Упорито бяло покритие
PTFE топлообменник в химически процес развива твърдо, бяло, кристално покритие върху повърхностите на тръбите. Покритието е устойчиво на отстраняване от солна киселина, азотна киселина и натриев хидроксид-стандартните почистващи химикали за органични и метални котли. Механичното изстъргване е трудно и има риск от повреда на PTFE тръбите. Покритието намалява преноса на топлина и трябва да се отстрани, но обичайните химически методи са неефективни.
Устойчивостта както на киселинно, така и на алкално почистване показва, че утайката не е нито метален хидроксид (който би се разтворил в киселина), нито органичен остатък (който би се разтворил в алкали). Вероятните кандидати са силициев диоксид (SiO₂), калциев флуорид (CaF₂) или разграден PTFE повърхностен слой. Правилното идентифициране на депозита е от съществено значение за избора на ефективен метод за отстраняване.
Идентификация на депозита
Малка проба от отлаганията се събира чрез внимателно изстъргване на повърхността на тръбата с пластмасов инструмент, за да се избегне замърсяване на пробата с метал. Пробата се анализира чрез рентгенова флуоресценция или енергийна -дисперсионна рентгенова- спектроскопия за елементен състав и чрез инфрачервена спектроскопия с трансформация на Фурие за органични функционални групи.
Силициевите отлагания изглеждат като твърдо, стъклено бяло покритие. Те се образуват, когато процесният флуид съдържа разтворени силикати-от вода с високо съдържание на силициев диоксид, от разтваряне на стъклени или кварцови компоненти нагоре по течението или от силикат{2}}съдържащи процесни химикали. Силицият е неразтворим в повечето киселини (с изключение на HF) и изисква алкално почистване с натриев хидроксид при повишена температура или механично отстраняване.
Отлагания от калциев флуорид се образуват при процеси, използващи флуороводородна киселина или химикали,-съдържащи флуорид. Калциевите йони от твърда вода или технологични химикали реагират с флуорид, за да образуват неразтворим CaF₂. Депозитът е плътен, бял и устойчив на всички обичайни почистващи химикали. Отстраняването изисква специализиран почистващ агент, като разтвор на алуминиев хлорид, който комплексира флуоридния йон и разтваря отлаганията.
Продуктите от разграждане на повърхността на PTFE могат да изглеждат като бял, прахообразен повърхностен слой. Ако PTFE е бил изложен на температури, приближаващи неговата граница (260 градуса) или на определени реактивни химикали, повърхността може да се разгради, без да се засяга насипният материал. Продуктите на разграждане са смес от флуоровъглеродни съединения с ниско{3}}молекулярно- тегло, които са неразтворими в обикновени разтворители.
| Тип депозит | Външен вид | Разтворимост в киселина | Алкална разтворимост | Ефективен метод за премахване |
|---|---|---|---|---|
| Калциев карбонат | Бяло, тебеширено | Разтворим в HCl | Неразтворим | HCl или сулфаминова киселина |
| Калциев сулфат | Бяло, твърдо | Частично разтворим | Неразтворим | Механично или EDTA хелиране |
| Силициев диоксид (SiO₂) | Бяло до сиво, стъклено | Неразтворим (с изключение на HF) | Разтворим в горещ NaOH | Гореща циркулация на 10% NaOH |
| Калциев флуорид (CaF₂) | Бяло, плътно | Неразтворим | Неразтворим | Разтвор на AlCl3 (комплекси F⁻) |
| Продукти на разграждане на PTFE | Бяло, прахообразно | Неразтворим | Неразтворим | Механично отстраняване; заменете, ако е обширно |
Избор на метод за премахване
За отлагания на силициев диоксид горещ 10% разтвор на натриев хидроксид циркулира през резервоара или се нанася директно върху повърхностите на тръбите. Почистващият разтвор се нагрява до 60-80 градуса, за да се ускори разтварянето. PTFE тръбите не се влияят от каустика при тези температури. Циркулацията за 2-4 часа обикновено премахва силициевия диоксид. Почистващият разтвор се неутрализира преди изхвърляне.
За калциев флуорид се използва 5-10% разтвор на алуминиев хлорид. Алуминиевият йон комплексира флуорида, измествайки равновесието на разтваряне на CaF₂. Почистването се извършва при 50-60 градуса с циркулация 4-8 часа. Алуминиевият хлорид е киселинен, но PTFE го издържа напълно.
За продуктите за разграждане на PTFE, засегнатият повърхностен слой може да бъде отстранен чрез нежна механична абразия с мека пластмасова подложка за почистване. Ако разграждането се разпространи в стената на тръбата, засегнатите тръби трябва да се сменят. Причината за разграждането-прегряване или химическа атака-трябва да бъде идентифицирана и коригирана, за да се предотврати повторение.
Стратегията за превенция
Предотвратяването на образуването на отлагания изисква адресиране на източника на отлагания материал. За силициев диоксид това може да включва подобрено омекотяване на водата, инсталиране на система за обратна осмоза за подхранваща вода или замяна на стъклени или кварцови компоненти нагоре по веригата с PTFE. За калциевия флуорид това може да включва намаляване на съдържанието на калций в процесната вода или отделяне на потоци,-съдържащи флуорид. За разграждането на PTFE, това включва коригиране на температурата или химическото отклонение, което е причинило повърхностното увреждане.
Резюме
Белите кристални отлагания върху PTFE топлообменници, които са устойчиви на стандартно киселинно и алкално почистване, обикновено са силициев диоксид, калциев флуорид или продукти на разграждане на PTFE. Правилната идентификация чрез елементен и FTIR анализ ръководи избора на ефективен метод за отстраняване. Силицият се отстранява с горещ каустик. Калциевият флуорид изисква комплексообразуване с алуминиев хлорид. Продуктите от разграждане на PTFE изискват механично отстраняване и коригиране на първопричината.
Инженерна поддръжка за идентифициране и премахване на отлагания е достъпна при подаване на проби от отлагания, химия на технологичния флуид, история на работните температури и всякакви скорошни промени в процеса.
