Kuidas fluoropolümeervahetid toetavad fosforhappe kontsentreerimise tehaseid?

Fosfaatkivimi väävelhappega töötlemisel tekib fosforhape. Saadud nõrk hape kontsentreeritakse seejärel aurustamisega kauba- või toiduhappeks. Selles kontsentreerimisprotsessis kasutatavad soojusvahetid peavad olema vastupidavad kuumale kontsentreeritud fosforhappele, mis sisaldab söövitavaid fluoriidi ja kloriidi lisandeid.

Fosforhappe kontsentratsioon protsess
Fosforhapet toodetakse tavaliselt fosfaatkivimi töötlemisel väävelhappega, et saada lahjendatud happelahus, mis sisaldab ligikaudu 28-32% P2O5. Seejärel kontsentreeritakse nõrk hape vee eemaldamisega, tavaliselt vaakumis, et alandada keemistemperatuuri. Hape kontsentreeritakse P205 sisalduseni, mis on vastuvõetav kaubanduslikuks kasutamiseks, näiteks väetiste tootmiseks või toiduks kasutamiseks.

Soojusvahetid on kontsentreerimisprotsessis hädavajalikud. Neid kasutatakse sissetuleva nõrga happe eelkuumutamiseks-enne aurustamisetappidesse sisenemist ja aurustamise käigus tekkinud aurude kondenseerimiseks. Soojusvahetid taastavad protsessisoojuse, suurendades sellega energiatõhusust ja minimeerides tegevuskulusid.

Korrosiooniprobleem fosforhappe kontsentratsioonis
Fosforhappe kontsentratsiooni üheks põhiprobleemiks on happe söövitav iseloom, eriti kõrgetel temperatuuridel (80-100 kraadi), mis on vajalik kontsentreerimiseks. Fosforhape on juba paljude materjalide suhtes agressiivne, kuid lisandid, nagu fluoriid (fosfaatkivist) ja kloriid, muudavad happe palju söövitavamaks. Sellised lisandid soodustavad roostevaba terase ja mõnede kõrge niklisisaldusega sulamite korrosiooni, mis põhjustab enneaegset riket ning soojusvahetite sagedast hooldust ja väljavahetamist.

Polütetrafluoroetüleen (PTFE) ja perfluoroalkoksü (PFA) on väga vastupidavad fosforhappele ja selle söövitavatele lisanditele ning on seetõttu selles rakenduses head võimalused soojusvahetiteks. Keemiline inertsus tähendab, et soojusvahetid ei lagune fluoriidi ja kloriidi lisandite juuresolekul ning neid saab sellistes keerulistes tingimustes pikaajaliselt usaldusväärselt kasutada.

Fluoropolümeerist soojusvaheti disain
Shell{0}}ja-torusoojusvahetid on fosforhappe kontsentreerimise tehastes kõige laialdasemalt kasutatavad tüübid. Sel juhul juhitakse kontsentreeritud fosforhapet läbi fluoropolümeeri torude ja aurutamiseks vajaliku soojuse saamiseks juhitakse korpuse poolel auru või kuuma vett. Torud on valmistatud fluoropolümeerist, mis on vastupidav söövitavale fosforhappele ning fluoriidi ja kloriidi lisanditele, et tagada pikaealisus ja jõudlus.

PTFE soojusvahetid on laialdaselt kasutusel temperatuuridel kuni 110 kraadi, mis hõlmab kontsentreerimisprotsessi tavalisi töötemperatuure. Kõrgema temperatuuriga rakenduste jaoks on saadaval ka PFA soojusvahetid. PFA talub veidi kõrgemaid temperatuure (kuni umbes 260 C) ja lisab veidi ohutuspuhvrit rangemate rakenduste jaoks.

Fluoropolümeersete soojusvahetite võime tulla toime kuuma kontsentreeritud fosforhappe väljakutsetega on kindlaks tehtud, pakkudes usaldusväärset ja korrosioonikindlat -korrosioonikindlat soojusülekande lahendust fosforhappe kontsentreerimise tehastele.

Fosforhappe kontsentratsiooniga soojusvahetite materjali valik
Soojusvahetite õige materjali valimine fosforhappe kontsentreerimisega rajatistes on äärmiselt oluline, et tagada töökindlus ja minimeerida hooldust. Mitmete materjalide sobivust kuumas kontsentreeritud fosforhappes kasutamiseks koos fluoriidi ja kloriidi lisanditega võrreldakse järgmises tabelis:

Materjal Max. Temp. Vastupidavus korrosioonile fosforhappele Fluoriidile Vastupidavus kloriidile Vastupidavus fosforhappele Kontsentratsioon Sobivus PTFE 110 kraadi Suurepärane Suurepärane Suurepärane Sobib mõõdukalt kõrge temperatuuriga olukordades, mis on happelised ja lisanditega.
PFA ~260 kraadi Suurepärane Suurepärane Suurepärane Parim kõrge temperatuuriga rakenduste jaoks.
Grafiit ~200 kraadi Hea Kehv Kehv Piiratud madalatel temperatuuridel ja fluoriidirünnaku tõttu vähem sobiv.
Hastelloy ~500 kraadi Fair Fair FairKallis. Kehv vastupidavus fluoriidile ja kloriididele kuumas fosforhappes.
Nagu näha, on PTFE ja PFA valitud materjalid nende suurepärase vastupidavuse tõttu happelisele keskkonnale ning söövitavatele fluoriidi ja kloriidi lisanditele. Hastelloy ja grafiit on mõnevõrra vastupidavad, kuid mitte nii usaldusväärsed kui selle rakenduse fluoropolümeerid.

Järeldus
Fluoropolümeerist soojusvahetid (eriti PTFE ja PFA omad) on olulised tehnoloogiad, mis võimaldavad usaldusväärset ja tõhusat fosforhappe kontsentratsiooni. Materjalid on vastupidavad kuuma fosforhappe ning selle fluoriid- ja kloriidlisandite söövitavale mõjule ning tagavad seeläbi soojusvahetite pikaajalise -talitluse. Spetsiaalsed materjalid (nt PTFE ja PFA) on vajalikud väga korrodeerivate seadete jaoks (nt fosforhappe kontsentratsiooni tehas). Need materjalid on keemilisele rünnakule väga vastupidavad ning neid kasutatakse korrosiooni minimeerimiseks, seadmete eluea maksimeerimiseks ja hoolduskulude minimeerimiseks. Sobiva materjali valik on nende väga soovitud toimingute jätkusuutlikkuse ja tõhususe jaoks ülioluline.