सभी फ्लोरोपॉलीमर हीट एक्सचेंजर्स की तुलना फ्लोरोपॉलीमर लाइनिंग्स वाले मेटल एक्सचेंजर्स से कैसे की जाती है?

संक्षारक कर्तव्य के लिए जब दबाव या तापमान ठोस फ्लोरोपॉलीमर की सीमा से अधिक हो जाता है, तो फ्लोरोपॉलीमर के साथ आंतरिक रूप से पंक्तिबद्ध एक धातु हीट एक्सचेंजर एक समझौता है। संपूर्ण फ्लोरोपॉलीमर एक्सचेंजर की तुलना में इस तकनीक की निर्भरता, लागत और प्रदर्शन में बदलाव पर चर्चा की गई है। ये विसंगतियां उन प्रक्रिया इंजीनियरों के लिए बहुत महत्वपूर्ण हैं जो बहुत आक्रामक एसिड, मिश्रित एसिड पिकलिंग लाइनों या चुनौतीपूर्ण रासायनिक रिएक्टरों के लिए गर्मी हस्तांतरण उपकरण डिजाइन करते हैं।

निर्माण के प्रकार: फ़्लोरोपॉलीमर संक्षारण को 2 तरीकों से कैसे रोकें
सभी फ्लोरोपॉलीमर हीट एक्सचेंजर्स पूरी तरह से पीटीएफई (पॉलीटेट्राफ्लुओरोएथिलीन), पीएफए ​​(पेरफ्लुओरोअल्कोक्सी एल्केन) या एफईपी (फ्लोरिनेटेड एथिलीन प्रोपलीन) जैसी फ्लोरोपॉलीमर सामग्री से बने होते हैं। ठोस फ्लोरोपॉलीमर का उपयोग शेल (यदि कोई हो), ट्यूब बंडल, ट्यूब शीट और सभी गीली आंतरिक सतहों के लिए किया जाता है। सबसे आम विन्यास शेल {{3}और -ट्यूब (पीटीएफई या पीएफए ​​टयूबिंग) और विसर्जन कॉइल हैं। कोई भी धातु भाग संक्षारक प्रक्रिया द्रव को नहीं छूता है।

फ़्लोरोपॉलीमर -लाइन्ड मेटल एक्सचेंजर्स में एक धातु का खोल होता है जो कार्बन स्टील, स्टेनलेस स्टील या अन्य मिश्र धातुओं से निर्मित दबाव और ट्यूब शीट को धारण करता है। फिर आंतरिक सतहें जो संक्षारक तरल पदार्थ के संपर्क में होती हैं, उन्हें फ्लोरोपॉलीमर, आमतौर पर पीटीएफई या पीएफए ​​के साथ पंक्तिबद्ध किया जाता है। अस्तर तकनीक:

शीट अस्तर: पीटीएफई शीट को वेल्डेड किया जाता है या धातु सब्सट्रेट से चिपकाया जाता है।

स्प्रे या इलेक्ट्रोस्टैटिक कोटिंग: पतले फ्लोरोपॉलीमर कोटिंग्स लगाए जाते हैं और सिंटर किए जाते हैं।

ढीली परत: धातु के खोल के भीतर स्थित एक हटाने योग्य पीटीएफई जुर्राब।

अनुप्रयोग और लाइनर प्रकार के अनुसार, अस्तर की मोटाई आमतौर पर 0.5 से 1.5 मिलीमीटर होती है।

प्रेशर रेटिंग: लाइन्ड मेटल एक्सचेंजर्स का बड़ा लाभ
दोनों प्रणालियों के बीच सबसे महत्वपूर्ण अंतर उनकी दबाव नियंत्रण क्षमता है।

सभी फ्लोरोपॉलीमर एक्सचेंजर्स का दबाव फ्लोरोपॉलीमर की यांत्रिक शक्ति से ही सीमित होता है। पीटीएफई और पीएफए ​​में कम तन्यता ताकत (आमतौर पर 20-30 एमपीए) होती है और, अधिक गंभीर रूप से, निरंतर भार के तहत रेंगना (ठंडा प्रवाह) दिखाते हैं। उच्च दबाव पर, फ़्लोरोपॉलीमर ख़राब हो जाएगा, जिससे ट्यूब ढह जाएगी, ट्यूब शीट लीक हो जाएगी या शेल फट जाएगा। ऑलफ्लोरोपॉलीमर शेल और -ट्यूब एक्सचेंजर्स का विशिष्ट व्यावहारिक अधिकतम ऑपरेटिंग दबाव फ्लोरोपॉलीमर पक्ष पर 3-5 बार (45-75 पीएसआई) होता है। कुछ विशेष रूप से प्रबलित डिज़ाइन 7 बार तक पहुँचते हैं, हालाँकि ये दुर्लभ हैं।

दूसरी ओर, पंक्तिबद्ध धातु एक्सचेंजर्स, दबाव को नियंत्रित करने के लिए धातु के खोल और ट्यूबशीट पर निर्भर करते हैं। कार्बन स्टील 10 बार, 20 बार या इससे अधिक के दबाव को सुरक्षित रूप से संभाल सकता है, जो केवल डिज़ाइन कोड (जैसे एएसएमई सेक्शन VIII) और फ़्लैंज रेटिंग द्वारा सीमित है। संरचनात्मक अखंडता के लिए फ़्लोरोपॉलीमर लाइनर पर निर्भर नहीं है, यह केवल एक संक्षारण अवरोधक है। रिफाइनरियों, रासायनिक संयंत्रों या उच्च दबाव हाइड्रोक्लोरिक एसिड स्क्रबर्स लाइन्ड एक्सचेंजर्स जैसे उच्च दबाव एसिड सेवा में आम तौर पर एकमात्र गैर-धात्विक विकल्प होते हैं।

तापमान सीमाएँ; महत्वपूर्ण अंतर और समानताएँ
फ़्लुओरोपॉलीमर का अधिकतम निरंतर तापमान सभी फ़्लुओरोपॉलीमर और पंक्तिबद्ध फ़्लुओरोपॉलीमर एक्सचेंजर्स के लिए समान होता है। पीएफए ​​के लिए लगभग 200 डिग्री (392 डिग्री फ़ारेनहाइट) से ऊपर और पीटीएफई के लिए 260 डिग्री (500 डिग्री फ़ारेनहाइट) से ऊपर, पीटीएफई और पीएफए ​​दोनों कम एक्सपोज़र में काफी नरम और रेंगने लगते हैं। लेकिन व्यावहारिक निरंतर सेवा तापमान कम है:

सभी फ्लोरोपॉलीमर एक्सचेंजर्स: आम तौर पर पीटीएफई के लिए 110-120 डिग्री (ट्यूब दबाव अंतर के तहत रेंगने के कारण) और पीएफए ​​के लिए 150-180 डिग्री (दीवार की मोटाई और समर्थन डिजाइन के कारण) तक सीमित है।

पंक्तिबद्ध धातु एक्सचेंजर्स: लाइनर को धातु सब्सट्रेट द्वारा समर्थित किया जाता है, इसलिए व्यापक विरूपण से बचा जाता है। वे अधिक तापमान पर भी काम कर सकते हैं। पीटीएफई -लाइन्ड स्टील एक्सचेंजर्स का उपयोग आम तौर पर 180-200 डिग्री (निरंतर) और छोटी अवधि के लिए 230 डिग्री तक किया जाता है। लाइनर का प्रवेश और धातु से लाइनर का जुड़ाव सीमित तत्व बन जाता है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि ऊंचे तापमान पर सभी फ्लोरोपॉलिमर कुछ गैसों और छोटे अणुओं (जैसे क्लोरीन, हाइड्रोजन क्लोराइड) के लिए बढ़ी हुई पारगम्यता दिखाते हैं। पंक्तिबद्ध एक्सचेंजर्स में धातु संपर्क पर संघनित होने वाले लाइनर के माध्यम से वाष्प के प्रवेश का अतिरिक्त जोखिम होता है जिसके परिणामस्वरूप छिपा हुआ क्षरण हो सकता है।

संक्षारण विश्वसनीयता: समान सुरक्षा या लाइनर विफलता जोखिम
सभी फ्लोरोपॉलीमर एक्सचेंजर्स पूरी गीली सतह पर एक समान, निरंतर संक्षारण प्रतिरोध देते हैं। प्रक्रिया द्रव के संपर्क में आने वाले धातु के कोई सीम, पिनहोल या इंटरफेस नहीं हैं। फ्लोरोपॉलीमर दीवार की मोटाई में एक समान होता है। भले ही सतह छिल गई हो या घिस गई हो, नीचे की सामग्री अभी भी रासायनिक रूप से प्रतिरोधी है। यह डिज़ाइन लाइनर के नीचे "छिपे हुए जंग" के खतरे से बचाता है।

लाइन्ड मेटल एक्सचेंजर्स में कई विफलता परिदृश्य होते हैं जो सभी फ्लोरोपॉलीमर डिज़ाइनों में मौजूद नहीं होते हैं:

अस्तर में पिनहोल या रिक्त स्थान - यहां तक ​​कि बहुत छोटी खामियां (0.1 मिमी से कम) संक्षारक तरल पदार्थ को धातु सब्सट्रेट तक पहुंचने की अनुमति देती हैं। धातु का संक्षारण शुरू होने के बाद संक्षारण उत्पादों से लाइनर में छाले पड़ सकते हैं या डिबॉन्डिंग हो सकती है, जिससे त्वरित विफलता हो सकती है।

लाइनर डीबॉन्डिंग - फ़्लोरोपॉलीमर लाइनर और मेटल सब्सट्रेट के बीच का बंधन कभी भी सही नहीं होता है। थर्मल साइकलिंग अंतर विस्तार को प्रेरित कर सकती है (पीटीएफई स्टील की तुलना में ~7× अधिक फैलता है जैसा कि पिछले अनुभागों में बताया गया है) जिसके कारण लाइनर दीवार से दूर हो सकता है। परिणामी स्थान प्रवेश करने वाले एसिड को फँसा सकता है और स्थानीय हमले का कारण बन सकता है।

पारगम्यता और संघनन - कुछ अम्ल (विशेष रूप से ऊंचे तापमान पर एचसीएल) पतली परत में घुसपैठ करते हैं। यदि धातु का खोल प्रक्रिया पक्ष की तुलना में ठंडा है (जैसा कि अक्सर शीतलन कार्यों में होता है), प्रवेशित एसिड धातु की सतह पर 'अंदर से बाहर' तक संक्षारण पैदा करता है। यह पीटीएफई लाइन्ड स्टील उपकरण में एक सामान्य विफलता मोड है।

सेवा में या स्थापना या रखरखाव के दौरान क्षति - लाइनर को उपकरण द्वारा आसानी से काटा, खरोंच या डेंट किया जा सकता है। एक गहरी खरोंच असफलता की शुरुआत का क्षण हो सकती है।

वास्तव में पंक्तिबद्ध एक्सचेंजर्स के साथ एक बड़ी समस्या यह है कि एक छोटा सा ध्यान देने योग्य पिनहोल कुछ हफ्तों या महीनों के भीतर विनाशकारी पतन का कारण बन सकता है, जबकि एक पूर्ण फ्लोरोपॉलीमर एक्सचेंजर सुरक्षित रूप से संचालन जारी रखने में सक्षम होगा। वैकल्पिक रूप से, एक पेशेवर रूप से निर्मित और उचित रूप से बनाए रखा गया एक्सचेंजर दबाव और तापमान पर कई वर्षों की सेवा दे सकता है जो ठोस फ्लोरोपॉलीमर सिस्टम के साथ संभव नहीं है।

लागत तुलना प्रारंभिक निवेश और जीवन चक्र पर विचार
कम दबाव, कम तापमान वाली नौकरियों के लिए, सभी फ्लोरोपॉलीमर हीट एक्सचेंजर्स का उत्पादन अक्सर सस्ता होता है। सामग्री (पीटीएफई या पीएफए ​​ट्यूब, शीट) आम तौर पर सस्ती लागत वाली होती हैं। निर्माण के लिए फ्लोरोपॉलीमर घटकों की हीट सीलिंग या वेल्डिंग की आवश्यकता होती है।

टयूबिंग वाले मेटल एक्सचेंजर्स का निर्माण अधिक महंगा है। धातु के खोल और ट्यूब शीट को दबाव पोत कोड के लिए बनाया जाना चाहिए और फिर फ्लोरोपॉलीमर के साथ पंक्तिबद्ध किया जाना चाहिए - एक श्रम-गहन प्रक्रिया जिसमें विशेषज्ञ कर्मचारी, गुणवत्ता नियंत्रण (पिनहोल के लिए स्पार्क परीक्षण) और फ्लोरोपॉलीमर शीट की विशेष वेल्डिंग शामिल है। परिणामस्वरूप, एक पंक्तिबद्ध एक्सचेंजर का प्रारंभिक खरीद मूल्य समान हीट ट्रांसफर क्षेत्र के सभी फ्लोरोपॉलीमर एक्सचेंजर से 30-100% अधिक है।

हालाँकि, उच्च दबाव अनुप्रयोगों (उदाहरण के लिए . 10 बार या उच्चतर) के लिए एक पूर्ण -फ्लोरोपॉलीमर एक्सचेंजर बिल्कुल भी व्यावहारिक नहीं हो सकता है। इन उदाहरणों में एकमात्र विकल्प एक लाइन्ड एक्सचेंजर - या एक धातु मिश्र धातु एक्सचेंजर है। फिर लागत की तुलना विदेशी मिश्र धातुओं (टाइटेनियम, टैंटलम, हास्टेलॉय) के मुकाबले पंक्तिबद्ध फ्लोरोपॉलीमर पर जाती है। वह तुलना आम तौर पर पंक्तिबद्ध फ़्लोरोपॉलीमर को एक प्रमुख लागत बचत के रूप में दिखाती है।

सारांश तुलना - सभी के साथ मेटल एक्सचेंजर{{1}फ्लोरोपॉलीमर और फ्लोरोपॉलीमर लाइनिंग की विशेषताएंसभी फ्लोरोपॉलीमर एक्सचेंजरफ्लोरोपॉलीमर{{2}लाइनेड मेटल हीट एक्सचेंजर
विशिष्ट दबाव रेटिंग 3-5 बार (फ़्लोरोपॉलीमर क्रीप द्वारा सीमित) 10-20 बार+ (धातु शैल डिज़ाइन कोड द्वारा प्रतिबंधित)
अधिकतम निरंतर तापमान 110-120 डिग्री (पीटीएफई); 150-180 डिग्री (पीएफए) 180-200 डिग्री (धातु समर्थन के साथ पीटीएफई लाइनर)
संक्षारण प्रतिरोध उत्कृष्ट, निरंतर सुरक्षा, संक्षारण के लिए कोई धातु नहीं, अच्छा लेकिन पिनहोल, प्रदूषण और पारगम्य संक्षारण की संभावना
लाइनर समस्या के मामले में, विफलता मोडन/ए (कोई लाइनर नहीं) तेज धातु संक्षारण संभावित विनाशकारी रिसाव
परीक्षण और निरीक्षण दृश्य और विद्युत निरंतरता (सरल) स्पार्क परीक्षण (पिनहोल पहचान) की आवश्यकता है। बार-बार रीलाइनिंग की आवश्यकता होगी.
कम दबाव वाले कर्तव्यों के लिए पहली लागत कम अधिक (दबाव पोत + अस्तर श्रम)
रखरखाव जोखिम कम; कोई लाइनर प्रतिस्थापन नहीं मध्यम से उच्च; रखरखाव के दौरान लाइनर क्षतिग्रस्त हो सकता है
विशिष्ट अनुप्रयोग इलेक्ट्रोप्लेटिंग को गर्म करना/ठंडा करना, वायुमंडलीय एसिड स्क्रबर, कम दबाव वाले अचार स्नान, उच्च दबाव एचसीएल कूलर, रिफाइनरियों, रासायनिक रिएक्टरों में केंद्रित एसिड के लिए हीट एक्सचेंजर्स।
निर्णय दिशानिर्देश: सही तकनीक का चयन कैसे करें
एक संपूर्ण फ्लोरोपॉलीमर या एक पंक्तिबद्ध धातु एक्सचेंजर का उपयोग करने का निर्णय दबाव और तापमान की आवश्यकता और विफलता जोखिम के स्वीकार्य स्तर पर आधारित होना चाहिए।

एक संपूर्ण -फ्लोरोपॉलीमर हीट एक्सचेंजर चुनें यदि:

ऑपरेटिंग दबाव 5 बार (75 पीएसआई) से कम।

तापमान 120 डिग्री (पीटीएफई) या 180 डिग्री (पीएफए) से नीचे है।

पूर्ण संक्षारण विश्वसनीयता आवश्यक है। कोई पिनहोल या लाइनर विफलता बर्दाश्त नहीं की जाती है।

प्रक्रिया द्रव ऑक्सीकरण एसिड या मिश्रित एसिड है और धातुओं के साथ मामूली संपर्क के परिणामस्वरूप त्वरित विफलता होगी।

कम प्रारंभिक पूंजी लागत की आवश्यकता है।

एक्सचेंजर ऐसे स्थान पर स्थित है जहां रिसाव स्वीकार्य नहीं है (उदाहरण के लिए संवेदनशील उपकरण के ऊपर या साफ-सुथरे वातावरण में)।

फ़्लोरोपॉलीमर अस्तर के साथ धातु हीट एक्सचेंजर का चयन करते समय:

ऑपरेटिंग दबाव 5 बार से ऊपर है और 20 बार या इससे अधिक हो सकता है।

तापमान 200 डिग्री से कम तथा 120 डिग्री से अधिक होता है

प्रक्रिया द्रव पर्याप्त रूप से विशेषता है और इसमें ऐसी प्रजातियां शामिल नहीं हैं जो लाइनर पारगम्यता को बढ़ाती हैं (उदाहरण के लिए गर्म एचसीएल गैस)।

एक कड़ा निरीक्षण और रखरखाव कार्यक्रम है जिसमें लाइनर की आवधिक स्पार्क परीक्षण शामिल है।

विदेशी धातु मिश्र धातु (टाइटेनियम, टैंटलम) बहुत महंगी हैं, इसलिए लाइन्ड स्टील एक लागत प्रभावी विकल्प है।

यदि अनावश्यक सुरक्षा उपकरण स्थापित किए गए हैं (रिसाव का पता लगाना, द्वितीयक रोकथाम) तो लाइनर विफलता की कुछ संभावना की अनुमति है।

पंक्तिबद्ध पीटीएफई एक्सचेंजर्स रिफाइनरियों और बड़ी रासायनिक सुविधाओं जैसे 10 बार और 150 डिग्री पर हाइड्रोक्लोरिक एसिड कूलर की विशिष्ट उच्च दबाव एसिड सेवाओं के लिए एक पारंपरिक समाधान हैं। हालाँकि, अधिकांश लोग लाइनर उल्लंघन की पूर्व चेतावनी देने के लिए रिसाव का पता लगाने वाले उपकरण (लाइनर और शेल के बीच चालकता जांच) स्थापित करते हैं।

निष्कर्ष: विश्वसनीयता और सुरक्षा आवश्यकताएँ चुनाव को निर्देशित करती हैं
अधिकतम संक्षारण निर्भरता सुनिश्चित करने के लिए सभी फ्लोरोपॉलीमर हीट एक्सचेंजर्स धातु को गीले पथ से बाहर रखते हैं। कोई डिबॉन्ड लाइनिंग नहीं, कोई संक्षारण पिनहोल नहीं और टूटने के लिए कोई छिपा हुआ धातु सब्सट्रेट नहीं। लेकिन उनका दबाव और तापमान का दायरा छोटा होता है।

फ़्लोरोपॉलीमर -लाइन्ड मेटल एक्सचेंजर्स को मेटल शेल कंटेन्मेंट के साथ प्रदान किया जाता है जो उच्च दबाव और तापमान पर संचालन की अनुमति देता है। ट्रेडऑफ़ यह है कि यह अधिक जटिल है, इसे शुरू करना अधिक महंगा है, और नए विफलता मोड पेश करता है {{2}पिनहोल, डीबॉन्डिंग, परमीशन {{3}जो सभी फ्लोरोपॉलीमर डिज़ाइनों में मौजूद नहीं होते हैं।

प्रोसेस इंजीनियरों को इन ट्रेडऑफ़ पर सावधानीपूर्वक विचार करना होगा। सभी फ्लोरोपॉलीमर एक्सचेंजर्स आम तौर पर कम दबाव, उच्च विश्वसनीयता अनुप्रयोगों के लिए सबसे अच्छा समाधान हैं। उच्च दबाव, उच्च तापमान वाली नौकरियों के लिए कठोर गुणवत्ता नियंत्रण, निरीक्षण और रिसाव का पता लगाना आवश्यक है, जहां पंक्तिबद्ध फ्लोरोपॉलीमर एकमात्र गैर-धातु विकल्प है। यह मुख्य डिज़ाइन निर्णय सुरक्षा और विश्वसनीयता मानदंडों द्वारा संचालित होना चाहिए, यह सुनिश्चित करते हुए कि चयनित हीट एक्सचेंजर तकनीक रासायनिक प्रक्रिया के विशेष खतरों और परिचालन परिस्थितियों के लिए उपयुक्त है।