Jedinstveni rizici zagrijavanja kloriranih otapala
Klorirana otapala-trikloroetilen, metilen klorid, perkloroetilen-su radni konji odmašćivanja parom. Otapaju teška ulja i masti koje sredstva za čišćenje na bazi vode ne mogu dodirnuti. Zagrijavanje ovih otapala do njihovih vrelišta za stvaranje pare predstavlja jedinstvene sigurnosne izazove koji se ne nalaze u vodenim kupkama za galvanizaciju.
Primarni rizik je hidroliza otapala. Klorirana otapala reagiraju s vodom na povišenim temperaturama pri čemu nastaje klorovodična kiselina. Ova kiselina napada metalne izmjenjivače topline brzom ravnomjernom korozijom. Produkti korozije zagađuju otapalo. Stanjene stijenke cijevi na kraju propuštaju paru u otapalo, stvarajući opasnu smjesu.
Sekundarni rizik je suha-vatra. Razine otapala u rezervoarima za odmašćivanje variraju kako izvlačenje-isprazni rezervoar. Izmjenjivač topline koji je trenutno izložen iznad razine tekućine doživljava brz porast temperature. Metalne zavojnice mogu doseći temperature koje mogu zapaliti pare otapala. Sigurnosni ulozi veći su nego u bilo kojoj primjeni na vodi.
Ciklus hidrolize korozije
Klorirana otapala su higroskopna. Tijekom rada apsorbiraju atmosfersku vlagu. Na temperaturama vrenja, apsorbirana voda hidrolizira otapalo, oslobađajući HCl. Stabilizatori koje dodaju proizvođači otapala uklanjaju nešto HCl-a, ali se stabilizator s vremenom troši.
Izmjenjivač topline od nehrđajućeg čelika u ovom okruženju suočava se s kontinuiranim napadom HCl. Stopa korozije, iako nije katastrofalna ni u jednom danu, progresivno tanji stijenku cijevi. Jamičasta pojava počinje na površinskim inkluzijama i granicama zrna. Kondenzat pare unutar cijevi na kraju pronađe put kroz jamu ili pukotinu u kupku otapala.
Rezultirajuća interakcija pare-otapala dramatično ubrzava hidrolizu. skokovi stvaranja HCl. Otapalo postaje kiselo. Radni komadi izlaze s ugraviranim površinama ili mrljama. Cijelo punjenje otapala zahtijeva zamjenu-što je skupo odlaganje opasnog otpada.
Tablica 1: Usporedba sigurnosti materijala izmjenjivača topline u servisu s kloriranim otapalima
| Materijal | HCl Otpornost na koroziju | Rizik-od požara na suhom | Posljedica curenja pare | Ukupna ocjena sigurnosti |
|---|---|---|---|---|
| SS 316L | Jadno | Visok (rizik od paljenja) | Ubrzana hidroliza | Niska |
| Titanij | Umjereno (kockanje) | Umjereno | Umjerena hidroliza | Nisko-Umjereno |
| Kvarcni | Dobro (kemijski) | Lom na suhoj-vatri | Ništa (ako je netaknuto) | Umjereno |
| PTFE (gravitacijski-odvod) | Izvrsno | Nizak (samo{0}}drenirajući) | Nema katalize hidrolize | visoko |
Procjena sigurnosti temeljena na objavljenim podacima o kemijskoj kompatibilnosti i izvješćima o incidentima odmašćivanja pomoću pare.
Zašto je gravitacijski{0}}odvod bitan
Standardna parna{0}}potopna zavojnica zadržava kondenzat unutar cijevi kada protok pare prestane. Zarobljena voda, još uvijek vruća, stvara stalni rizik od korozije unutar metalnih cijevi. Kada je zavojnica izložena iznad razine otapala, ova zarobljena voda se pretvori u paru, stvarajući skokove tlaka koji opterećuju stijenke cijevi.
PTFE izmjenjivač topline s gravitacijskim-odvodom dizajniran je za potpunu odvodnju kondenzata. Cijevi se neprekidno spuštaju do razvodnika za skupljanje kondenzata na najnižoj točki. Kad prestane protok pare, kondenzat potpuno istječe. Nema ostataka zarobljene vode. Ne dolazi do unutarnje korozije. Pri izlaganju suhom-vatri ne dolazi do skokova tlaka.
Sam PTFE materijal nije-katalitički prema hidrolizi otapala. Za razliku od metalnih površina koje mogu ubrzati stvaranje HCl, PTFE je kemijski inertan. Otapalo vidi samo ugljik-fluor veze koje ne nude reaktivna mjesta za katalizu hidrolize. Stope potrošnje stabilizatora otapala smanjuju se, produžujući život kupke.
Otpornost na su-vatru
Svi izmjenjivači topline u odmašćivačima riskiraju trenutno izlaganje iznad razine otapala tijekom-događaja niske razine. Metalna zavojnica izložena pari od 150 stupnjeva iznutra i vrućoj pari otapala izvana radi blizu temperature samozapaljenja nekih smjesa zraka-otapala. Suho{5}}pečeni dio metalne cijevi može doseći temperaturu pare, znatno iznad sigurnih granica.
PTFE podnosi kontinuirane temperature do 260 stupnjeva bez degradacije. Kratka izloženost suhoj-vatri pri tipičnoj temperaturi pare od 120-160 stupnjeva ne uzrokuje materijalne promjene. PTFE površina ne oksidira, katalizira ili pali pare otapala. Kada se razina otapala vrati, PTFE svitak nastavlja s normalnim radom bez oštećenja.
Kvarcni grijači nude sličnu otpornost na kemikalije, ali se razbijaju pod toplinskim udarom hladnog otapala koje udara o suho{0}}zapaljenu vruću površinu. PTFE apsorbira toplinski udar kroz elastičnu deformaciju bez loma.
Terenski rezultati operacije odmašćivanja u zrakoplovstvu
Proizvođač komponenti za zrakoplovstvo zamijenio je uronjene grijače od nehrđajućeg čelika u trikloretilenskim parnim odmašćivačima s gravitacijskim-drenažnim PTFE izmjenjivačima topline. Nehrđajući grijači morali su se mijenjati svakih 14-18 mjeseci zbog korozije. Prosječna mjesečna potrošnja stabilizatora otapala iznosila je 0,8% volumena kupke.
Nakon ugradnje PTFE, potrošnja stabilizatora otapala smanjila se na 0,3% mjesečno, što ukazuje na smanjeno stvaranje HCl. Vijek trajanja kupke s otapalom produljen je sa šest mjeseci na više od devet mjeseci između izmjena. Gravitacijski-dizajn odvoda eliminirao je dva slučaja curenja pare-povezanog s kondenzatom koja je prethodno kontaminirala punjenja otapala. U tri godine rada nije se dogodio nijedan sigurnosni-incident povezan s grijačem.
Sažetak
Odmašćivanje kloriranim otapalom predstavlja jedinstvene rizike za izmjenjivače topline: HCl korozija uslijed hidrolize, kontaminacija istjecanjem pare i opasnosti od-zapaljenja vatre. Metalni izmjenjivači kvare se zbog rupičaste korozije i mogu katalizirati razgradnju otapala.
Gravitacijski{0}}odvodni PTFE izmjenjivač topline rješava sva tri rizika. Kemijska inertnost eliminira koroziju i katalizu hidrolize. Potpuna drenaža kondenzata sprječava unutarnju koroziju i skokove tlaka suhe-vatre. Tolerancija na visoku-temperaturu osigurava suhu{6}}sigurnosnu granicu od požara neusporedivu s metalima ili kvarcom.
Za postupke odmašćivanja parom koji procjenjuju sigurnije opcije izmjenjivača topline, inženjerska analiza dostupna je nakon podnošenja vrste otapala, volumena kupke, radne temperature, tlaka pare i geometrije spremnika.
