Хімічний завод потребував заміни занурювального нагрівача з PTFE у ванні з 25% гідроксидом натрію при 85 градусах. Існуючий нагрівач вийшов з ладу лише через п’ять місяців експлуатації-ПТФЕ утворив пухирі та тріщини вздовж усієї нагрітої секції. Команда технічного обслуговування заводу запідозрила, що обігрівач був недостатнім для роботи та працював із занадто високою щільністю ват.
Гарячий концентрований каустик є одним із найвимогливіших хімікатів для занурювальних нагрівачів PTFE. При 85 градусах і 25% концентрації каустик атакує поверхню полімеру через дефторування. Швидкість нападу залежить від температури поверхні. Нагрівач, що працює з високою щільністю ват, має вищу температуру поверхні та швидше руйнується.
Чому 25% каустик при 85 градусах вимагає великої площі поверхні
Безпечна щільність ват для занурювального нагрівача з PTFE в 25% каустику при 85 градусах становить 0,6–0,8 Вт/см². Вище цього діапазону температура поверхні перевищує безпечну межу для полімеру, і швидкість дефторування прискорюється.
Низька щільність ват означає, що для будь-якої заданої потужності потрібна велика площа поверхні. Для навантаження 5 кВт при 0,7 Вт/см² необхідна площа поверхні становить 7143 см². Односторонній-обігрівач із площею 500 мм × 700 мм забезпечує 3500 см²-лише половину необхідної площі. Двосторонній-обігрівач забезпечує 7000 см², що близько до вимог.
| Потужність | Безпечна щільність | Необхідна площа поверхні | Односторонній-корпус | Двосторонній слід- |
|---|---|---|---|---|
| 3 кВт | 0,7 Вт/см² | 4286 см² | 500 × 857 мм | 500 × 429 мм |
| 4 кВт | 0,7 Вт/см² | 5714 см² | 500 × 1143 мм | 500 × 571 мм |
| 5 кВт | 0,7 Вт/см² | 7143 см² | 600 × 1190 мм | 600 × 595 мм |
| 6 кВт | 0,7 Вт/см² | 8571 см² | 600 × 1429 мм | 600 × 714 мм |
| 8 кВт | 0,7 Вт/см² | 11429 см² | 800 × 1429 мм | 800 × 714 мм |
Вимоги до площі поверхні та сліду для 25% каустичної речовини при 85 градусах
Температурна стеля для каустичної служби
Температура поверхні є керуючою змінною. Для 25% каустичної солі при температурі 85 градусів температура поверхні не повинна перевищувати 95–100 градусів. Вище цього діапазону швидкість дефторування прискорюється, і PTFE швидко деградує.
Щоб підтримувати температуру поверхні нижче 100 градусів, щільність ватів має бути обмежена 0,6–0,8 Вт/см² у ваннах із помірним перемішуванням. У зонах із низьким-потоком обмеження знижується до 0,5–0,6 Вт/см².
Розрахунок необхідної площі поверхні
Вимоги до площі поверхні залежать від потужності та щільності ват. Для навантаження 5 кВт при 0,7 Вт/см² необхідна площа поверхні становить 7143 см². Двосторонній-обігрівач із площею 600 мм × 595 мм забезпечує 7140 см²-цілком достатньо.
Якщо резервуар не може вмістити двосторонній нагрівач розміром 600 × 595 мм, кілька менших нагрівачів, розподілених навколо резервуара, можуть забезпечити необхідну площу поверхні, зберігаючи низьку щільність ват.
Практичні етапи специфікації для гарячої каустичної служби
Почніть з концентрації каустичної речовини та температури. Вищі концентрації та температури вимагають меншої щільності ват. Для 25% каустичної речовини при 85 градусах щільність у Вт не повинна перевищувати 0,7 Вт/см².
Виберіть щільність ват з фактичних умов потоку в місці нагрівача. Для помірно перемішаної ванни доречно 0,7 Вт/см². У зоні низького-потоку зменште до 0,5–0,6 Вт/см².
Обчисліть необхідну площу поверхні за потужністю та щільністю ват. На роботу 5 кВт при 0,7 Вт/см² потрібно 7143 см². Якщо один обігрівач не може забезпечити цю площу всередині резервуара, розгляньте кілька нагрівачів, розподілених по периметру.
Переконайтеся, що температура поверхні нагрівача залишається нижче 100 градусів. Якщо розрахована температура поверхні перевищує цю межу, зменште щільність ват або покращте потік на поверхні нагрівача.
| Концентрація їдкого | температура | Безпечна щільність | Площа поверхні для 5 кВт | Очікуваний термін служби |
|---|---|---|---|---|
| 10% | 60 градусів | 1,2–1,5 Вт/см² | 3333–4167 см² | 4–6 років |
| 15% | 70 градусів | 1,0–1,2 Вт/см² | 4167–5000 см² | 2–4 роки |
| 20% | 80 градусів | 0,8–1,0 Вт/см² | 5000–6250 см² | 18-30 місяців |
| 25% | 85 градусів | 0,6–0,8 Вт/см² | 6250–8333 см² | 12–24 місяці |
| 30% | 90 градусів | 0,5–0,7 Вт/см² | 7143–10000 см² | 8–18 місяців |
Вимоги до безпечної щільності ват і площі поверхні для роботи з каустиком
Коли стандартні обігрівачі не можуть забезпечити необхідну площу поверхні
Резервуари для гарячого концентрованого каустичної речовини з високими вимогами до потужності та обмеженим периферійним простором часто не можуть вмістити стандартні занурювальні нагрівачі PTFE з низькою щільністю ват, що вимагає хімія. Спеціальна конфігурація занурювального нагрівача з ПТФЕ з великою площею поверхні, низькою щільністю ват і оптимізованою -позицією потоку усуває основну причину недостатньої площі поверхні. Процес специфікації вимагає концентрації каустичної речовини, робочої температури, розмірів бака, умов потоку та необхідної потужності. Для установок із гарячими каустичними ваннами цей-спеціальний підхід зменшує деградацію покриття та подовжує термін служби нагрівача.
