Ve kterých chemických službách předčí grafitový výměník tepla PTFE jednotku?

Jak grafit, tak PTFE jsou šampióny v korozívním přenosu tepla, ale oba mají své silné stránky. Znalost služeb, kde grafit předčí PTFE, zabrání nákladným nesprávným aplikacím. PTFE je vysoce chemicky odolný a mechanicky pružný materiál, ale grafit má vynikající tepelnou vodivost a odolnost vůči vysokým teplotám, díky čemuž je materiálem volby pro úzký rozsah korozivních činností. Výměníky tepla grafit vs PTFE jsou dobře srozumitelné a inženýři si mohou vybrat to nejspolehlivější a nejhospodárnější- řešení.

Horká kyselina sírová (70–98 %) - Pevnost grafitu
Jednou z nejagresivnějších průmyslových chemikálií je koncentrovaná horká kyselina sírová. Grafit (impregnovaný fenolovou nebo PTFE pryskyřicí, nepropustný typ) funguje dobře v tomto prostředí až do 200 stupňů. Materiál je odolný vůči oxidaci i dehydrataci a zachovává strukturální integritu i při vysoké koncentraci.

Zatímco PTFE je omezen na asi 110 stupňů pro trvalé zatížení v kyselině sírové. Nad touto teplotou PTFE slábne a ztrácí svou mechanickou pevnost. Rozhodující se také stává mezera tepelné vodivosti. Efektivní přenos tepla je nutný pro chlazení nebo ohřev koncentrované kyseliny, aby se zabránilo místnímu přehřátí nebo podchlazení, které může urychlit korozi nebo způsobit poškození produktu.

V aplikacích, jako je ředění kyseliny sírové, mezi{0}}chlazení kontaktního zařízení nebo jednotky pro koncentraci kyseliny, jsou grafitové výměníky tepla obvykle jediným praktickým nekovovým řešením. Mají velkou tepelnou vodivost a umožňují kompaktní design. Jejich odolnost proti korozi je stabilní po léta používání.

Kyselina chlorovodíková, organicky kontaminovaná
Kyselina chlorovodíková je velmi korozivní pro většinu kovů v jakémkoli množství. Grafit i PTFE jsou dobře snášeny čistou HCl. Pokud však kyselina obsahuje organické nečistoty, jako jsou chlorovaná rozpouštědla, oleje nebo vedlejší produkty reakce, je často výhodnou volbou grafit.

Grafit odolává HCl až do jeho bodu varu (110 stupňů pro azeotropní sílu) a není ovlivněn stopami organických látek. PTFE rovněž odolává těmto organickým látkám, ale nevýhodou je nižší tepelná vodivost PTFE. Pro daný provoz je teplosměnná plocha PTFE výměníku mnohem větší. Tam, kde procesní kapalina obsahuje lepkavé organické látky, zvyšuje delší délka trubice a větší plášť jednotky PTFE pravděpodobnost znečištění a obtížnost čištění. Grafit je nabízen ve formě kompaktních bloků nebo skořepin-a{6}}trubic, což minimalizuje dobu zdržení a povrchovou plochu pro nanášení.

V praxi pro HCl rozvody se střední až vysokou tepelnou zátěží nabízí grafit menší, citlivější výměník, který se snadněji čistí a udržuje.

Služby vyžadující vysokou rychlost přenosu tepla
Grafit má tepelnou vodivost 80–120 W/m·K, což je několik setkrát více než u PTFE (0,25 W/m·K). Grafit je materiálem volby tam, kde jsou kritické kompaktnost a velká tepelná účinnost. Přínos je maximální v:

Chlazení nebo ohřev kapaliny s vysokým{0}průtokem - Celkový koeficient přestupu tepla pro grafitový kapalinový-kapalinový výměník je běžně 600–1200 W/m2·K, zatímco pro PTFE je to 200–400 W/m2·K. Rozdíl je v tom, že grafitová jednotka může být 2 až 5krát menší pro stejné zatížení.

Kondenzace korozivních par - Ke kondenzační činnosti jsou vyžadovány vysoké koeficienty bočního filmu trubice-. Nízká vodivost PTFE je vážnou překážkou v důsledku filmového odporu kondenzující kapaliny. Grafit účinně kondenzuje, často na méně než jedné třetině plochy požadované pro jednotku PTFE.

Rychlý dávkový ohřev nebo chlazení - U dávkových operací, kde je rozhodující doba cyklu, umožňuje nízká tepelná hmotnost a vysoká tepelná vodivost grafitu rychlý nárůst teploty. Pomalá odezva PTFE také přispívá k době cyklu.

Kompaktnost grafitu je rozhodujícím faktorem v aplikacích, kde je prostor na prvním místě, jako jsou skluzy chemických reaktorů, farmaceutické čisté prostory nebo modernizace stávajících budov.

Když je PTFE lepší než grafit (Potvrzení)
Každé spravedlivé srovnání musí uznat služby, pro které je PTFE lepší. PTFE je lepší než grafit níže:

Servis Proč byste si měli vybrat PTFE
Silné oxidační kyseliny (např. koncentrovaná kyselina dusičná, kyselina chromová) Za oxidačních okolností je impregnace pryskyřice napadena, což způsobuje ztrátu odolnosti proti korozi v nepropustném grafitu. PTFE v podstatě není -oxidující.
Horké silné žíraviny (např. . 50% NaOH nad 100 stupňů) Horké alkálie napadají grafit. PTFE odolává žíravinám až do svých teplotních limitů.
Oleum (dýmavá kyselina sírová obsahující volný SO₃)Grafit reaguje s volným SO 3 . PTFE je stabilní.
Systémy s vysokými vibracemi nebo vodními rázyGrafit je křehký a proto praská. PTFE je flexibilní, takže snáší mechanické otřesy.
Velké nebo abrazivní látky v kapalinách Grafitové průchody se ucpávají nebo degradují. PTFE trubice se mohou ohýbat a procházet částicemi.
Grafit bude reagovat s oleem, horkými silnými žíravinami nebo oxidačními kyselinami, např. koncentrovanou dusičnou. Pro tyto služby by měl být zkoumán PTFE nebo jiné materiály (např. tantal, karbid křemíku).

Souhrnná tabulka: Pokyny pro rozhodování
Stručný průvodce výběrem grafitu nebo PTFE pro chemické použití je uveden v tabulce níže:

Chemický provoz Vlastnosti grafitu PTFE Přednostní materiály
Horká H2SO4 (70-98%, 80-200oC) Vynikající Omezená teplota