При ферментация на храни, фармацевтичен синтез и цялостно химическо третиране на отпадъчни води, технологичната течност често съдържа смесени корозивни вещества, включително органична киселина, слаби основи, хлоридни йони и следи от йони на тежки метали. Широко избрани са две основни решения за анти{1}}нагряване от корозия: напълно покрити с PFA електрически нагревателни тръби и индустриални нагревателни тръби от чист титан. Техният експлоатационен живот, приложим среден диапазон, ефективност на топлопренос и разходи за поддръжка се различават значително при еднакви смесени корозивни условия. Необходимо е да се сравнят техните предимства в производителността и механизмите за повреда, за да се реализира научен подбор на материали въз основа на действителните производствени условия на работа.
1. Анти{1}}корозионни характеристики и приложим среден обхват
Нагревателни тръби от чист титан
Предимства: Отлична толерантност към висока-концентрация на органична киселина, неутрален/хлориден солен разтвор, слаба основа, алтернативно киселинно-основно CIP почистване. Пасивният филм TiO₂ може да се само-възстановява с разтворен кислород; без риск от отлепване на покритието. Устойчив на галванично корозионно замърсяване с утайки при условия на леки тежки метални йони.
Ограничения: Не издържа на среда, съдържаща флуоридни йони; кипяща висока{0}}концентрация на силна основа ще причини необратимо ецване на матрицата; дългосрочната- среда с ниско съдържание на разтворен кислород води до увреждане на пасивния филм.
Срок на експлоатация при стандартна смесена органична киселина + хлоридна среда: 3–5 години при нормална поддръжка.
Напълно покрити с PFA нагревателни тръби
Предимства: Пълна химическа инертност, устойчивост на почти всички киселини, основи, соли, дори ниска-концентрация на флуоридни среди. Няма риск от галванична корозия, независимо от съответстващите метални опори. Няма риск от водородна крехкост по време на киселинно ецване.
Ограничения: Флуоропластовото покритие е не-проводим органичен слой с лоша термична стабилност. Дългосрочната непрекъсната работна температура не може да надвишава 120 градуса; термичните цикли и механичните въздействия лесно причиняват пукнатини на покритието, дупки или лющене. След като покритието е повредено, вътрешният стоманен субстрат корозира и се перфорира бързо в рамките на седмици.
Срок на експлоатация при стандартна смесена среда от органична киселина + хлорид: 1,5–2,5 години без механична абразия; по-малко от 1 година, ако има удар на частици от течност или чести сблъсъци при разглобяване.
2. Разлика в ефективността на топлопреминаване
PFA покритието има изключително ниска топлопроводимост, образувайки допълнителен термоустойчив слой върху повърхността на тръбата. При същата мощност на нагряване и средна температура работната температура на сърцевината на тръбата на PFA нагревателите е с 20–40 градуса по-висока от тази на тръбите от чист титан. Високата температура в сърцевината ускорява стареенето на вътрешния електрически проводник, съкращавайки експлоатационния живот на нагревателните елементи. Междувременно дебелият флуоропластичен слой лесно причинява локално замърсяване от прегряване и намалява ефективността на топлообмена. Металната стена от чист титан има висока топлопроводимост, равномерна температура на повърхността, ниска тенденция за образуване на котлен камък, стабилна производителност на топлопренос след дългосрочна-работа.
3. Устойчивост на механични повреди при транспортиране, монтаж и експлоатация
Тръба от чист титан: Метална матрица с добра пластичност. Малките повърхностни драскотини могат да бъдат поправени чрез ре-пасивиране; лека деформация при сблъсък няма да доведе до незабавна повреда на теча. Абразията на частиците причинява само изтъняване на повърхностния филм без бързо проникване.
Тръба с PFA покритие: Покритието е крехко. Всяко силно надраскване, удар, триене или удар с частици под високо{1}}налягане ще доведе до невидими дупки. Дори малки дефекти на покритието позволяват на корозивната среда да влезе в контакт с вътрешната основа от въглеродна стомана и да предизвика бърза перфорация на ръжда. Острите ръбове на скобите, стоманените инструменти и седиментните частици стават източници на увреждане на покритието.
4. Разходи за поддръжка и осъществимост на ремонта
Нагревателни тръби от чист титан: Локалните повреди на пасивния филм могат да бъдат поправени чрез полиране + химическо ре-пасивиране; лека загуба на дебелина на стената изисква само редовно откриване на дебелината. Местните вдлъбнатини по заваръчните шевове могат да бъдат поправени чрез заваряване и ре-пасивиране. Подлежащи на цялостен ремонт, ниски-разходи за подмяна в дългосрочен план.
Нагревателни тръби с покритие от PFA: След като се появят пукнатини, дупки или отлепване на покритието, локалният ремонт не може да постигне пълно запечатване. Цялата отоплителна тръба трябва да се смени директно, няма ефективна -схема за поддръжка на място. Честата подмяна води до по-високи общи оперативни разходи.
5. Специални критерии за избор на работни условия
Среда, съдържаща флуоридни йони, кипяща силна основа: Дайте приоритет на епруветките с PFA покритие; титаниевите тръби страдат от силно ецване и не могат да се използват.
High temperature continuous operation (>100 градуса), често нагряване-термични цикли на изключване, среда с суспензия от частици: Дайте приоритет на тръбите от чист титан; PFA покритието е склонно към напукване и проливане.
Хранителна/фармацевтична дългосрочна-ферментация на партиди с обикновена киселинна-база CIP: Чистият титан има по-дълъг експлоатационен цикъл и стабилен пренос на топлина.
Краткосрочна-ниско{1}}температурна партидна реакция, съдържаща следи от флуорид: Тръбите с PFA покритие са по-икономични за проекти с кратък{2}}цикъл.
表格
| Измерение на оценката | Нагревателна тръба от чист титан | Напълно покрита с PFA нагревателна тръба |
|---|---|---|
| Смесена органична киселина и хлориден анти{0}}корозионен живот | 3–5 години със стандартна поддръжка | 1,5–2,5 години, лесно повреден от абразия |
| Флуорид{0}}съдържаща средна адаптивност | Не е устойчив на ецване с флуорид | Напълно инертен срещу флуорни йони |
| Максимална дългосрочна-работна температура | До 200 градуса | Само стабилен По-малко или равно на 120 градуса |
| Топлопроводимост и ефективност на топлообмен | Висока, равномерна температура на повърхността на тръбата | Ниско, голямо термично съпротивление, лесно локално прегряване |
| Устойчивост на механично въздействие и износване на частици | Плав метал, драскотини поправими | Крехко покритие, малки повреди водят до бърза корозия на субстрата |
| Поддръжка и ремонт при повреда | Възможност за локално полиране и ре{0}}пасивиране | Повредата на покритието не може да бъде поправена, необходима е подмяна на цялата тръба |
| Риск от галванична корозия с различни метални опори | Съществува риск без PTFE изолация | Нулев риск от галванична корозия |
Кратко резюме
Нагревателните тръби от чист титан имат по-дълъг експлоатационен живот, по-добро представяне на топлината и по-силна механична устойчивост в среда без флуорид-с високо-смесени киселини-хлорид, с поправими повърхностни дефекти и по-ниски-разходи за поддръжка. Напълно покрити с PFA нагревателни тръби са незаменими само за системи, съдържащи флуорид или силно кипяща основа, но ограничени от устойчивост на ниска температура и крехко покритие, общият им цикъл на обслужване е много по-кратък от титаниевите тръби в конвенционална ферментация и химически смесени корозивни среди.
