Парове середовище SO₃
Заводи з виробництва сірчаної кислоти перетворюють діоксид сірки на триоксид сірки в каталітичному нейтралізаторі, а потім поглинають SO₃ у концентрованій сірчаній кислоті. Обладнання для рекуперації тепла між конвертером і абсорбером обробляє газові потоки, що містять SO₃, водяну пару та туман сірчаної кислоти. При температурах, нижчих за точку роси, SO₃ поєднується з водою, утворюючи аерозоль сірчаної кислоти-одне з найбільш корозійних промислових середовищ.
Металеві теплообмінники, які працюють із SO₃, потребують ретельного контролю температури, щоб залишатися вище кислотної точки роси. Якщо газ охолоджується нижче точки роси, кислота конденсується на поверхні та атакує метал. Нержавіюча сталь і навіть сплави з високим-нікелем швидко кородують у концентрованій кислоті, яка конденсується з парів SO₃. Контроль температури ускладнюється власним охолоджуючим ефектом теплообмінника-поверхня завжди холодніша за об’ємний газ.
PTFE стійкий до SO₃, сірчаної кислоти та олеуму в усіх концентраціях до 260 градусів. Матеріал не вимагає контролю точки роси. Конденсація кислоти на поверхні не викликає корозії.
Виклик кислотної точки роси для металів
Триоксид сірки в газовому потоці поєднується з водяною парою, утворюючи пари сірчаної кислоти: SO₃ + H₂O → H₂SO₄. Сірчана кислота конденсується при кислотній точці роси-зазвичай 120-180 градусів залежно від концентрації SO₃ і води. Щоб запобігти утворенню конденсату на металевих поверхнях, температура газу та температура поверхні металу мають бути вищими за точку роси.
Поверхня теплообмінника завжди холодніша за масовий газ-це основна вимога для рекуперації тепла. Щоб утримувати поверхню вище точки роси, потрібна або невелика різниця температур (що знижує ефективність рекуперації тепла), або висока температура газу на вході (яка може бути недоступною). Практичний компроміс часто призводить до конденсації кислоти та, як наслідок, корозії.
PTFE усуває обмеження точки роси. Матеріал стійкий до конденсованої кислоти. Теплообмінник може працювати з такою великою різницею температур, як того вимагає процес, максимізуючи рекуперацію тепла без ризику корозії кислотної конденсації.
| Параметр служби SO₃ | Нержавіюча сталь 316 | Сплав 20 | PTFE |
|---|---|---|---|
| Потрібне керування кислотною точкою роси | так | так | немає |
| Швидкість корозії в конденсованому H₂SO₄ з SO₃ | Сильний | Помірний | 0 |
| Максимальна безпечна робоча температура (градус) | ~200 (залежно від точки роси) | ~250 | 260 |
| Обмеження ефективності рекуперації тепла | Так (різниця температур обмежена) | так | немає |
Поліпшення відновлення енергії
Можливість роботи теплообмінника з PTFE при великій різниці температур покращує рекуперацію тепла з потоку газу SO₃. Більше тепла вловлюється для генерації пари або попереднього підігріву живильної води. Покращене відновлення енергії зменшує споживання палива та викиди вуглецю. Економічна цінність додаткової рекуперації тепла протягом усього терміну служби установки є значною-часто в рази перевищує вартість теплообмінника.
Операційна простота
Теплообмінник з ПТФЕ не потребує моніторингу точки роси, контролю мінімальної температури поверхні та логіки аварійного відключення у випадку конденсації кислоти. Простота експлуатації знижує складність системи керування та виключає режими відмови. Оператори можуть зосередитися на процесі, а не на захисті теплообмінника від конденсації.
Резюме
Теплообмінники з ПТФЕ витримують пари триоксиду сірки в установці з утилізації тепла сірчаної кислоти завдяки стійкості до SO₃, сірчаної кислоти та олеуму. Цей матеріал усуває обмеження кислотної точки роси, що обмежує продуктивність металевого обмінника. Ефективність рекуперації тепла покращується завдяки більшій різниці температур. Простота експлуатації зменшує складність системи керування. Для рекуперації енергії кислотних установок PTFE забезпечує як надійність, так і ефективність процесу.
Технічна підтримка специфікації PTFE-теплообмінника для кислотних установок доступна після надання даних про склад газу, концентрацію SO₃, робочі температури та поточні методи керування корозією та точкою роси.
