Приликом накнадне уградње парних-загрејаних графитних блокова са ПФА-електричним грејачима обложеним ПФА у алкилацији сумпорном киселином (98% Х₂СО₄, 60 степени, 10 бара), како се мења топлотна проводљивост зида (0,19 у односу на{6}} за графитне потребе за 4% В/м) Површина грејача за одржавање топлотне функције?

Изазов топлотне проводљивости у алкилацији сумпорне киселине
Графитни блок размењивачи топлоте (топлотне проводљивости 120 В/м·К) се користе за алкилацију сумпорном киселином (98% Х2СО₄) на 60 степени и 10 бара. Ефикасност преноса топлоте је значајно смањена када се накнадно уграде електрични грејачи обложени ПФА- (топлотна проводљивост 0,19 В/м·К). Ниска проводљивост ПФА захтева 35–45% више површине да би се издржала иста топлотна обавеза као и графит, повећавајући величину снопа грејача и губитак притиска, према квантитативним подацима из осам постројења за алкилацију.

Поређење топлотне проводљивости и потребне површине
Најнижи отпорни слој доминира укупним коефицијентом преноса топлоте У за сличан топлотни задатак К=У × А × ΔТ. Отпор зида графитних блокова је прилично низак. Значајан отпор проводљивости додаје ПФА:

Параметар Графитни блок ПФА-електрични грејач са премазом (2,0 мм зид) Однос (ПФА/графит)
Топлотна проводљивост зидова (В/м·К) 120 0.19 0.0016
Отпор зида (м²·К/В, 20 мм графита наспрам. 2.0мм ПФА) 0.00017 0.0105 62к
Укупни коефицијент пролаза топлоте У (В/м²·К) 850 550 0.65к
Потребна површина за сличан рад 1,0к 1,55к +55%
Израчунавање повећања површине
За праве услуге алкилације са отпорношћу на загађивање на киселој{1}} страни од 0,0005 м²·К/В:

Компонента графитног система ПФА систем (2,0 мм) ПФА систем (2,5 мм)
Отпорност филма на страни киселине 0.0008 0.0008 0.0008
Проводни отпор зида 0.00017 0.0105 0.0132
Унутрашњи отпор грејача 0.0003 0.0003 0.0003
Укупан отпор (м²·К/В)=0.00127 0.0116 0.0143
U (W/m²·K) 787 86 70
Потребно повећање површине 1,0к 9,2к 11,2к
Према овом прорачуну, преовлађује проводни отпор. ПФА грејачи нису једноставна замена за графитне блокове; захтевају фундаментално другачију геометрију.

Практичне стратегије за накнадну уградњу
Три методе се користе са ПФА грејачима да би се постигао жељени топлотни рад:

Стратегија: Повећање подручја Потребан пад притиска Повећање одрживости
Проширите величину грејног снопа 9-11к 5-8к Непрактично
Смањите дебљину ПФА зида 1,0 мм: 5к повећајте површину 3к маргинално (1,0 мм можда неће бити издржљив)
Искористите већу густину снаге. Стабилност киселине ограничава исту 2к снагу (30 В/цм²).
Тактике комбиновања: 1,5 мм плус 2к снага 3к повећање површине 2к Најкорисније
Дебљина зида у односу на захтев површине
За константно топлотно оптерећење са 2к густином снаге (30 В/цм² за разлику од основне линије од 15 В/цм²):

Дебљина зида У (В/м²·К) при 2к снаге Потребна површина у односу на пораст температуре површине графитне киселине
1,0 мм 105 7.5к +15 степен 1,5 мм 95 8.3к +18 степен 2,0 мм 86 9.2к +22 степен 2,5 мм 70 11.2к +28 степен
Ограничења киселих температура
98% Х₂СО₄ на 60 степени је близу границе корозије за многе материјале. Виша површинска температура од дебљих ПФА зидова побољшава корозивност киселине:

Температура површине (степен) 98% Х₂СО₄ Стопа корозије на 316Л (мм/годишње) Погодно за услуге алкилације?
60 (основна линија) 0,05 Да, 70 0.15 маргинално, 80 0.40 не, 90 1.0 озбиљно
За услуге алкилације, држите ПФА зид дебљине не већом од 1,5 мм како бисте одржали температуру површине испод 70 степени.

Другачија метода накнадне уградње
ПФА-обложени измењивачи топлоте-и-и са металним језгром су алтернатива грејачима са директним урањањем. Топлота се преноси кроз танку ПФА облогу захваљујући високој проводљивости металног језгра:

Графит у односу на конфигурацију Ефективна У (В/м²·К) повећање површине: да ли је практично за накнадну уградњу?
Блок графита 787 1.0к Основна линија
Потопни ПФА грејач 86-105 7.5-9к Непрактичан ПФА-измењивач металних цеви са обложеним металом 450 1.75к Практични ПФА-електрични грејач обложен (високе густине) 200 3.9к Потенцијал са надоградњом пумпе Упутство за спецификације за ретрофитирање алкилацијом
Избегавајте покушај ремонта грејача са директним урањањем када замењујете графитне блокове са ПФА грејачима у 98% Х₂СО₄ алкилацији. Уместо тога, означите измењиваче са ПФА-обложеним титанијумским омотачем-и-са 1,5 мм ПФА облогом који захтевају површину од 1,75к и обезбеђују У ≈ 450 В/м²·К. За електричне грејаче, користите зидове од 1,5 мм ПФА са густином снаге 30 В/цм² и принудном циркулацијом киселине да бисте одржали температуру површине испод 70 степени. Пре производње, захтевајте од добављача да потврди коефицијент преноса топлоте у стварним околностима{13}}светског процеса. Елиминисање цурења киселине и пуцања графитних блокова у услугама алкилације оправдава повећање трошкова површине од 1,75–2,0 пута. Уместо накнадног опремања, дизајнирајте нове инсталације користећи ПФА{18}}обложене измењиваче од почетка. Размислите о коришћењу неколико мањих грејача распоређених по реактору уместо једног огромног снопа када ограничења простора забрањују проширење подручја.