पॉलीप्रोपाइलीन (पीपी) एक्सचेंजर की तापीय चालकता कम तापमान वाली एसिड सेवा में पीटीएफई से कैसे तुलना करती है?

पीटीएफई रासायनिक प्रतिरोध का राजा है और इसलिए ठंड, पतला हाइड्रोक्लोरिक एसिड की धारा को ठंडा करने के लिए डिफ़ॉल्ट विकल्प पीटीएफई हीट एक्सचेंजर हो सकता है। लेकिन PTFE की लागत बहुत अधिक है। पॉलीप्रोपाइलीन (पीपी) एक और वस्तु है, एक कमोडिटी प्लास्टिक जिसकी लागत इस विशेष कम तापमान, गैर ऑक्सीकरण सेवा के लिए बहुत कम होती है। यह तापीय चालकता के लिए समान धीमी निम्न सीमा में है इसलिए यह तापीय वृद्धि नहीं है। पीपी का चुनाव केवल आर्थिक है, जो काफी कम प्रारंभिक लागत के लिए व्यापक तापमान रेंज और सार्वभौमिक रासायनिक सुरक्षा का त्याग करता है।

तापीय चालकता: लगभग पूर्ण मेल
कमरे के तापमान पर पॉलीप्रोपाइलीन (पीपी) की तापीय चालकता लगभग 0.2 W/m·K है। PTFE (पॉलीटेट्राफ्लुओरोएथिलीन) की तापीय चालकता लगभग 0.25 W/m·K से थोड़ी अधिक है। व्यवहार में, यह 20 प्रतिशत अंतर अधिकांश हीट एक्सचेंजर आकार की गणनाओं में बहुत कम प्रभाव डालता है। दोनों धातुओं (उदाहरण के लिए स्टेनलेस स्टील ~15 W/m·K) की तुलना में थर्मल इंसुलेटर हैं। इसलिए, एक पीपी हीट एक्सचेंजर को समान कर्तव्य, द्रव वेग और तापमान के लिए पीटीएफई इकाई के समान ही गर्मी हस्तांतरण सतह क्षेत्र की आवश्यकता होगी। कच्चे तापीय प्रदर्शन के आधार पर पीटीएफई की तुलना में पीपी को चुनने या इसके विपरीत करने का कोई कारण नहीं है।

पीपी बनाम पीटीएफई एक्सचेंजर थर्मल चालकता कम तापमान एसिड अध्ययन का अंतिम निष्कर्ष स्पष्ट है: चयन से थर्मल चालकता नहीं होती है। दोनों सामग्रियां समान निम्न चालकता वर्ग में आती हैं और कोई भी डिज़ाइन परिवर्तन महत्वपूर्ण नहीं है।

पीपी क्यों? आर्थिक मामला
पॉलीप्रोपाइलीन का प्रमुख लाभ यह है कि यह सस्ता है। पीपी एक कमोडिटी थर्मोप्लास्टिक है जो बड़ी मात्रा में उत्पादित होता है। कच्चे माल की लागत आम तौर पर पीटीएफई की तुलना में 5 - 10 गुना कम होती है। पीटीएफई की विशेष सिंटरिंग और संपीड़न मोल्डिंग की तुलना में गर्म गैस वेल्डिंग, एक्सट्रूज़न और इंजेक्शन मोल्डिंग जैसे निर्माण के सस्ते तरीके भी उपलब्ध हैं। एक शेल{6}और{{7}ट्यूब या कॉइल-प्रकार का पीपी हीट एक्सचेंजर उसी आकार के पीटीएफई डिवाइस की एक चौथाई लागत पर बनाया जाता है। कम तापमान पर गैर-आक्रामक एसिड सेवा के लिए यह लागत बचत बड़ी हो सकती है।

तापमान और रसायनों का प्रतिरोध: पीपी की सीमाएँ
पीपी आर्थिक रूप से आकर्षक है लेकिन इसकी कार्यशील खिड़की संकीर्ण है। पॉलीप्रोपाइलीन का उपयोग केवल लगभग 80 डिग्री (176 डिग्री फ़ारेनहाइट) तक के तापमान पर ही लगातार किया जा सकता है। इससे ऊपर के तापमान पर पीपी नरम हो जाता है, और अपनी यांत्रिक शक्ति खो देता है और दबाव में रेंगना शुरू कर देता है। इसके विपरीत, PTFE लगातार 200 डिग्री (392 डिग्री F) पर और रुक-रुक कर 260 डिग्री तक चल सकता है। यह बाधा कम तापमान वाली एसिड सेवा (अर्थात् 60 डिग्री से नीचे) में स्वीकार्य है; फिर भी, किसी भी प्रक्रिया में गड़बड़ी या भाप की सफाई पीपी की सीमा से अधिक हो सकती है।

रासायनिक दृष्टिकोण से पीपी कई तनु अम्ल, क्षार और जलीय नमक घोल के प्रति प्रतिरोधी है। यह शक्तिशाली ऑक्सीकरण एसिड, जैसे केंद्रित नाइट्रिक एसिड, 70% से ऊपर सल्फ्यूरिक एसिड और क्रोमिक एसिड से प्रभावित होता है। यह कई कार्बनिक सॉल्वैंट्स जैसे सुगंधित हाइड्रोकार्बन, क्लोरीनयुक्त सॉल्वैंट्स और कीटोन्स में भी फैलता या घुलता है। हालाँकि, पीटीएफई उच्च तापमान पर पिघली हुई क्षार धातुओं और मौलिक फ्लोरीन को छोड़कर लगभग सभी पदार्थों के लिए प्रतिरोधी है। इसलिए पीपी ठंडे, साफ, गैर ऑक्सीकरण एसिड (उदाहरण के लिए पतला एचसीएल, पतला एच 2 एसओ 4, एसिटिक एसिड) का विशेषज्ञ है। पीटीएफई सामान्य प्रतिरक्षा, उच्च तापमान और सभी के लिए सुरक्षित है।

आगे की तकनीकी बातें
भंगुरता और यूवी संवेदनशीलता
पॉलीप्रोपाइलीन पराबैंगनी (यूवी) प्रकाश के प्रति प्रतिरोधी नहीं है। यदि एक्सचेंजर बाहर या अत्यधिक रोशनी वाले क्षेत्र में स्थित है, तो यूवी एक्सपोज़र से फोटो {{1}ऑक्सीकरण होता है जिससे सतह में दरार पड़ सकती है और प्रभाव शक्ति का नुकसान हो सकता है। पीपी एक्सचेंजर्स को बाहरी उपयोग के लिए यूवी प्रतिरोधी कोटिंग से संरक्षित या स्प्रे किया जाना चाहिए। पीटीएफई प्राकृतिक रूप से यूवी प्रतिरोधी है और धूप में खराब नहीं होगा।

आग प्रतिरोध
पीपी एक ज्वलनशील पदार्थ है, जिसका सीमित ऑक्सीजन सूचकांक (एलओआई) लगभग 18% है। एक बार प्रज्वलित होने के बाद, यह प्रचुर धुएं और पिघले हुए पॉलिमर के साथ आसानी से जल जाता है। अग्नि सुरक्षा मुद्दों में स्प्रिंकलर, अग्नि अवरोधक और विद्युत क्षेत्र वर्गीकरण शामिल हैं। पीटीएफई 95% एलओआई के साथ गैर-ज्वलनशील है, यह दहन का समर्थन नहीं करेगा और लौ स्रोत हटा दिए जाने पर स्वयं बुझ जाएगा। यह पीटीएफई को अग्नि जोखिम वाले क्षेत्रों में सुरक्षित विकल्प बनाता है।

कम तापमान पर यांत्रिक शक्ति
कम तापमान (उदाहरण के लिए 10 डिग्री से नीचे) पर, पीपी अधिक भंगुर हो जाता है, पानी के हथौड़े या बर्फ के निर्माण से क्षति के प्रति अधिक संवेदनशील हो जाता है। पीटीएफई क्रायोजेनिक तापमान (-200 डिग्री) के प्रति मजबूत और लचीला है। ठंडे एसिड सेवाओं जैसे ठंडा पानी या रेफ्रिजेरेटेड ब्राइन के लिए, पीपी एक्सचेंजर्स को सावधानीपूर्वक यांत्रिक झटके से संरक्षित किया जाना चाहिए।

चयन मार्गदर्शन सेवा के लिए सही सामग्री का चयन करना
कम तापमान वाले एसिड के लिए पीपी या पीटीएफई एक्सचेंजर का चुनाव एक थर्मल विकल्प नहीं है, बल्कि केवल एक आर्थिक और रासायनिक अनुकूलता विकल्प है। पीपी का उपयोग कब करें:

एसिड पतला, गैर-ऑक्सीकरणकारी और साफ है (एचसीएल <20%, एच2एसओ4 <50%, एसिटिक एसिड)।

ऑपरेटिंग तापमान 60 डिग्री से नीचे (सुरक्षा मार्जिन 80 डिग्री से नीचे)।

इसमें कोई कार्बनिक विलायक या मजबूत ऑक्सीडेंट नहीं है।

एक्सचेंजर को घर के अंदर या यूवी संरक्षित क्षेत्र में रखा जाता है।

आग का जोखिम कम है या अच्छी तरह से नियंत्रित है।

निम्नतम. ड्राइविंग कारक प्रारंभिक पूंजी लागत है।

इसके लिए PTFE का उपयोग करें:

अम्ल गर्म (80 डिग्री से ऊपर), सांद्रित या ऑक्सीकरण करने वाला (जैसे नाइट्रिक, क्रोमिक या गर्म सल्फ्यूरिक) होता है।

द्रव में आक्रामक कार्बनिक विलायक.

प्रक्रिया में गड़बड़ी थोड़ी देर के लिए पीपी की तापमान सीमा से अधिक हो सकती है।

अग्नि सुरक्षा या यूवी जोखिम एक चिंता का विषय है।

बढ़ी हुई प्रारंभिक लागत लंबी सेवा जीवन और कम रखरखाव द्वारा उचित है।

ठंडे, सौम्य एसिड के लिए सस्ता, कोई बकवास काम करने वाला उपकरण पॉलीप्रोपाइलीन है। अधिक गर्म, जंगली और अधिक अप्रत्याशित रसायन शास्त्र के लिए उच्च {{2}अंत, अजेय योद्धा पीटीएफई है। इनमें से कोई भी हमेशा बेहतर नहीं होता, सही निर्णय पूरी तरह से प्रक्रिया पर निर्भर होता है।

निष्कर्ष: तापीय चालकता निर्धारण कारक नहीं है
कम तापमान वाले एसिड अनुप्रयोग में, पीपी और पीटीएफई की तापीय चालकता इतनी करीब होती है कि हीट एक्सचेंजर का आकार और प्रदर्शन व्यावहारिक रूप से तुलनीय होता है। तो यह रासायनिक अनुकूलता, तापमान प्रतिबंध, सुरक्षा और लागत पर आता है। पीपी एक अच्छी तरह से परिभाषित माइल्ड कूल एसिड सेवा के लिए पर्याप्त लागत बचत और विश्वसनीय सेवा प्रदान करता है। कोई भी अन्य प्लास्टिक किसी भी कठिन, गर्म या आक्रामक रसायन के प्रति पीटीएफई के प्रतिरोध की बराबरी नहीं कर सकता है और इसीलिए इसकी कीमत अधिक है। काम के लिए सबसे अच्छी सामग्री सबसे किफायती है जिस पर निर्भर किया जा सकता है और कम तापमान, गैर ऑक्सीकरण एसिड के लिए, वह सामग्री पॉलीप्रोपाइलीन हो सकती है।