Nebezpečí údržby
Ocelové výměníky tepla-se sklem spolehlivě slouží v korozivním chemickém provozu, když nejsou rušeny. Skleněný povlak, typicky 0,8-2,0 mm silný, poskytuje chemickou odolnost blížící se odolnosti PTFE. Ocelový substrát poskytuje strukturální pevnost. Tato kombinace je průmyslovým standardem po celá desetiletí.
Chyba zabezpečení se objeví během údržby. Upadlý klíč, špatně zarovnaná příruba trubky, nástroj ponechaný v trysce-cokoli z nich může odštípnout nebo prasknout skleněné obložení. Jakmile je sklo poškozeno, ocel pod ním je vystavena procesní chemikálii. Koroze začíná na defektu a šíří se pod sklem, nakonec způsobí selhání obložení a perforaci ocelového pláště.
Oprava poškozeného skleněného obložení vyžaduje, aby bylo zařízení vyřazeno z provozu, odesláno do specializovaného zařízení, odstraněno, znovu skloněno a vypáleno v peci. Proces trvá týdny až měsíce. Cena se blíží ceně nové jednotky. Výroba je na dobu přerušena.
Mechanismus poškození skla
Sklo je křehký materiál s vysokou pevností v tlaku, ale nízkou pevností v tahu. Náraz tvrdého předmětu vytváří v místě kontaktu lokalizované tahové napětí. Pokud toto napětí překročí pevnost skla v tahu, šíří se kónický zlom-hertzovský kužel-z místa nárazu přes tloušťku povlaku.
Poškození není vždy hned vidět. Malý náraz může vytvořit mikro-trhliny, které neproniknou celou tloušťkou povlaku. Sklo vypadá neporušené. Během následujících tepelných cyklů se tyto mikro-trhliny šíří pomalu. Měsíce po údržbové akci náhle selže obložení na dříve poškozeném místě. Selhání vypadá spontánně, ale bylo iniciováno dřívějším nárazem.
Jiskrová zkouška může odhalit některé vady skla, ale mikro-trhliny pod povrchem je obtížné spolehlivě identifikovat. První známkou poškození může být neočekávaná kontaminace železem v procesním proudu nebo únik páry dírkou v ocelovém plášti.
Tabulka 1: Porovnání rizika poškození při údržbě ve službě chemického zpracování
| Posouzení poškození | Sklo-lemovaná ocel | PTFE |
|---|---|---|
| Reakce na náraz nástroje | Křehký lom; tříska nebo prasklina | Elastická deformace; žádné poškození |
| Reakce na namáhání vychýlením potrubí | Praskání na čele příruby | Flexibilní ubytování |
| Odhalitelnost poškození po nárazu | Může být neviditelný (mikro-trhliny) | Viditelná deformace (zřídka poškozené) |
| Způsob opravy | Tovární reglass; týdny prostojů | Polní zástrčka nebo výměna trubice; hodiny prostojů |
| Cena opravy (relativní) | 50–80 % ceny nového vybavení | < 10% of new equipment cost |
| Ztráta výroby během opravy | Týdny až měsíce | Hodiny až dny |
| Nebezpečí nezjištěného poškození | Střední (zpožděné selhání) | Velmi nízká (žádný režim křehkého selhání) |
| Omezení přístupu personálu údržby | Přísná kontrola nářadí; polstrované povrchy | Standardní průmyslové postupy |
PTFE: Elastická odezva na náraz
PTFE reaguje na náraz pružnou a plastickou deformací, nikoli křehkým lomem. Upadlý nástroj může promáčknout nebo dočasně zdeformovat PTFE trubici, ale nepopraská ji. Materiál se lokálně podvolí a absorbuje energii nárazu. Deformovanou oblast lze zkontrolovat vizuálně. Pokud je deformace závažná, lze postiženou část trubky vyměnit na místě.
Tato tolerance poškození zjednodušuje údržbu. Personál nevyžaduje speciální školení pro práci v blízkosti PTFE výměníků tepla. Nástroje nevyžadují speciální vycpávky ani šňůrky. Riziko katastrofálního poškození v důsledku jednoduché chyby údržby je v podstatě eliminováno.
Opravitelnost PTFE v terénu je významnou provozní výhodou. Poškozený výměník-skleněný výměník musí opustit závod k opravě. Poškozenou PTFE trubici lze ucpat na sběrači a obnovit zbývající trubice do provozu během několika hodin. Zanesená trubka mírně snižuje kapacitu, ale výroba pokračuje. Trvalou výměnu poškozené trubky nebo celého svazku lze naplánovat při nejbližší plánované odstávce.
Porovnání přenosu tepla a chemické odolnosti
Ocel položená sklem má tepelnou vodivost přibližně 1,0-1,2 W/m·K kombinovanou skleněnou a ocelovou stěnou. To je vyšší než u PTFE 0,25 W/m·K. Výměníky se sklem přenášejí teplo efektivněji pro danou plochu.
PTFE kompenzuje pomocí tenké{0}}trubice a větší povrchové plochy. Chemická odolnost obou materiálů pokrývá podobné rozsahy, přičemž PTFE má o něco širší kompatibilitu včetně kyseliny fluorovodíkové a horkých koncentrovaných alkálií, které napadají sklo.
Výběr mezi sklem-potaženou ocelí a PTFE často závisí na faktorech mimo tepelný výkon: prostředí údržby, riziko mechanického poškození, možnosti opravy a tolerance pro přerušení výroby.
Shrnutí
Tepelné výměníky z PTFE eliminují riziko poškození způsobeného mechanickým nárazem, které je spojeno s ocelovými jednotkami obloženými sklem- během údržby. Elastická-duktilní odezva PTFE na náraz zabraňuje křehkému lomu, který ohrožuje skleněné obložení. Poškození způsobené spadlými nástroji nebo nesprávně zarovnanými spoji, pokud k němu dojde, je viditelné, opravitelné v terénu-a nepřeroste v katastrofické selhání týdny po události údržby.
Snížení rizika údržby se promítá do kratších časů oprav, nižších nákladů na opravy a větší dostupnosti výroby. Zatímco ocel potažená sklem- nabízí vyšší tepelnou vodivost, odolnost PTFE vůči poškození a opravitelnost v terénu z něj činí volbu s nižším-rizikem v prostředí chemického zpracování, kde činnosti údržby vytvářejí neustálá nebezpečí dopadu.
Technická analýza pro výběr ocelových tepelných výměníků s PTFE vs. sklem-v konkrétních aplikacích chemického zpracování je k dispozici po předložení procesní chemie, provozní teploty a tlaku, popisu prostředí údržby a aktuální historie poškození zařízení.
