Hvernig eru PTFE varmaskiptar notaðir við endurnýjun notaðra sýru til stálsúrsunar?

Súrsun á stáli framleiðir umtalsvert magn af sóun á sýru sem inniheldur uppleyst járn. Nútímaplöntur hlutleysa ekki og farga þessum úrgangi, heldur endurnýja sýruna til endurnotkunar. Sýran sem notuð er er hituð og þétt til að endurheimta sýruna í endurnýjunarferli. Varmaskiptarnir í þessari lykkju verða að geta meðhöndlað heita, óblandaða sýru með háum uppleystum ögnum.

Notað sýruendurnýjunarferli
Við súrsun stáls inniheldur sú sýra sem sóað er, venjulega saltsýra (HCl) eða brennisteinssýra (H2SO4), uppleyst járn og önnur aðskotaefni. Þetta er venjulega endurnýjað og endur-notað í súrsunarferlinu.

HCl endurmyndun: Notuð saltsýra er hituð til að fjarlægja vatn og HCl gas. Gasið er síðan þvegið í nýju vatni til að endurskapa sýruna. Endurnýjunarhitastig HCl er yfirleitt á milli 90-1100C. Hátt hitastig og sýrustig umhverfisins þarfnast sérhæfðra varmaskipta til að tryggja hámarks hitaflutning á sama tíma og tæring er í lágmarki.

H2SO4 endurnýjun: Vatn er gufað upp til að þétta notaða brennisteinssýru og járnsúlfatkristallar eru aðskildir. Ferlið á sér venjulega stað við hitastig á bilinu 150 til 200 gráður á Celsíus, oft þarfnast varanlegra hitaskiptaefna eins og PFA eða há-afkastamikilla málma vegna erfiðra aðstæðna sem um ræðir.

Bæði ferlarnir eru með varmaskipta sem eru mjög mikilvægir til að forhita notaða sýrubirgðina, hita uppgufunartækin og kæla endurheimt sýru. Skiptarnir verða fyrir heitum, óblandaðri sýru- og slípiefnissaltkristöllum, sem gerir efnisval mikilvægt fyrir langtíma notkun og skilvirkni.

Vinnsla varmaskipta
Varmaskiptir eru mikilvægur þáttur í skilvirkri hitauppstreymi úrgangssýru endurnýjunarstöðva. Skiptarnir aðstoða á mörgum mikilvægum sviðum:

Forhitun á notaðri sýru. Notaða sýran er forhituð áður en hún er færð inn í eimingar- eða frásogssúlurnar til að draga úr orkunni sem þarf til uppgufunar eða frásogsaðgerða.

Upphitun uppgufunartækisins: Varmaskiptirinn gefur hitanum sem þarf til að gufa upp vatnið í eyðnu sýrunni, þannig að hægt er að skilja HCl gas eða styrk H₂SO₄.

Kæling á endurheimtu sýrunni. Endurheimt sýra er kæld í öruggt meðhöndlunarhitastig eftir endurnýjun, tilbúið til endurnotkunar í súrsunarferlinu.

Alvarlegar aðstæður þessara nota krefjast þess að varmaskiptin þoli sterkar sýrur við háan hita, til að veita áreiðanlegan varmaflutning og standast óhreinindi af járnsaltkristöllum.

Af hverju við notum PTFE varmaskiptara
Við endurnýjun notaðrar sýru eru PTFE varmaskiptir almennt notaðir vegna frábærrar viðnáms gegn háum styrk og háum hita bæði saltsýru og brennisteinssýru. Helstu ástæður fyrir notkun þeirra eru:

Sýruþol: PTFE er mjög ónæmt fyrir saltsýru og brennisteinssýrum, jafnvel við hitastig allt að 110 gráður. Þetta gerir það hentugt fyrir endurnýjun sýru sem er heitt súrt umhverfi.

Non-Stick Surface: Non{1}}eiginleikar PTFE koma í veg fyrir að járnsölt og aðrar fastar agnir í sýrunni komi í veg fyrir óhreinindi og leyfa skilvirkan hitaflutning og spara viðhaldskostnað.

Slitþol: Þó það sé ekki eins hart og keramikefni er PTFE sveigjanlegt og þolir nokkurt núningi frá járnsaltkristöllum án verulegs niðurbrots. Svo það er hægt að nota það í viðurvist slípiefna.

Þessir kostir gera PTFE varmaskipti að órjúfanlegum hluta af notuðum sýruendurnýjunarkerfi í súrsýringarstöðvum.

Tæknilegir þættir
HCl endurnýjun hitastig: Venjulegt hitastig fyrir HCl endurnýjun er 90-110 gráður, sem er í kringum efri hitastigsmörk PTFE. PFA gæti verið æskilegt fyrir stillingar yfir þessum mörkum vegna yfirburða hitaþols þess.

H₂SO₄ endurnýjunshitastig: Endurnýjun brennisteinssýru getur náð 150-200 gráðum, krefst efna með betra hitaþol eins og PFA eða óvenjulega málma.

Járnsaltkristallar Þegar járnsölt kristallast í eyðnu sýrunni geta þau verið slípandi og valdið sliti á yfirborði varmaskiptisins. PTFE veitir nokkra núningi viðnám, en alvarlegri núningi gæti þurft aðra valkosti, eins og keramik fóðraða skipti.

Hönnunarskýringar:
Endurnýjun sóaðrar sýru með notkun PTFE varmaskipta þarf nægilega mikinn flæðishraða í kerfinu. Þetta hjálpar til við að halda kristöllum af járnsalti í sviflausn í sýrunni og kemur í veg fyrir að þeir setjist inni í rörum varmaskiptisins þar sem þeir gætu skaðað eða skaðað rörin. Góð flæðisstjórnun gerir kerfinu kleift að keyra á skilvirkan hátt og lágmarkar þann tíma sem kerfið er niðri fyrir hreinsun og viðhald.

Samantekt
PTFE-varmaskiptir eru nauðsynlegir í stálsýringu til að gera-orkuhagkvæma sýruendurnýjun kleift. Þau eru ónæm fyrir óhreinindum af járnsöltum og geta lifað af heitum, óblandaðri sýru. Þau eru fullkomin til notkunar í eimingar- og frásogssúlur. PTFE skiptarar veita stöðuga, tæringarþolna varmaflutning, sem tryggja skilvirkt endurnýjunarferli með minni umhverfisáhrifum.

Hagrænir og umhverfislegir kostir endurnýtingar og endurnotkunar úrgangssýru undirstrika nauðsyn þess að velja viðeigandi efni til að hámarka endurnýjunarferlið.