Mišrios rūgščių kompozicijos, apibrėžiančios ribas
Mišrios rūgšties regeneravimo sistemos apdoroja kelis skirtingus rūgščių derinius, o medžiagų pasirinkimas priklauso nuo to, kuris derinys yra.
Azoto{0}}vandenilio fluorido mišiniai.Jie naudojami nerūdijančio plieno ėsdymui ir titano ėsdinimui. Azoto rūgštis suteikia oksidacinį potencialą, o vandenilio fluorido rūgštis suteikia fluorido aktyvumą. Mišinys yra agresyvus daugeliui metalų ir daugeliui keramikos gaminių. PTFE atsparus mišiniui esant bet kokiai koncentracijai ir temperatūrai jo diapazone. Silicio karbidas atsparus mišiniui iki 80 laipsnių temperatūroje, tačiau fluoridas atakuoja silicio karbidą aukštesnėje temperatūroje.
Sieros{0}}vandenilio fluorido mišiniai.Jie naudojami aliuminio ir stiklo ėsdinimui. Sieros rūgštis suteikia rūgšties stiprumą, o vandenilio fluorido rūgštis – fluorido aktyvumą. PTFE atsparus mišiniui esant bet kokiai koncentracijai ir temperatūrai. Silicio karbidas atsparus mišiniui iki 60 laipsnių temperatūroje, tačiau fluoridas atakuoja silicio karbidą aukštesnėje temperatūroje.
Azoto{0}}sieros mišiniai.Jie naudojami metalo ėsdymui ir pasyvavimui. Mišinys stipriai oksiduojasi, o oksidacijos potencialas didėja didėjant azoto rūgšties koncentracijai. PTFE atsparus mišiniui esant bet kokiai koncentracijai ir temperatūrai. Silicio karbidas atsparus mišiniui iki 100 laipsnių temperatūroje, tačiau oksidacinis potencialas gali atakuoti silicio karbido grūdelių ribinę fazę.
Šilumos laidumo spraga
Silicio karbido šilumos laidumas yra maždaug 120 W/m·K, palyginti su 0,25 W/m·K PTFE. Santykis yra maždaug 480:1.
Šilumokaičiui, tiekiančiam 60 kW galią mišrioje rūgšties regeneravimo sistemoje esant 70 laipsnių temperatūrai, silicio karbido įrenginiui reikia maždaug 3 m² paviršiaus ploto, remiantis bendru šilumos perdavimo koeficientu 1000 W/m²·K ir 20 laipsnių vidutiniu temperatūros skirtumu. Tam pačiam darbui PTFE įrenginiui reikia maždaug 15 m² paviršiaus ploto, remiantis bendru 200 W/m·K koeficientu ir tuo pačiu temperatūrų skirtumu.
PTFE blokas yra 5 kartus didesnis nei silicio karbido blokas. Didesnis dydis padidina kapitalo sąnaudas, grindų plotą ir skysčio tūrį. Mažesnis šilumos srautas sumažina vamzdžio sienelės temperatūrą, kuri yra naudinga procesui, tačiau didesnis paviršiaus plotas taip pat suteikia daugiau paviršiaus nuosėdoms ir reikalauja daugiau laiko valyti.
Fluoro ataka keramikai
Fluoridas mišriose rūgšties regeneravimo sistemose atakuoja keramiką mechanizmu, kuris skiriasi nuo atakos metalams. Fluoras reaguoja su silicio dioksidu arba aliuminio oksidu keramikoje, sudarydamas tirpius fluorido junginius, kurie ištirpdo keramiką. Atakos greitis priklauso nuo fluoro koncentracijos, temperatūros ir konkrečios keramikos sudėties.
Silicio karbidas turi didesnį atsparumą fluoridui nei aliuminio oksido{0}}pagrindo keramika, nes silicio karbido grūdeliai yra sujungti su silicio nitridu arba silicio karbido matrica, kuri yra atsparesnė fluoridui. Tačiau grūdų ribos fazę gali užpulti fluoras aukštesnėje temperatūroje, o ataka susilpnina keramiką ir galiausiai sukelia gedimą.
PTFE yra atsparus fluoridui visomis koncentracijomis ir temperatūromis jo naudojimo diapazone. Anglies -fluoro jungčių neveikia fluoridas, o polimero struktūros neblogina cheminė aplinka. Tai yra pagrindinė priežastis, dėl kurios PTFE yra skirtas mišrioms rūgšties regeneravimo sistemoms, kuriose yra didelė fluoro koncentracija.
Dviejų mišrių rūgščių regeneravimo medžiagų palyginimas
Toliau pateiktoje lentelėje apibendrinamos PTFE ir silicio karbido šilumokaičių eksploatacinės ir sąnaudos, naudojant mišrią rūgščių regeneravimo paslaugą 70 laipsnių temperatūroje su 10% azoto rūgštimi ir 3% vandenilio fluorido rūgštimi.
| Būdingas | Silicio karbido šilumokaitis | PTFE šilumokaitis | Privalumas |
|---|---|---|---|
| Šilumos laidumas | 120 W/m·K | 0.25 W/m·K | Silicio karbidas |
| Bendras šilumos perdavimo koeficientas | 1,000 W/m²·K | 200 W/m²·K | Silicio karbidas |
| Paviršiaus plotas reikalingas 60 kW | 3 m² | 15 m² | Silicio karbidas |
| Cheminis atsparumas azoto -hidrofluorido mišiniui | Geras 70 laipsnių | Puikiai | PTFE |
| Cheminis atsparumas fluoridui | Vidutinis | Puikiai | PTFE |
| Maksimali darbinė temperatūra | 80 laipsnių (su fluoru) | 260 laipsnių | PTFE |
| Mechaninis stiprumas | Aukštas | Vidutinis | Silicio karbidas |
| Atsparumas šiluminiam smūgiui | Žemas | Aukštas | PTFE |
| Atsparumas mechaniniam smūgiui | Žemas | Aukštas | PTFE |
| Taisomumas | Ribotas | Gerai | PTFE |
| Tarnavimo laikas mišriose rūgštyse | 4-6 metai | 10-15 metų | PTFE |
| Kapitalo sąnaudos už 60 kW muitą | $48,000 | $42,000 | PTFE |
| Montavimo kaina | $6,000 | $4,000 | PTFE |
| Metinės priežiūros išlaidos | $5,000 | $2,000 | PTFE |
| Bendra penkerių{0}} metų kaina | $109,000 | $72,000 | PTFE |
Penkerių{0}}metų bendrųjų išlaidų vertės sudaro 600 USD per valandą gamybos vertę ir apima kapitalo sąnaudas, įrengimo išlaidas ir priežiūros išlaidas per penkerius metus.
Kai keramika yra geresnis pasirinkimas
Keramika yra geresnis pasirinkimas kelioms konkrečioms reikmėms.
Mažo-fluoro paslauga.Kai fluoro koncentracija yra mažesnė nei 1%, keramikos fluoro atakos greitis yra mažas, o tarnavimo laikas pailgėja. Šiuo atveju didesnis silicio karbido šilumos laidumas sumažina reikiamą paviršiaus plotą ir kapitalo sąnaudas.
Instaliacijos, kuriose -ribota erdvė.Kai laisva erdvė labai ribota, mažesnis silicio karbido blokas gali būti vienintelis įmanomas pasirinkimas. PTFE įrenginiui reikės 5 kartus didesnio paviršiaus ploto, kuris gali netilpti į turimą erdvę.
Aukštos{0}}temperatūros paslauga be fluoro.Kai mišrioje rūgštyje nėra fluoro ir temperatūra yra aukštesnė nei 100 laipsnių, silicio karbidas išlaiko savo mechaninį stiprumą ir cheminį atsparumą, o PTFE suminkštėja ir praranda stiprumą virš 200 laipsnių.
Aukšto{0}}grynumo paslauga.Silicio karbidas neišplauna organinių junginių į proceso skystį, todėl jis tinka didelio{0}}grynumo taikymui, kai organinis išplovimas iš PTFE kelia susirūpinimą.
Abrazyvinis servisas.Silicio karbidas turi didesnį kietumą ir atsparumą dilimui nei PTFE, todėl jį galima naudoti su skendinčiomis kietosiomis medžiagomis, kurios gali nutrinti šilumokaičio paviršių.
Kai PTFE yra geresnis pasirinkimas
PTFE yra geresnis pasirinkimas keliose konkrečiose programose.
Didelio{0}fluoro kiekio paslauga.PTFE yra atsparus visoms koncentracijoms fluoridui, o silicio karbidas yra atakuojamas fluoro aukštoje temperatūroje.
Terminių dviračių paslaugos.PTFE atsparumas šiluminiam smūgiui yra didesnis nei silicio karbidas, todėl jis tinkamas naudoti dažnai keičiantis temperatūrai.
Mechaninio smūgio paslauga.PTFE yra atsparesnis mechaniniams poveikiams nei silicio karbidas, todėl jis tinkamas įrenginiams, kur šilumokaitis gali būti veikiamas vibracijos ar jo naudojimo.
Remontuojamas servisas.PTFE šilumokaičius vietoje gali suremontuoti kvalifikuotas technikas, todėl sumažėja prastovos ir gamybos nuostoliai.
Didelės šilumos apkrovos paslauga.Esant didelėms šilumos apkrovoms, mažesnės PTFE kapitalo sąnaudos tampa reikšmingesnės, o didesnis paviršiaus plotas yra mažiau ribojamas.
Dizaino savybės, kurios prailgina tarnavimo laiką
Kelios konstrukcijos ypatybės prailgina PTFE ir keraminių šilumokaičių tarnavimo laiką mišrių rūgščių regeneravimo paslaugoje.
Žemesnė darbinė temperatūra.Sumažinus darbinę temperatūrą, sumažėja fluoro poveikis keramikai ir rūgšties difuzija į PTFE.
Mažesnė fluoro koncentracija.Fluoro koncentracijos sumažinimas sumažina keramikos poveikį. Fluoro koncentracija turi būti nuolat stebima ir palaikoma žemiau konkrečios keraminės medžiagos slenksčio.
Srauto greičio valdymas.Išlaikant vidutinį srauto greitį, sumažėja ribinio sluoksnio storis ir fluoro koncentracija vamzdelio paviršiuje.
Numatykite{0}}valymo nuostatas.Valymo tirpalo padavimo ir grąžinimo jungtys leidžia valyti šilumokaitį neišmontuojant, o tai sumažina prastovą ir gamybos nuostolius.
Temperatūros stebėjimas.Temperatūros jutikliai prie šilumokaičio įėjimo ir išleidimo angų leidžia stebėti šilumos perdavimo efektyvumą, o tai leidžia anksti aptikti užsiteršimą ar gedimą.
Specifikacijos parametrai mišrioms rūgštims atgauti
Įrangos inžinieriai, vertinantys PTFE ir keraminius šilumokaičius mišrios rūgšties regeneravimui, turėtų patvirtinti šiuos parametrus tiekėjui.
Mišri rūgščių sudėtis.Nurodykite azoto rūgšties, sieros rūgšties, vandenilio fluorido rūgšties ir bet kokių kitų komponentų koncentracijas.
Darbinė temperatūra.Nurodykite maksimalią darbinę temperatūrą ir numatomą temperatūros profilį.
Fluoro koncentracija.Nurodykite didžiausią fluoro koncentraciją ir stebėjimo metodą.
Suspenduotos kietosios medžiagos.Nurodykite bet kokių rūgštyje esančių suspenduotų kietųjų medžiagų koncentraciją ir dalelių dydį.
Šilumos apkrova ir paviršiaus plotas.Kiekvienam medžiagos variantui nurodykite šilumos apkrovą ir reikalingą paviršiaus plotą.
Erdvės apribojimai.Nurodykite laisvą erdvę ir didžiausią leistiną plotą.
Priežiūros galimybės.Nurodykite įrenginio techninės priežiūros galimybes, įskaitant galimybę remontuoti šilumokaitį vietoje.
Tarnavimo trukmės reikalavimas.Nurodykite numatomą tarnavimo laiką ir keitimo grafiką.
Medžiagos parinkimo suderinimas su mišrių rūgščių aptarnavimo sąlygomis
Pasirinkimas tarp PTFE ir keraminių šilumokaičių mišrios rūgšties regeneravimui priklauso nuo fluoro koncentracijos, temperatūros, erdvės apribojimų ir eksploatavimo trukmės reikalavimų. Keramika turi didesnį šilumos laidumą ir reikalauja mažesnio paviršiaus ploto, tačiau ji yra jautri fluoro poveikiui ir šiluminiam šokui. PTFE turi mažesnį šilumos laidumą ir reikalauja didesnio paviršiaus ploto, tačiau yra atsparus fluoridui ir šiluminiam šokui.
Pasirinkimo sprendimas turėtų būti pagrįstas konkrečia įrenginio{0}}analize, apimančia kapitalo sąnaudas, įrengimo išlaidas, priežiūros išlaidas ir gamybos nuostolių poveikį. Paprastas skaičiuoklės modelis su šiais išlaidų komponentais suteikia informaciją, reikalingą sprendimui priimti.
Mišrių rūgščių regeneravimo įrenginių, vertinančių šilumokaičio galimybes, medžiagų pasirinkimas turėtų būti pagrįstas bendromis eksploatavimo išlaidomis per numatomą eksploatavimo laiką, o ne tik šilumines charakteristikas ar kapitalo sąnaudas. Didesnio šilumos laidumo keraminio bloko eksploatavimo išlaidos gali būti didesnės, jei fluoro koncentracija yra didelė ir įrenginį reikia dažnai keisti.
Įrangos inžinieriai ir pirkimų specialistai, vertinantys PTFE šilumokaičio specifikacijas, skirtas mišrioms rūgštims regeneruoti ar kitoms korozinėms paslaugoms, gali paprašyti projekto peržiūros, apimančios mišrių rūgščių sudėtį, darbinę temperatūrą, fluoro koncentraciją, skendinčias kietąsias medžiagas ir erdvės apribojimus, kad patvirtintų, kad medžiagų pasirinkimas atitinka faktines eksploatavimo sąlygas ir įrenginio sąnaudų struktūrą.
