כיצד משמשים מחליפי חום של PTFE בחידוש חומצות מיותרות לכבישת פלדה?
השאר הודעה
כבישה של פלדה מייצרת כמויות משמעותיות של חומצה מבוזבזת המכילה ברזל מומס. צמחים מודרניים אינם מנטרלים ומסלקים פסולת זו, אלא מחדשים את החומצה לשימוש חוזר. החומצה המושקעת מחוממת ומרוכזת כדי לשחזר את החומצה בתהליך התחדשות. מחליפי החום בלולאה זו חייבים להיות מסוגלים להתמודד עם חומצה חמה ומרוכזת עם חלקיקים מומסים גבוהים.
תהליך התחדשות חומצה מושקעת
בכבישת פלדה, החומצה המבוזבזת, בדרך כלל חומצה הידרוכלורית (HCl) או חומצה גופרתית (H2SO4), מכילה ברזל מומס ומזהמים אחרים. אלה משוחזרים בדרך כלל ומשתמשים מחדש- בתהליך הכבישה.
התחדשות HCl: חומצה הידרוכלורית משומשת מחוממת כדי להסיר מים וגז HCl הגז נשטף לאחר מכן במים חדשים כדי ליצור מחדש את החומצה. טמפרטורת ההתחדשות של HCl היא בדרך כלל בין 90-1100C. הטמפרטורה והחומציות הגבוהות של הסביבה מצריכים מחליפי חום מיוחדים כדי להבטיח העברת חום אופטימלית תוך מזעור קורוזיה.
התחדשות H2SO4: מים מתאדים כדי לרכז חומצה גופרתית מנוצלת וגבישי ברזל גופרתי מופרדים. התהליך מתרחש בדרך כלל בטמפרטורות הנעות בין 150 ל-200 מעלות צלזיוס, ולעתים קרובות מצריך חומרים עמידים יותר לחילופי חום כגון PFA או מתכות בעלות ביצועים- גבוהים בגלל הנסיבות הקשות הכרוכות בכך.
לשני התהליכים יש מחליפי חום בעלי חשיבות רבה לחימום מוקדם של אספקת החומצה המושקעת, חימום המאידים וקירור החומצה המוחזרת. המחליפים חשופים לגבישי מלח חמים ומרוכזים של ברזל וברזל שוחקים, מה שהופך את בחירת החומר לחיונית לפעולה וליעילות לטווח ארוך.
עבודה של מחליפי חום
מחליפי חום הם חלק חשוב בבקרה התרמית היעילה של מפעלי התחדשות חומצות פסולת. המחליפים מסייעים בתחומים חשובים רבים:
חימום מוקדם של חומצה מנוצלת החומצה המושקעת מחוממת לפני הזנתה לעמודות הזיקוק או הספיגה כדי להפחית את האנרגיה הנדרשת מפעולות האידוי או הספיגה.
חימום המאייד: מחליף החום מספק את החום הנדרש לאידוי המים בחומצה המושקעת, כך שמאפשר הפרדה של גז HCl או ריכוז H₂SO₄.
קירור החומצה המשוחזרת החומצה המשוחזרת מקוררת לטמפרטורות טיפול בטוחות לאחר התחדשות, מוכנה לשימוש חוזר בתהליך הכבישה.
הנסיבות החמורות של יישומים אלה מחייבות את מחליפי החום לסבול חומצות חזקות בטמפרטורות גבוהות, לספק העברת חום אמינה ולהתנגד להתעמרות על ידי גבישי מלח ברזל.
מדוע אנו משתמשים במחלפי חום PTFE
בהתחדשות חומצה מוגברת, מחליפי חום PTFE משמשים בדרך כלל בשל עמידותו המצוינת בפני ריכוזים גבוהים וטמפרטורות גבוהות של חומצות הידרוכלוריות וגופרית כאחד. הסיבות העיקריות לשימוש בהן הן:
עמידות חומצה: PTFE עמיד מאוד לחומצות הידרוכלוריות וגופריתיות, אפילו בטמפרטורות גבוהות של 110 מעלות. זה הופך אותו למתאים להתחדשות חומצה מושקעת, שהיא סביבת חומצה חמה.
משטח שאינו-מקל: איכויות ה-הדבקות של PTFE מונעות התכלות ממלחי ברזל וחלקיקים מוצקים אחרים בחומצה, ומאפשרות העברת חום יעילה וחוסכות בעלויות תחזוקה.
עמידות בפני שחיקה: אמנם לא קשה כמו חומרים קרמיים PTFE הוא גמיש ויכול לעמוד בפני שחיקה מסוימת מגבישי מלח ברזל ללא פירוק משמעותי. אז זה יכול לשמש בנוכחות חומרים שוחקים.
יתרונות אלו הופכים את מחליפי החום של PTFE לחלק בלתי נפרד ממערכת התחדשות חומצה בשימוש במפעלי כבישת חומצה.
היבטים טכניים
טמפרטורות התחדשות HCl: טווח הטמפרטורות הרגיל להתחדשות HCl הוא 90-110 מעלות, שזה סביב גבול הטמפרטורה העליון של PTFE. PFA עשוי להיות עדיף עבור הגדרות מעל גבול זה בגלל הסבילות התרמית המעולה שלו.
טמפרטורות התחדשות H₂SO₄: התחדשות חומצה גופרתית יכולה להגיע ל-150-200 מעלות, ומצריכה חומרים בעלי סבילות טובה יותר לטמפרטורה כמו PFA או מתכות יוצאות דופן.
גבישי מלח ברזל כאשר מלחי ברזל מתגבשים בחומצה המושקעת, הם עלולים להיות שוחקים ולגרום לבלאי על פני השטח של מחליף החום. PTFE אכן מספק עמידות בפני שחיקה, אך שחיקה חמורה יותר עשויה להזדקק לאפשרויות אחרות, כמו מחליפי קרמיקה.
הערות עיצוב:
התחדשות של חומצה מבוזבזת על ידי שימוש במחלפי חום PTFE מצריכה מהירות זרימה גבוהה מספיק במערכת. זה עוזר לשמור על גבישים של מלח ברזל בתרחיף בחומצה ומונע מהם להתמקם בתוך הצינורות של מחליף החום שם הם עלולים לעכל או לפגוע בצינורות. ניהול זרימה טוב מאפשר למערכת לפעול ביעילות, ולמזער את הזמן שהמערכת מושבתת לצורך ניקוי ותחזוקה.
תַקצִיר
מחליפי חום PTFE חיוניים בפעולות כבישה של פלדה כדי לאפשר התחדשות יעילה של חומצה-. הם עמידים בפני עכירות על ידי מלחי ברזל ויכולים לשרוד חומצות חמות ומרוכזות. הם מושלמים לשימוש בעמודות זיקוק וספיגה. מחליפי PTFE מספקים העברת חום עקבית ועמידה בפני קורוזיה, מה שמבטיח תהליך התחדשות יעיל עם פחות השפעה סביבתית.
היתרונות הכלכליים והסביבתיים של שחזור ושימוש חוזר בחומצות פסולת מדגישים את הצורך בבחירת החומרים המתאימים כדי לייעל את תהליך ההתחדשות.
