Muda probleem eeltöötluses
Raudfosfaadi eeltöötlusliinid toodavad pidevat mudavoogu. Terasest tooriku lahustumisel tekkivad raua ioonid reageerivad vannis fosfaadioonide ja oksüdeerijatega, moodustades lahustumatu raudfosfaadi. See želatiinne sade settib igale sukeldatud pinnale. Eriti haavatav on soojusvaheti, mis töötab temperatuuril 55–65 kraadi. Soe pind kiirendab sademete reaktsiooni. Muda koguneb kiiresti.
Roostevabast terasest soojusvahetid eeltöötlusmahutites vajavad mehaanilist puhastamist iga 2-4 nädala järel. Terarafineerimisseadmest saadud titaanfosfaadiga segatud raudfosfaadi muda moodustab kõva, kleepuva katlakivi. Katlakivi eemaldamiseks tuleb paak tühjendada, spiraal eemaldada või sellele raskesti ligi pääseda ning katlakivi purustada või lahustada inhibeeritud happega. Iga puhastusüritus kulutab 4-6 tundi tootmisaega.
Samas teenuses olev PTFE soojusvaheti talub muda nakkumist. Puhastusintervall ulatub nädalatest kuudeni. Kui lõpuks on vaja puhastada, vabaneb muda madala energiatarbega PTFE pinnalt kergesti ilma agressiivsete mehaaniliste või keemiliste meetoditeta.
Adhesioonimehhanismi erinevus
Raudfosfaadi muda kinnitub metallpindadele mitme mehhanismi kaudu. Elektrostaatiline külgetõmme laetud mudaosakeste ja metalloksiidi pinna vahel tagab esialgse kinnituse. Keemiline side mudas olevate fosfaatrühmade ja oksüdeeritud roostevaba terase pinnal olevate metallhüdroksiidrühmade vahel tugevdab sidet. Mehaaniline blokeerimine, kuna muda kuivab ja kristalliseerub jahutusperioodide ajal, lõpetab vastupidava nakkumise.
PTFE kõrvaldab kõik need mehhanismid. Pind on elektriliselt mitte-juhtiv-elektrostaatilist külgetõmmet ei teki. Süsinik-fluori pinnal ei ole hüdroksüülrühmi fosfaatsideme jaoks. Pinnaenergia 18-20 mN/m on polaarsete fosfaadiosakeste märgumiseks ja levimiseks liiga madal. Iga raskusjõu mõjul ladestuv muda toetub pinnale ilma keemilise või mehaanilise kinnituseta.
| Muda adhesiooni parameeter | Roostevabast terasest pind | PTFE pind |
|---|---|---|
| Pinnaenergia (mN/m) | 40-50 | 18-20 |
| Elektrostaatiline külgetõmme muda suhtes | Tugev (laetud oksiidpind) | Puudub (mitte{0}}juhtiv) |
| Keemiline sidumine fosfaadiga | Jah (metalli{0}}fosfaatsidemed) | Puudub (C-F pind) |
| Mehaaniline blokeering | Jah (pinna karedus 1-3 μm Ra) | Minimaalne (pinna karedus 0,1–0,3 μm Ra) |
| Muda adhesioonitugevus (suhteline) | 1.0 (alustase) | 0.05-0.1 |
| Puhastusmeetod | Mehaaniline hakkimine + hape | Veega loputamine või õrn pühkimine |
Mõju tegevusele ja kuludele
Pikendatud puhastusintervall suurendab otseselt tootmise tööaega. Eeltöötlusliin, mis varem seiskus küttekeha puhastamiseks 4 tunniks iga 3 nädala järel, peatub nüüd 1 tunniks iga 12 nädala järel lihtsa loputuse jaoks. Aastane töötundide arv suureneb ligikaudu 60 tunni võrra -30 000–60 000 dollari väärtuses paagi kohta, olenevalt tootmisvõimsuse väärtusest.
Mehaanilise puhastuse ärajätmine säilitab soojusvaheti pinda. Roostevabast terasest rullid saavad järk-järgult kahjustusi seinte korduva purustamise ja happelise katlakivi eemaldamise-õhendamise, pinna karestamise, mis kiirendab tulevast saastumist, ja võimaliku asendamise tõttu. PTFE mähised ei kannata puhastamisest{3}}indutseeritud kahjustusi. Pind jääb sile ja{5}}määrdumiskindel kogu seadme kasutusaja jooksul.
Katlakivi eemaldamisel tekkivate jäätmehapete vähenemine vähendab käitise ohtlike jäätmete teket. Iga katlakivi eemaldamise korral tekib 50–100 liitrit kasutatud hapet, mis sisaldab lahustunud raudfosfaati ja metalliioone. 15–20 katlakivieemaldusjuhtumi välistamine aastas ühe paagi kohta vähendab oluliselt jäätmekäitluskulusid ja keskkonnaaruandluskoormust.
Kokkuvõte
PTFE-soojusvahetid kõrvaldavad raudfosfaadi muda kogunemise eeltöötluspaakide küttekehade pindadele tänu madalale pinnaenergiale, keemiliste sidumiskohtade puudumisele ja elektrilisele mittejuhtivusele. Saastumiskindel pind pikendab puhastusintervalli nädalatelt kuudeni ja võimaldab agressiivse mehaanilise ja keemilise katlakivieemalduse asemel õrna vee-loputuspuhastust.
Kasulikud eelised hõlmavad tootmise pikenemist, puhastamisest{0}}indutseeritud pinnakahjustuste kõrvaldamist, seadmete pikenemist ja katlakivi eemaldamise käigus tekkivate ohtlike jäätmete vähenemist.
Raudfosfaadi ja muude eeltöötlusrakenduste PTFE-soojusvaheti spetsifikatsioonide tehniline tugi on saadaval vanni keemia, töötemperatuuri, praeguse puhastussageduse ja -meetodi ning paagi mõõtmete esitamisel.
