PTFE 熱交換器は、換気の悪いタンク内で液面以上の混合酸蒸気に誤ってさらされた場合、どのように耐えられるのでしょうか?

忘れられた腐食ゾーン

プロセス タンクには 3 つの腐食ゾーンがあります。完全に浸漬されたゾーン、液体上の蒸気空間、気液界面の飛沫ゾーンです。{0}}熱交換器の設計は、プロセス流体の化学的性質、温度、流れの条件など、浸漬ゾーン-にほぼ完全に焦点を当てています。蒸気空間は無害であると想定されます。そうではない。

高温の酸性バスの上では、空気は酸性の霧と水蒸気で飽和しています。より冷たい表面での結露により、濃縮された酸の液滴が生成されます。溶存酸素が制限されている浸漬ゾーンとは異なり、酸素が豊富にあります。-高酸素、凝縮した酸、温度変動の組み合わせにより、浴槽自体よりも腐食性の高い環境が生じます。 -熱交換器の非浸漬部分-蒸気供給配管、凝縮水戻りライン、サポート ブラケット、浸漬コイルの上部セクション-は、浸漬部分は無傷のままですが、外側から腐食します。

PTFE は液相の攻撃に対して影響を受けないのと同じ理由で、気相の酸の攻撃に対して影響を受けません。- 炭素-結合は、液体または蒸気のいずれの酸濃度でも酸化、加水分解、その他の反応を起こすことがありません。

金属の蒸気相-腐食のメカニズム

塩酸または硫酸浴の上の蒸気ゾーンにあるステンレス鋼は、浸漬腐食とは根本的に異なるメカニズムで腐食します。浴中では、金属表面は継続的に濡れ続けます。腐食速度は、液膜を通した反応物質の拡散によって制限されます。蒸気ゾーンでは、結露が形成され蒸発するにつれて、表面は湿潤と乾燥の間を繰り返します。

湿潤段階では、凝縮液に溶けた酸性ミストが不動態皮膜を攻撃します。水が優先的に蒸発し、濃縮された酸の液滴が残るため、凝縮液中の酸の濃度は浴の濃度を超えることがあります。乾燥段階では、酸残留物が結晶化します。結晶は吸湿性です。-次の湿気の多い時期に空気中の水分を吸収し、-結晶の金属界面で濃酸を再形成します-。

湿式-乾式サイクルと濃縮効果により、連続浸漬速度の 2-5 倍の局部腐食速度が発生します。撹拌やワークピースの移動による液滴が断続的に表面を濡らすスプラッシュ ゾーンでは、さらに攻撃性が高くなります。金属製ヒーターが最初に気液界面で故障することが多いのはこのためです。

PTFE 耐性の基礎

PTFE は不動態皮膜に依存しません。その耐食性は分子構造に固有のものです。約 485 kJ/mol の炭素-フッ素結合の解離エネルギーは、蒸気ゾーンに存在する温度 (通常 30 ～ 70 度) での酸縮合反応から得られるエネルギーを超えます。酸分子は、液滴であろうと蒸気の形状であろうと、反応経路を提供しない表面に遭遇します。

PTFE の疎水性は、追加の保護メカニズムを提供します。表面を濡らすのではなく、凝縮した酸の液滴が表面上でビーズになります。これらは、連続的な導電性フィルムを形成するのではなく、個別の液滴として転がり落ちるか蒸発します。金属不動態皮膜を破壊する湿式-乾式サイクルは、破壊する皮膜がないため、PTFE には影響しません。

熱交換器全体-浸漬チューブ、ヘッダー、外部配管接続、サポート フレーム-は PTFE または適切なフッ素ポリマー コンポーネントから製造でき、3 つの腐食ゾーンすべてにわたって完全な耐性を提供します。

ヒーターの寿命に対する実際的な影響

金属ヒーターの蒸気ゾーン腐食は、多くの場合、全体的な耐用年数を決定します。浸漬腐食速度に基づいて 5 年間持続するチタン コイルは、喫水線の外部孔食により 2 ～ 3 年で故障する可能性があります。浸漬部分は検査中に無傷であるように見えるため、この故障は予期せぬものです。外部からの攻撃は液面より上に隠されており、タンクが空になったときにのみ表示されます。

PTFE 交換器には隠れた故障ゾーンはありません。熱交換器のすべての部分は、浸漬されているか露出されているかにかかわらず、同じ化学耐性を備えています。耐用年数は、見逃される外部腐食メカニズムではなく、最も要求の厳しいゾーン-蒸気圧下に浸漬されたセクション-によって決まります。

まとめ

PTFE 熱交換器は、フルオロポリマーの耐腐食性が液相と蒸気相に同等に及ぶため、液面より上の混合酸蒸気にさらされても耐えられます。蒸気ゾーンでの酸の凝縮や乾湿サイクルによる加速的な外部攻撃を受けるステンレス鋼やチタンとは異なり、PTFE は影響を受けません。-交換器全体の-浸漬、蒸気-、および飛沫ゾーン-は同じ化学的不活性度を共有します。

気相腐食を排除すると、金属ヒーターの耐用年数を決定づけることが多い隠れた故障メカニズムが除去されます。 PTFE 交換器には、外部からの攻撃によって機器の寿命が予期せず短くなる可能性がある「忘れられたゾーン」がありません。

換気が不十分または攻撃的な蒸気環境における PTFE 熱交換器仕様のエンジニアリング サポートは、バスの化学薬品、動作温度、タンク換気設計、および現在のヒーターの外部腐食の履歴を提出すると利用できます。