U klor-alkalnom postrojenju, vrući, vlažni plin klor koji proizvode ćelije za elektrolizu prvo se suši propuštanjem kroz koncentriranu sumpornu kiselinu. Ot-plin iz ovog tornja za sušenje je vruća, zaparena i izuzetno korozivna mješavina klora, zaostale vlage i uvučene kisele magle. Prije nego što se ovaj plin može komprimirati ili usmjeriti nizvodno, mora se ohladiti da kondenzira preostalu vodu i kisele pare. Izmjenjivač topline koji obavlja ovu dužnost mora preživjeti okruženje u kojem bi se čak i visoko-legirani metali brzo razgradili. PTFE je široko odabran za ovu ulogu zbog svoje iznimne kemijske inertnosti.
ThePTFE izmjenjivač za hlađenje tornja za sušenje kloraduty je stoga kritično sučelje između sustava za sušenje plina i nizvodnih sustava za rukovanje klorom.
Rukovanje vrućim, mokrim strujama plinovitog klora
Plin koji izlazi iz tornja za sušenje klora nije samo para klora. To je obično složena smjesa koja sadrži:
plinoviti klor (Cl₂)
Vodena para
klorovodik (HCl)
Hipoklorna kiselina u tragovima
Prenošenje maglice sumporne kiseline
Na povišenim temperaturama ova mješavina postaje vrlo agresivna prema većini građevinskih materijala. Kondenzacija dodatno koncentrira kisele vrste, povećavajući potencijal korozije na bilo kojoj navlaženoj površini.
PTFE školjka-i-cijevni izmjenjivač topline obično se postavlja nizvodno od tornja za sušenje kako bi se smanjila temperatura plina i pospješila kontrolirana kondenzacija vlage i kisele magle.
PTFE kao kemijski inertna površina za prijenos topline
Unutar izmjenjivača, vrući plin klor teče na strani školjke dok rashladna voda cirkulira kroz PTFE cijevi. Toplina se prenosi preko stijenke cijevi bez izravnog miješanja dva toka.
PTFE pruža nekoliko ključnih prednosti u ovom okruženju:
Potpuna otpornost na vlažne smjese klora i kiselina
Nema katalitičke reakcije s vrstama klora
Nema kontaminacije procesnog plina metalnim ionima
Stabilnost pod kontinuiranim izlaganjem kiselom kondenzatu
Za razliku od metalnih izmjenjivača, čak i onih izrađenih od-legura nikla, PTFE ne pati od rupičaste korozije, pukotinske korozije ili pucanja od korozije uslijed naprezanja u mokrom radu s klorom.
Glatka, nisko{0}}energetska površina također potiče učinkovitu odvodnju kondenzata. Kiseli tekući filmovi ne mogu čvrsto prianjati, smanjujući učinke lokalne koncentracije i smanjujući rizik od korozije u zonama stagnacije.
PTFE kondenzator su hladna, inertna plastična pluća, koja udišu vrući, agresivni dah tornja klora i izdišu čisti, suhi i upotrebljivi plin.
Mehanizam hlađenja i kondenzacije
Kako se plin hladi unutar izmjenjivača, vodena para i kisela magla počinju se kondenzirati na površinama cijevi. Ovaj proces kondenzacije je bitan za:
Smanjenje sadržaja vlage u plinovitom kloru
Uklanjanje korozivnih kapljica tekućine
Poboljšanje pouzdanosti nizvodne kompresije
Sprječavanje stvaranja hidrata i kiseline u sustavima cjevovoda
Voda za hlađenje unutar cijevi apsorbira toplinsku energiju i održava profil kontrolirane temperature zidova, osiguravajući da se kondenzacija pojavi predvidljivo i da se učinkovito odvodi.
Vertikalna orijentacija koja se obično koristi u ovim izmjenjivačima pomaže gravitacijsko-odvodnju korozivnog kondenzata, dodatno smanjujući vrijeme zadržavanja na unutarnjim površinama.
Ograničenja materijala u usluzi hlađenja klorom
Samo je ograničen raspon materijala prikladan za izravan kontakt s mokrim plinovitim klorom:
PTFE i srodni fluoropolimeri (PFA, FEP u ograničenim slučajevima)
Tantal u određenim metalnim sustavima-visokog integriteta
Određene konstrukcije obložene-keramikom ili staklom-u ograničenim uvjetima
Većina nehrđajućih čelika, ugljičnih čelika, pa čak-legura nikla visokih performansi nisu prikladni zbog brze korozije u prisutnosti vlažnog klora i kiselih kondenzata.
PTFE stoga predstavlja praktičnu ravnotežu kemijske otpornosti, mogućnosti izrade i dugoročne-operativne stabilnosti.
Prednosti učinkovitosti procesa
Osim otpornosti na koroziju, PTFE izmjenjivači doprinose učinkovitosti procesa na više načina:
Stabilan prijenos topline tijekom dugih radnih ciklusa
Smanjena učestalost isključivanja radi održavanja
Sprječavanje obraštanja naslaga soli i kiseline
Poboljšana pouzdanost nizvodne kompresije i pročišćavanja klora
Odsutnost produkata korozije također eliminira rizike sekundarne kontaminacije, što je kritično u sustavima proizvodnje klora visoke-čistoće.
Sigurnosna napomena
Plinoviti klor vrlo je otrovan i predstavlja ozbiljne opasnosti pri udisanju čak i pri niskim koncentracijama. Svaki sustav koji rukuje mokrim ili suhim klorom zahtijeva:
Sustavi kontinuirane detekcije curenja
Sekundarne zaštitne strukture
Ventilacija-pod negativnim tlakom u kućištima izmjenjivača
Stroga provjera kompatibilnosti materijala
Rutinsko ispitivanje integriteta svih brtvi i spojeva
Čak i manja curenja mogu predstavljati značajnu profesionalnu opasnost i opasnost za okoliš zbog visoke reaktivnosti i toksičnosti klora.
Zaključak
PTFE izmjenjivač topline služi kao bitna, kemijski otporna komponenta u sustavima tornjeva za sušenje klora, omogućujući sigurno hlađenje i kondenzaciju vrućih, mokrih i visoko korozivnih struja plinovitog klora. Odupirući se napadu klora, kisele magle i vlage, PTFE osigurava stabilan prijenos topline tamo gdje bi metalni sustavi brzo otkazali.
ThePTFE izmjenjivač za hlađenje tornja za sušenje kloraPrimjena ilustrira kako ekstremna kemijska okruženja zahtijevaju jednako ekstremnu inertnost materijala za održavanje kontinuiteta i sigurnosti procesa.
Najagresivnijim industrijskim plinovima u konačnici upravljaju najinertniji materijali, omogućujući temeljnim kemijskim proizvodnim procesima pouzdan rad u uvjetima koji inače ne bi bili upravljivi.
