Divas pretkorozijas stratēģijas
Hastelloy C-276 un C-22 iztur sālsskābi, veidojot pasīvu oksīda plēvi, kas ir bagātināta ar molibdēnu un hromu. Plēve ir stabila sālsskābē koncentrācijā līdz 20% un temperatūrā līdz 100 grādiem. Augstākā koncentrācijā vai temperatūrā plēve lokāli sadalās, un sakausējums korozējas.
PTFE ķīmiskās inerces dēļ iztur sālsskābi. Oglekļa -fluora saitēm skābe neuzbrūk, un polimēra struktūru nesabojā ķīmiskā vide. Materiāls neveido pasīvu plēvi, un nav plēves, ko nojaukt. Pretestība ir raksturīga molekulārajai struktūrai.
Abām stratēģijām ir dažādi atteices režīmi. Hastelloy neizdodas, kad pasīvā plēve sadalās lokalizētā vietā, kas izraisa punktveida vai plaisu koroziju. PTFE sabojājas mehānisku mehānismu dēļ, piemēram, termiskā noguruma, šļūdes vai mehānisku bojājumu dēļ, nevis ķīmiskā uzbrukuma rezultātā.
Korozijas ātruma salīdzinājums
Hastelloy C-276 korozijas ātrums sālsskābē ir atkarīgs no koncentrācijas, temperatūras un izšķīdušā skābekļa satura. Pie 10% HCl un 60 grādiem korozijas ātrums parasti ir mazāks par 0,05 mm gadā. Pie 15% HCl un 80 grādiem ātrums palielinās līdz 0,1–0,3 mm gadā. Pie 20% HCl un 100 grādiem ātrums var pārsniegt 0,5 mm gadā.
PTFE korozijas ātrums sālsskābē ir nulle. Materiāls nerūsē, un kalpošanas laiku nosaka mehāniski faktori, nevis ķīmiska iedarbība.
Korozijas ātruma atšķirība ir galvenais iemesls, kāpēc PTFE ir norādīts visagresīvākajam sālsskābes pakalpojumam. Augstā koncentrācijā un augstā temperatūrā Hastelloy korozijas ātrums ir pietiekami augsts, lai ierobežotu kalpošanas laiku līdz 2–5 gadiem, savukārt PTFE kalpošanas laiks ir 10–15 gadi.
Siltumvadītspējas sprauga
Hastelloy C-276 siltumvadītspēja ir aptuveni 10 W/m·K, salīdzinot ar 0,25 W/m·K PTFE. Attiecība ir aptuveni 40:1.
Siltummainim, kas piegādā 30 kW 15% sālsskābē pie 60 grādiem, Hastelloy iekārtai ir nepieciešams aptuveni 2,5 m² virsmas, pamatojoties uz kopējo siltuma pārneses koeficientu 600 W/m²·K un logaritmisko vidējo temperatūras starpību 20 grādi. PTFE ierīcei tādam pašam darbam ir nepieciešams aptuveni 7,5 m² virsmas, pamatojoties uz kopējo koeficientu 200 W/m·K un tādu pašu temperatūras starpību.
PTFE vienība ir 3 reizes lielāka nekā Hastelloy vienība. Lielāks izmērs palielina kapitāla izmaksas, grīdas platību un šķidruma tilpumu. Zemāka siltuma plūsma samazina caurules sieniņu temperatūru, kas ir labvēlīga procesam, bet lielāka virsmas laukums nodrošina arī vairāk virsmas nogulsnēm un prasa vairāk laika tīrīšanai.
Abu materiālu salīdzināšana sālsskābes kodināšanā
Nākamajā tabulā ir apkopoti PTFE un Hastelloy C-276 siltummaiņu veiktspējas un izmaksu raksturlielumi sālsskābes kodināšanas pakalpojumā 60 grādu temperatūrā ar 15% HCl.
| Raksturīgs | Hastelloy C-276 siltummainis | PTFE siltummainis | Priekšrocība |
|---|---|---|---|
| Siltumvadītspēja | 10 W/m·K | 0.25 W/m·K | Hastelloy |
| Kopējais siltuma pārneses koeficients | 600 W/m²·K | 200 W/m²·K | Hastelloy |
| Nepieciešamā virsma 30 kW | 2.5 m² | 7.5 m² | Hastelloy |
| Ķīmiskā izturība pret 15% HCl pie 60 grādiem | Lieliski | Lieliski | Vienlīdzīgi |
| Ķīmiskā izturība pret 20% HCl 80 grādos | Mērens | Lieliski | PTFE |
| Maksimālā darba temperatūra | 100 grādi (15% HCl) | 260 grādi | PTFE |
| Mehāniskā izturība | Augsts | Mērens | Hastelloy |
| Termiskā triecienizturība | Mērens | Augsts | PTFE |
| Remontējamība | Ierobežots | Labi | PTFE |
| Kalpošanas laiks 15% HCl 60 grādos | 8-12 gadi | 10-15 gadi | PTFE |
| Kalpošanas laiks 20% HCl 80 grādos | 3-5 gadi | 10-15 gadi | PTFE |
| Kapitāla izmaksas par 30 kW nodevu | $38,000 | $26,000 | PTFE |
| Uzstādīšanas izmaksas | $4,000 | $3,000 | PTFE |
| Ikgadējās uzturēšanas izmaksas | $2,500 | $1,500 | PTFE |
| Piecu{0}}gadu kopējās izmaksas (15% HCl, 60 grādi) | $70,500 | $48,500 | PTFE |
| Piecu{0}}gadu kopējās izmaksas (20% HCl, 80 grādi) | $95,000 | $48,500 | PTFE |
Piecu{0}}gadu kopējo izmaksu vērtībās tiek pieņemta ražošanas vērtība 600 ASV dolāru stundā, un tās ietver kapitāla izmaksas, uzstādīšanas izmaksas un uzturēšanas izmaksas piecu gadu laikā. 20% HCl 80 grādu gadījumā paredz vienu siltummaiņa nomaiņu piecu gadu laikā Hastelloy iekārtai.
Kapitāla izmaksu salīdzinājums
Kapitāla izmaksu salīdzinājums dod priekšroku PTFE vairumā sālsskābes kodināšanas lietojumu. Iemesls ir izejvielu izmaksas. Hastelloy ir niķeļa -sakausējums ar augstu molibdēna un hroma saturu, un tā cena par kilogramu ir aptuveni 30 reizes augstāka nekā PTFE. 2,5 m² Hastelloy iekārta maksā vairāk nekā 7,5 m² PTFE iekārta, jo Hastelloy materiālu izmaksas dominē pār ražošanas izmaksām.
PTFE kapitāla izmaksu priekšrocības pastiprina uzstādīšanas izmaksas. Hastelloy iekārta ir smagāka un prasa rūpīgāku apiešanos, savukārt PTFE iekārta ir vieglāka un elastīgāka.
Uzturēšanas izmaksu atšķirība
Uzturēšanas izmaksu atšķirība ir labvēlīga PTFE. Hastelloy siltummaiņiem ir nepieciešama periodiska punktveida un plaisu korozijas pārbaude, un pārbaude ietver virpuļstrāvas testēšanu vai ultraskaņas biezuma mērīšanu. Pārbaudei nepieciešams specializēts aprīkojums un apmācīts personāls.
PTFE siltummaiņiem nepieciešama retāka pārbaude, jo materiāls nerūsē. Pārbaude ietver vizuālu pārbaudi un spiediena pārbaudi, ko var veikt objekta apkopes personāls.
Apkopes izmaksu atšķirība ir īpaši nozīmīga, ja Hastelloy iekārtai nepieciešama atkārtota caurule. Hastelloy caurules ir dārgas, un tām ir nepieciešama specializēta metināšana, savukārt PTFE caurules ir lētākas, un tās var nomainīt uz vietas.
Ražošanas zuduma risks
Ražošanas zuduma risks Hastelloy ir lielāks, jo atteices režīms ir pēkšņāks. Hastelloy var sabojāties, radot punktkoroziju vai sprieguma korozijas plaisāšanu, kas var izraisīt pēkšņu noplūdi bez brīdinājuma. Pēkšņa kļūme prasa avārijas izslēgšanu un ilgstošu remontu.
PTFE neizdodas pakāpeniski. Caurules siena noārdās lēni, un laika gaitā rodas noplūde. Pakāpeniska kļūme ļauj siltummaini izņemt no ekspluatācijas plānotās apkopes laikā, nevis avārijas gadījumā.
Ražošanas zudumu riska starpību ir grūti noteikt, taču tā dod priekšroku PTFE augstas{0}}ražošanas iekārtās, kur dīkstāves izmaksas ir augstas.
Kad Hastelloy ir labākā izvēle
Hastelloy ir labāka izvēle vairākos īpašos lietojumos.
Zemas-koncentrācijas pakalpojums.Ja sālsskābes koncentrācija ir zemāka par 5% un temperatūra ir zemāka par 40 grādiem, Hastelloy korozijas ātrums ir niecīgs, un kalpošanas laiks ir 15–20 gadi. Šajā gadījumā Hastelloy augstāka siltumvadītspēja samazina nepieciešamo virsmas laukumu un kapitāla izmaksas.
Vietas-ierobežotas instalācijas.Ja pieejamā vieta ir ļoti ierobežota, mazākā Hastelloy iekārta var būt vienīgā iespējamā iespēja. PTFE ierīcei būtu nepieciešams 3 reizes lielāks virsmas laukums, kas var neietilpst pieejamajā telpā.
Augsta spiediena{0}}serviss.Hastelloy ir augstāka mehāniskā izturība nekā PTFE un var izturēt lielāku spiedienu. Sālsskābei pie spiediena virs 10 bāriem Hastelloy var būt vienīgā dzīvotspējīgā iespēja.
Augstas{0}}temperatūras pakalpojums.Hastelloy saglabā savu mehānisko izturību temperatūrā virs 200 grādiem, savukārt PTFE mīkstina un zaudē spēku. Sālsskābes apkalpošanai virs 200 grādiem var būt nepieciešams Hastelloy vai cits augstas temperatūras materiāls.
Kad PTFE ir labāka izvēle
PTFE ir labāka izvēle vairākos īpašos lietojumos.
Augstas-koncentrācijas pakalpojums.PTFE ir izturīgs pret sālsskābi visās koncentrācijās, savukārt Hastelloy tiek uzbrukts koncentrācijās, kas pārsniedz 20%.
Augstas{0}}temperatūras pakalpojums.PTFE ir izturīgs pret sālsskābi temperatūrā līdz 260 grādiem, savukārt Hastelloy temperatūrā virs 100 grādiem uzbrūk 15% HCl.
Termiskā riteņbraukšanas serviss.PTFE ir augstāka termiskā triecienizturība nekā Hastelloy, kas padara to piemērotu apkopei ar biežām temperatūras izmaiņām.
Remontējams serviss.PTFE siltummaiņus var remontēt uz vietas kvalificēts tehniķis, kas samazina dīkstāves un ražošanas zudumus.
Lielas siltumslodzes serviss.Lielām siltuma slodzēm PTFE zemākas kapitāla izmaksas kļūst nozīmīgākas, un lielāka virsmas laukums ir mazāks ierobežojums.
Specifikācijas parametri kodināšanai ar sālsskābi
Iekārtu inženieriem, kas novērtē PTFE un Hastelloy siltummaiņus sālsskābes kodināšanai, ar piegādātāju jāapstiprina šādi parametri.
Sālsskābes koncentrācija.Norādiet maksimālo koncentrāciju un paredzamo diapazonu.
Darba temperatūra.Norādiet maksimālo darba temperatūru un paredzamo temperatūras profilu.
Izšķīdinātā skābekļa saturs.Norādiet izšķīdušā skābekļa koncentrāciju skābē.
Siltuma slodze un virsmas laukums.Katrai materiāla opcijai norādiet siltuma slodzi un nepieciešamo virsmas laukumu.
Telpas ierobežojumi.Norādiet pieejamo vietu un maksimālo pieļaujamo nospiedumu.
Darba spiediens.Norādiet maksimālo darba spiedienu.
Apkopes iespējas.Norādiet objekta apkopes iespējas, tostarp iespēju remontēt siltummaini uz vietas.
Prasība kalpošanas laikam.Norādiet paredzamo kalpošanas laiku un nomaiņas grafiku.
Materiāla atlases atbilstība skābes koncentrācijai un temperatūrai
Izvēle starp PTFE un Hastelloy siltummaiņiem sālsskābes kodināšanā ir atkarīga no skābes koncentrācijas, temperatūras, telpas ierobežojumiem un ekspluatācijas ilguma prasībām. Hastelloy ir augstāka siltumvadītspēja un prasa mazāku virsmas laukumu, bet tas ir uzņēmīgs pret koroziju augstā koncentrācijā un temperatūrā. PTFE ir zemāka siltumvadītspēja un nepieciešams lielāks virsmas laukums, taču tas ir izturīgs pret sālsskābi visās koncentrācijās un temperatūrās.
Atlases lēmumam ir jābūt balstītam uz{0}}iekārtas specifisku analīzi, kas ietver kapitāla izmaksas, uzstādīšanas izmaksas, uzturēšanas izmaksas un ražošanas zudumu risku. Vienkāršs izklājlapas modelis ar šiem izmaksu komponentiem sniedz informāciju, kas nepieciešama lēmuma pieņemšanai.
Sālsskābes kodināšanas iekārtām, kas novērtē siltummaiņa iespējas, materiālu izvēlei jābalstās uz kopējām īpašuma izmaksām paredzamajā kalpošanas laikā, nevis tikai uz siltuma veiktspēju vai kapitāla izmaksām. Hastelloy iekārtai ar augstāku siltumvadītspēju var būt augstākas kalpošanas laika izmaksas, ja skābe ir koncentrēta un karsta un iekārta ir bieži jāmaina.
Iekārtu inženieri un iepirkumu speciālisti, kas novērtē PTFE siltummaiņa specifikācijas sālsskābes kodināšanai vai citam korozīvam pakalpojumam, var pieprasīt projekta pārskatīšanu, kas aptver skābes koncentrāciju, darba temperatūru, izšķīdušo skābekli, siltuma slodzi un telpas ierobežojumus, lai pārliecinātos, ka materiāla izvēle atbilst faktiskajiem ekspluatācijas apstākļiem un objekta izmaksu struktūrai.
