује ПТФЕ спречиће скупе погрешне примене. ПТФЕ је одличан материјал отпоран на хемикалије и механички флексибилан, али графит има супериорну топлотну проводљивост и отпорност на високе температуре, што га чини материјалом избора за уски опсег корозивних активности. Графитни и ПТФЕ размењивачи топлоте су добро познати и инжењери могу да изаберу најпоузданије и најисплативије решење.

Врућа сумпорна киселина (70–98%) - Тврђава графита
Једна од најагресивнијих индустријских хемикалија је концентрована врућа сумпорна киселина. Графит (импрегниран фенолном или ПТФЕ смолом, непропусни тип) се добро понаша у овом окружењу до 200 степени. Материјал је отпоран на нападе оксидације и дехидратације и одржава структурни интегритет чак и при високој концентрацији.

Док је ПТФЕ ограничен на око 110 степени за дуготрајни рад у сумпорној киселини. Изнад ове температуре, ПТФЕ слаби и губи своју механичку чврстоћу. Такође, јаз топлотне проводљивости постаје кључан. Ефикасан пренос топлоте је неопходан за хлађење или загревање концентроване киселине како би се избегло локализовано прегревање или подхлађење које може да убрза корозију или да изазове оштећење производа.

У апликацијама као што су разблаживање сумпорне киселине, међу-хлађење контактног постројења или јединице за концентрацију киселине, графитни размењивачи топлоте су обично једино практично решење које није-. Имају велику топлотну проводљивост и омогућавају компактан дизајн. Њихова отпорност на корозију је стабилна током година употребе.

Хлороводонична киселина, органски контаминирана
Хлороводонична киселина је веома корозивна за већину метала у било којој количини. Чисти ХЦл добро подносе и графит и ПТФЕ. Међутим, ако киселина садржи органске загађиваче, као што су хлоровани растварачи, уља или нуспроизводи реакције, графит је често пожељнији избор.

Графит је отпоран на ХЦл до тачке кључања (110 степени за азеотропну снагу) и на њега не утичу органске материје у траговима. ПТФЕ је такође отпоран на ове органске материје, али недостатак је нижа топлотна проводљивост ПТФЕ. За дату функцију, површина преноса топлоте ПТФЕ измењивача је много већа. Тамо где процесна течност садржи лепљиве органске супстанце, веће дужине цеви и већи омотач ПТФЕ јединице повећавају вероватноћу прљања и тешкоће чишћења. Графит се нуди у облику компактног блока или шкољке-и-у облику, што минимизира време задржавања и површину за таложење.

У пракси, за услуге ХЦл са умереним до високим топлотним оптерећењима, графит нуди мањи измењивач који боље реагује и који је лакши за чишћење и одржавање.

Услуге које захтевају високе стопе преноса топлоте
Графит има топлотну проводљивост од 80–120 В/м·К, неколико стотина пута више од ПТФЕ (0,25 В/м·К). Графит је материјал избора где су компактност и велика топлотна ефикасност критични. Корист је максимална у:

Течност за хлађење или грејање високог{0}}тока - Укупни коефицијент преноса топлоте за течни измењивач графитне течности- је обично 600–1200 В/м2·К, док је за ПТФЕ 200–400 В/м2·К. Разлика је у томе што графитна јединица може бити 2 до 5 пута мања за исту дужност.

Кондензација корозивних пара - Високи цевни- коефицијенти филма су потребни за активности кондензације. Ниска проводљивост ПТФЕ је озбиљно уско грло због отпорности филма кондензоване течности. Графит ће се ефикасно кондензовати, често на мање од једне трећине површине потребне за ПТФЕ јединицу.

Брзо серијско загревање или хлађење - За серијске операције где је време циклуса кључно, ниска топлотна маса и јака топлотна проводљивост графита омогућавају брзо повећање температуре. Споро реаговање ПТФЕ-а такође повећава време циклуса.

Компактност графита је одлучујући фактор у апликацијама где је простор на првом месту, као што су хемијски реактори, фармацеутске чисте собе или реконструкције у постојећим зградама.

Када је ПТФЕ бољи од графита (признање)
Свако поштено поређење мора да призна услуге за које је ПТФЕ супериорнији. ПТФЕ је бољи од графита у наставку:

Сервис Зашто би требало да изаберете ПТФЕ
Јаке оксидирајуће киселине (нпр. концентрована азотна киселина, хромна киселина) У околностима оксидације импрегнација смоле је нападнута, што доводи до губитка отпорности на корозију у непропусном графиту. ПТФЕ је у суштини не-оксидирајући.
Вруће јаке каустике (нпр.. 50% НаОХ изнад 100 степени) Вруће алкалије нападају графит. ПТФЕ је отпоран на нагризање до својих температурних граница.
Олеум (димљива сумпорна киселина која садржи слободни СО₃) Графит реагује са слободним СО 3 . ПТФЕ је стабилан.
Системи са високим вибрацијама или воденим чекићима Графит је крхак па пуца. ПТФЕ је флексибилан тако да подноси механички удар.
Велике или абразивне супстанце у течностима Графитни пролази се зачепе или деградирају. ПТФЕ цеви се могу савити и проћи кроз честице.
Графит ће реаговати са олеумом, врелим јаким каустицима или оксидирајућим киселинама, нпр. концентрованим азотом. За ове услуге треба испитати ПТФЕ или друге материјале (нпр. тантал, силицијум карбид).

Табела сажетка: Упутство за доношење одлуке
Кратак водич за одабир графита или ПТФЕ-а за хемијску употребу је приказан у табели испод:

Хемијски сервис Перформансе графита Пожељни материјали за перформансе ПТФЕ
Врући Х2СО4 (70-98%, 80-200оЦ) Одлична ограничена температура