Problem dvostruke korozije
Postrojenje za kemijsku obradu upravlja pločastim-i-izmjenjivačem topline koji hladi tok vruće miješane kiseline vodom iz rashladnog tornja. Ploče od nehrđajućeg čelika korodiraju na kiseloj strani. Na strani rashladne vode dolazi do jakog kamenca. Izmjenjivač zahtijeva čestu zamjenu ploča i čišćenje. Troškovi održavanja rastu. Prekidi u proizvodnji se višestruko povećavaju.
Postrojenje razmatra zamjenu ploče-i-jedinice okvira dizajnom s-i-cijevi. Izazov je u tome što obje strane izmjenjivača prenose agresivne medije: strana cijevi rukuje vrućom miješanom kiselinom, strana školjke rukuje rashladnom vodom koja može nositi kloride i otopljene krutine. Metalni izmjenjivač-i-cijevi jednostavno premješta problem korozije s ploča na cijevi i ljusku.
Potpuno PTFE školjka-i-cijevni izmjenjivač topline uklanja koroziju s obje strane istovremeno. Cijevi, cijevni lim i obloga kemijski su inertni za oba procesna toka. Prijelaz s ploče-i-okvira na PTFE ljusku-i-cijev zahtijeva sustavno inženjerstvo kako bi se uskladila toplinska izvedba unutar dostupnog prostora i ograničenja veza.
Prijevod izvedbe
Pločasti-i-izmjenjivači okvira postižu visoke koeficijente prijenosa topline kroz tanke ploče i turbulentno strujanje pri relativno malim brzinama. Ukupni koeficijent prijenosa topline za pločasti izmjenjivač od nehrđajućeg čelika u kiseloj-vodi je 2,000-4,000 W/m²·K.
PTFE školjka-i-cijevni izmjenjivač radi s nižim ukupnim koeficijentom-obično 200-350 W/m²·K-zbog otpora stijenke fluoropolimera. Postizanje istog toplinskog opterećenja zahtijeva veću površinu. Prijevod s ploče-i-okvira na PTFE školjku-i cijev je vježba proširenja površine ograničena raspoloživim prostorom za ugradnju.
Proces projektiranja počinje stvarnim toplinskim opterećenjem postojećeg izmjenjivača-a ne nazivnom pločicom, što može uključivati sigurnosne faktore. Zapisi procesnih podataka o ulaznim i izlaznim temperaturama i brzinama protoka na obje strane utvrđuju pravi potrebni rad. PTFE izmjenjivač dimenzioniran je za ovu funkciju korištenjem konzervativnih U-vrijednosti, uz dopuštenje za poboljšanu otpornost na onečišćenje u usporedbi s zaprljanim metalnim pločama.
Tablica 1: Parametri prevođenja ploča-i-okvira na PTFE ljusku-i-cijev
| Parametar prijevoda | Ploča-i-okvir (postojeći) | PTFE školjka-i-cijev (zamjena) |
|---|---|---|
| Ukupna U-vrijednost (W/m²·K) | 2.500 (čisto), 1.200 (tipični faul) | 280 (stabilan, bez-obraštaja) |
| Potrebno područje za istu dužnost | Osnovna linija (1,0 ×) | 4-5× (na temelju omjera U-vrijednosti) |
| Materijal sa-strane cijevi | Nehrđajući čelik (korodirajući) | PTFE (inertan) |
| Materijal -strane školjke | Nehrđajući čelik (ljuštenje) | PTFE-obložen ili čvrsti PTFE (inertan) |
| Materijal za brtvljenje | EPDM ili Viton (kemijski napad) | PTFE (univerzalna inertnost) |
| Učestalost održavanja | Čišćenje/zamjena ploča svakih 6-12 mjeseci | Godišnji vizualni pregled |
| Vijek trajanja | 2-5 godina (kvar ploče) | 10+ godina |
| Otisak instalacije | Kompaktan | Veći (kompenzirano uklanjanjem rezervnog izmjenjivača) |
Strategija raspodjele prostora
PTFE školjka-i-cijevni izmjenjivač zahtijeva 4-5 puta veću površinu od čiste ploče-i okvira jedinice za isti rad. U zagušenoj kemijskoj tvornici ovaj dodatni trag možda neće biti dostupan na postojećoj lokaciji.
Nekoliko strategija rješava prostorna ograničenja. Izmjenjivač -i-cijevi može biti usmjeren okomito, koristeći visinu, a ne površinu poda. Više manjih školjki paralelno postižu potrebnu površinu dok se uklapaju unutar raspoloživog otiska. Izmjenjivač se može premjestiti u prostor s više prostora i spojiti cjevovodom.
Uklanjanje rezervnog izmjenjivača-koji nije potreban uz radni vijek PTFE-a od 10+ godina-oslobađa značajan prostor. Instalacije ploča-i-okvira obično uključuju rezervnu jedinicu za brzu promjenu tijekom kvarova ploča. PTFE pouzdanost eliminira ovaj zahtjev.
Prijelaz veze
Postojeći pločasti-i-izmjenjivač okvira ima specifične lokacije i veličine mlaznica za dva toka tekućine. Zamjenski školjkasti-i-cijevni izmjenjivač mora se povezati s postojećim cjevovodom bez velikih izmjena.
Dizajn PTFE izmjenjivača određuje položaje mlaznica, veličine i nazivne vrijednosti prirubnica kako bi odgovarale postojećem cjevovodu. Ako je premještanje mlaznice neizbježno, modifikacije cjevovoda osmišljene su kao dio prijelaznog projekta. Manja težina PTFE izmjenjivača u usporedbi s metalnim ekvivalentom pojednostavljuje zahtjeve za potporu i temelje na novim lokacijama mlaznica.
Sažetak
Prijelaz s ploča-i-okvira na potpuno PTFE školjku-i-cijevni izmjenjivač topline rješava dvostruki problem korozije kada su obje struje tekućine agresivne. Prijevod zahtijeva 4-5 puta veću površinu kako bi se kompenzirala niža toplinska vodljivost, prilagođena orijentacijom, paralelnim školjkama ili premještanjem.
Uklanjanje održavanja-potaknutog korozijom, zamjena ploča i skladištenje rezervnog izmjenjivača vraća prostor i gubitke u troškovima tijekom produljenog vijeka trajanja. I procesna i servisna strana postižu kemijsku inertnost kroz PTFE univerzalnu otpornost na koroziju.
Inženjerska analiza za pretvorbu ploča-i-okvira u PTFE ljusku-i-cijev dostupna je nakon podnošenja postojećih specifikacija izmjenjivača, sastava procesnih i servisnih tekućina, radnih temperatura i tlakova, podataka o toplinskom opterećenju i dostupnog prostora za ugradnju.
