Опасността от поддръжка
Стоманените топлообменници със стъклена{0}} облицовка служат надеждно при корозивна химическа експлоатация, когато не бъдат обезпокоявани. Стъкленото покритие, обикновено с дебелина 0,8-2,0 mm, осигурява химическа устойчивост, близка до тази на PTFE. Стоманеният субстрат осигурява структурна здравина. Комбинацията е индустриален стандарт от десетилетия.
Уязвимостта се появява по време на поддръжката. Изпуснат гаечен ключ, неправилно подравнен фланец на тръбата, инструмент, оставен в дюзата-всичко от тях може да отчупи или напука стъклената облицовка. След като стъклото е повредено, стоманата под него е изложена на химичния процес. Корозията започва от дефекта и се разпространява под стъклото, като в крайна сметка причинява повреда на облицовката и перфорация на стоманената обвивка.
Ремонтът на повредена стъклена облицовка изисква оборудването да бъде извадено от експлоатация, изпратено до специализирано съоръжение, оголено, повторно остъклено и изпечено в пещ. Процесът отнема седмици до месеци. Цената се доближава до тази на нова единица. Производството е прекъснато за времето.
Механизмът за увреждане на стъклото
Стъклото е чуплив материал с висока якост на натиск, но ниска якост на опън. Ударът от твърд предмет създава локализирано напрежение на опън в точката на контакт. Ако това напрежение надхвърли якостта на опън на стъклото, конусовидно счупване-херцов конус-се разпространява от точката на удара през дебелината на покритието.
Повредата не винаги се вижда веднага. Лек удар може да създаде микро-пукнатини, които не проникват в цялата дебелина на покритието. Стъклото изглежда непокътнато. При следващите термични цикли тези микро-пукнатини се разпространяват бавно. Месеци след събитието по поддръжката, облицовката внезапно се проваля на по-рано повреденото място. Провалът изглежда спонтанен, но е иницииран от по-ранния удар.
Тестването с искри може да открие някои дефекти на стъклото, но микро-пукнатините под повърхността са трудни за надеждно идентифициране. Първата индикация за повреда може да бъде неочаквано замърсяване с желязо в технологичния поток или изтичане на пара през отвор в стоманената обвивка.
Таблица 1: Сравнение на риска от повреда при поддръжка в услугата за химическа обработка
| Разглеждане на щети | Стоманена-облицована със стъкло | PTFE |
|---|---|---|
| Реакция на удар с инструмент | Крехко счупване; чип или пукнатина | Еластична деформация; без щети |
| Реакция на стрес от несъосност на тръбата | Напукване на челната страна на фланеца | Гъвкаво настаняване |
| Откриваемост на щети след удар | Може да е невидим (микро-пукнатини) | Видима деформация (рядко повредена) |
| Метод на ремонт | Фабрично рестъкло; седмици престой | Запушалка на място или сменете тръба; часове престой |
| Цена на ремонт (относителна) | 50-80% от цената на новото оборудване | < 10% of new equipment cost |
| Загуба на производство по време на ремонт | Седмици до месеци | Часове до дни |
| Риск от неоткрита повреда | Умерен (забавен отказ) | Много ниска (без режим на чуплива повреда) |
| Ограничения за достъп на персонала по поддръжката | Стриктен контрол на инструмента; подплатени повърхности | Стандартни индустриални практики |
PTFE: Еластична реакция при удар
PTFE реагира на удар чрез еластична и пластична деформация, а не крехко счупване. Изпуснат инструмент може да вдлъбне или временно да деформира PTFE тръба, но няма да я спука. Материалът се поддава локално, абсорбирайки енергията на удара. Деформираната зона може да се провери визуално. Ако деформацията е сериозна, засегнатата тръбна секция може да бъде сменена на място.
Тази толерантност към повреди опростява операциите по поддръжката. Персоналът не изисква специално обучение за работа в близост до PTFE топлообменници. Инструментите не изискват специална подложка или въжета. Рискът от катастрофални щети от проста грешка при поддръжката е по същество елиминиран.
Възможността за ремонт на място на PTFE е значително оперативно предимство. Повреден обменник със стъклена-облицовка трябва да напусне завода за ремонт. Повредена PTFE тръба може да бъде запушена в колектора, като останалите тръби се възстановяват в експлоатация в рамките на часове. Запушената тръба леко намалява капацитета, но производството продължава. Постоянната подмяна на повредената тръба или целия пакет може да бъде планирана при следващото планирано спиране.
Сравнение на топлопреминаване и химическа устойчивост
Стоманата с -облицовка от стъкло има топлопроводимост от приблизително 1,0-1,2 W/m·K през комбинираната стена от стъкло и стомана. Това е по-високо от 0,25 W/m·K на PTFE. Облицованите със стъкло топлообменници пренасят топлината по-ефективно за дадена повърхност.
PTFE компенсира чрез дизайн на тънкостенна-тръба и по-голяма повърхност. Химическата устойчивост на двата материала обхваща подобни диапазони, като PTFE има малко по-широка съвместимост, включително флуороводородна киселина и горещи концентрирани алкали, които атакуват стъклото.
Изборът между стомана със стъклено{0}} покритие и PTFE често зависи от фактори извън термичните характеристики: среда за поддръжка, риск от механични повреди, възможности за ремонт и толерантност за прекъсване на производството.
Резюме
PTFE топлообменниците елиминират риска от повреда от механичен удар, присъщ на облицованите със стъкло стоманени елементи по време на операции по поддръжка. Еластичният-пластичен отговор на PTFE при удар предотвратява крехкото счупване, което компрометира стъклените облицовки. Повредите от изпуснати инструменти или неправилно подравнени връзки, когато възникнат, са видими, -поправими и не се разпространяват в катастрофална повреда седмици след събитието за поддръжка.
Намаляването на риска от поддръжка се изразява в по-кратко време за ремонт, по-ниски разходи за ремонт и по-голяма производствена наличност. Докато покритата със стъкло-стомана предлага по-висока топлопроводимост, толерантността на PTFE към повреди и възможността за ремонт на място го правят изборът с по-нисък-риск в среди за химическа обработка, където дейностите по поддръжка създават постоянни опасности от удар.
Инженерен анализ за избор на топлообменник от PTFE срещу стоманен -облицован топлообменник в специфични приложения за химическа обработка е достъпен при подаване на химия на процеса, работна температура и налягане, описание на средата за поддръжка и текуща история на повредите на оборудването.
