Химическому заводу требовалось заменить погружной нагреватель из ПТФЭ в ванне с 25% гидроксидом натрия при температуре 85 градусов. Существующий нагреватель вышел из строя всего через пять месяцев эксплуатации.-ПТФЭ вздулся и треснул по всей обогреваемой секции. Группа технического обслуживания завода заподозрила, что обогреватель не соответствует требованиям и работает на слишком высокой мощности.
Горячая концентрированная щелочь является одним из самых требовательных химических веществ для погружных нагревателей из ПТФЭ. При температуре 85 градусов и концентрации 25% каустик разрушает поверхность полимера за счет дефторирования. Скорость атаки зависит от температуры поверхности. Нагреватель, работающий с высокой плотностью ватт, имеет более высокую температуру поверхности и быстрее изнашивается.
Почему 25% каустика при температуре 85 градусов требует большой площади поверхности
Безопасная плотность мощности для погружного нагревателя из ПТФЭ с содержанием 25% каустика при температуре 85 градусов составляет 0,6–0,8 Вт/см². Выше этого диапазона температура поверхности превышает безопасный предел для полимера, и скорость дефторирования увеличивается.
Низкая плотность мощности означает, что для любой заданной мощности требуется большая площадь поверхности. Для мощности 5 кВт при 0,7 Вт/см² необходимая площадь поверхности составляет 7143 см². Односторонний-обогреватель площадью 500 × 700 мм обеспечивает площадь 3500 см²-, что составляет лишь половину необходимой площади. Двусторонний-обогреватель обеспечивает площадь 7000 см², что близко к требуемому.
| Мощность | Безопасная плотность ватт | Требуемая площадь поверхности | Односторонний-след | Двусторонний-отпечаток |
|---|---|---|---|---|
| 3 кВт | 0,7 Вт/см² | 4286 см² | 500 × 857 мм | 500 × 429 мм |
| 4 кВт | 0,7 Вт/см² | 5714 см² | 500 × 1143 мм | 500 × 571 мм |
| 5 кВт | 0,7 Вт/см² | 7 143 см² | 600 × 1190 мм | 600 × 595 мм |
| 6 кВт | 0,7 Вт/см² | 8 571 см² | 600 × 1429 мм | 600 × 714 мм |
| 8 кВт | 0,7 Вт/см² | 11 429 см² | 800 × 1429 мм | 800 × 714 мм |
Требования к площади поверхности и занимаемой площади для 25% каустика при температуре 85 градусов
Температурный потолок для каустической среды
Температура поверхности является управляющей переменной. Для 25% каустика при температуре 85 градусов температура поверхности не должна превышать 95–100 градусов. Выше этого диапазона скорость дефторирования увеличивается, и ПТФЭ быстро разлагается.
Чтобы поддерживать температуру поверхности ниже 100 градусов, плотность ватт должна быть ограничена до 0,6–0,8 Вт/см² в ваннах с умеренным перемешиванием. В зонах с низким-протоком предел снижается до 0,5–0,6 Вт/см².
Расчет необходимой площади поверхности
Требуемая площадь поверхности зависит от мощности и плотности ватт. Для мощности 5 кВт при 0,7 Вт/см² необходимая площадь поверхности составляет 7143 см². Двусторонний-обогреватель площадью 600 × 595 мм обеспечивает достаточно 7140 см²-.
Если в резервуаре невозможно разместить двусторонний-нагреватель размером 600 × 595 мм, несколько нагревателей меньшего размера, расположенных вокруг резервуара, могут обеспечить необходимую площадь поверхности, сохраняя при этом низкую удельную мощность.
Практические этапы спецификации для работы с горячим щелочем
Начните с концентрации каустика и температуры. Более высокие концентрации и температуры требуют более низкой плотности ватт. Для 25% каустика при 85 градусах плотность ватт не должна превышать 0,7 Вт/см².
Выберите плотность ватт исходя из фактических условий потока в месте расположения нагревателя. В ванне с умеренным перемешиванием достаточно 0,7 Вт/см². В зоне низкого-расхода уменьшите мощность до 0,5–0,6 Вт/см².
Рассчитайте необходимую площадь поверхности, исходя из мощности и плотности ватт. Для режима 5 кВт при 0,7 Вт/см² требуется 7143 см². Если один нагреватель не может обеспечить такую площадь внутри резервуара, рассмотрите возможность использования нескольких нагревателей, расположенных по периметру.
Убедитесь, что температура поверхности нагревателя остается ниже 100 градусов. Если расчетная температура поверхности превышает этот предел, уменьшите плотность мощности или улучшите поток на поверхности нагревателя.
| Каустическая концентрация | Температура | Безопасная плотность ватт | Площадь поверхности для 5 кВт | Ожидаемый срок службы |
|---|---|---|---|---|
| 10% | 60 градусов | 1,2–1,5 Вт/см² | 3333–4167 см² | 4–6 лет |
| 15% | 70 градусов | 1,0–1,2 Вт/см² | 4 167–5 000 см² | 2–4 года |
| 20% | 80 градусов | 0,8–1,0 Вт/см² | 5000–6250 см² | 18–30 месяцев |
| 25% | 85 градусов | 0,6–0,8 Вт/см² | 6 250–8 333 см² | 12–24 месяца |
| 30% | 90 градусов | 0,5–0,7 Вт/см² | 7 143–10 000 см² | 8–18 месяцев |
Требования к безопасной плотности ватт и площади поверхности для работы с щелочью
Когда стандартные обогреватели не могут обеспечить необходимую площадь поверхности
Резервуары с горячим концентрированным каустом, требующие высокой мощности и ограниченным периферийным пространством, часто не могут вместить стандартные погружные нагреватели из ПТФЭ с низкой плотностью мощности, необходимой для химических процессов. Специальная конфигурация погружного нагревателя из ПТФЭ с большой площадью поверхности, низкой плотностью ватт и расположением,-оптимизированным по потоку, устраняет основную причину недостаточной площади поверхности. Для процесса спецификации требуется указать концентрацию щелочи, рабочую температуру, размеры резервуара, условия потока и требуемую мощность. Для объектов с горячими щелочными ваннами этот-подход, ориентированный на конкретную область применения, снижает деградацию покрытия и продлевает срок службы нагревателя.
