Το πρόβλημα της καταστροφής των προσθέτων
Τα λουτρά όξινου χαλκού περιέχουν οργανικά πρόσθετα-λευκαντικά, ισοπεδωτικά και διαβρεκτικά-τα οποία είναι απαραίτητα για την παραγωγή λειών, φωτεινών ιζημάτων. Αυτά τα πρόσθετα είναι θερμικά ευαίσθητα. Η αποδόμησή τους επιταχύνεται γρήγορα πάνω από 50 βαθμούς. Ωστόσο, το θερμαινόμενο πηνίο εμβάπτισης με ατμό-που διατηρεί το λουτρό στους 25-30 βαθμούς έχει θερμοκρασία τοιχώματος σωλήνα πολύ υψηλότερη-συνήθως 80-100 βαθμούς για ένα μεταλλικό πηνίο.
Κάθε λίτρο λουτρού που κυκλοφορεί πέρα από την επιφάνεια του θερμού μεταλλικού πηνίου υφίσταται έναν θερμικό παλμό που καταστρέφει ένα κλάσμα της περιεκτικότητάς του σε πρόσθετα. Τα πρόσθετα αποσυντίθενται σε ελαιώδη υπολείμματα που μολύνουν το λουτρό και πρέπει να αφαιρεθούν με επεξεργασία με άνθρακα. Η συνεχής καταστροφή απαιτεί συνεχή αναπλήρωση προσθέτων, αυξάνοντας το χημικό κόστος και δημιουργώντας βάρος συντήρησης.
Ένας εναλλάκτης θερμότητας PTFE λειτουργεί με σημαντικά χαμηλότερη θερμοκρασία εξωτερικού τοιχώματος από έναν μεταλλικό εναλλάκτη στην ίδια πίεση ατμού. Η χαμηλότερη θερμοκρασία τοιχώματος μειώνει τον ρυθμό θερμικής αποσύνθεσης των προσθέτων, παρατείνοντας τη διάρκεια ζωής του πρόσθετου και μειώνοντας την κατανάλωση χημικών.
Η διαφορά θερμοκρασίας τοίχου
Η θερμοκρασία εξωτερικού τοιχώματος ενός θερμαινόμενου πηνίου εμβάπτισης με ατμό-καθορίζεται από τη θερμοκρασία κορεσμού ατμού, τον συντελεστή μεταφοράς θερμότητας στην πλευρά της διεργασίας και τη θερμική αγωγιμότητα του τοιχώματος του σωλήνα. Σε ένα μεταλλικό πηνίο, η θερμική αντίσταση του τοιχώματος του σωλήνα είναι αμελητέα. Η θερμοκρασία της εξωτερικής επιφάνειας πλησιάζει την εσωτερική θερμοκρασία ατμού, μετριασμένη μόνο από τον συντελεστή πλευρικής μεμβράνης διεργασίας-. Για ατμό 3 barg στους 143 βαθμούς σε λουτρό οξέος χαλκού στους 25 βαθμούς, η θερμοκρασία του εξωτερικού τοιχώματος του μεταλλικού σωλήνα είναι περίπου 80-95 βαθμούς.
Σε ένα πηνίο PTFE, η θερμική αντίσταση του τοιχώματος του σωλήνα είναι σημαντική. Η θερμοκρασία πέφτει κατά 20-30 μοίρες στον τοίχο PTFE 1,0 mm. Η θερμοκρασία εξωτερικής επιφάνειας για την ίδια πίεση ατμού και συνθήκες μπάνιου είναι περίπου 55-65 μοίρες - μείωση 20-35 μοιρών από το μεταλλικό ισοδύναμο.
Αυτή η μείωση 20-35 μοιρών τοποθετεί τη θερμοκρασία του τοιχώματος PTFE πολύ πιο κοντά στη θερμοκρασία του λουτρού και πιο μακριά από το όριο υποβάθμισης του πρόσθετου. Ο ρυθμός καταστροφής του θερμικού πρόσθετου, που ακολουθεί την κινητική του Arrhenius με ενέργεια ενεργοποίησης περίπου 50-80 kJ/mol, μειώνεται κατά 50-80% σε σύγκριση με το μεταλλικό πηνίο.
| Θερμική παράμετρος | Πηνίο από ανοξείδωτο χάλυβα | Πηνίο τιτανίου | Εναλλάκτης θερμότητας PTFE |
|---|---|---|---|
| Θερμοκρασία κορεσμού ατμού στα 3 barg (βαθμοί) | 143 | 143 | 143 |
| Θερμική αγωγιμότητα τοιχώματος σωλήνα (W/m·K) | 16 | 22 | 0.25 |
| Πτώση θερμοκρασίας στο τοίχωμα του σωλήνα (βαθμός) | < 2 | < 1 | 20-30 |
| Θερμοκρασία εξωτερικού τοίχου (βαθμός) | 80-95 | 85-98 | 55-65 |
| Σχετικός ρυθμός αποικοδόμησης προσθέτων | 1.0 (βασική γραμμή) | 0.9-1.1 | 0.2-0.5 |
| Ετήσια κατανάλωση λαμπρυντικού (σχετική) | 1.0 | 0.95 | 0.4-0.6 |
Η πρόσθετη παράταση ζωής
Ο μειωμένος ρυθμός αποικοδόμησης προσθέτων παρατείνει τη διάρκεια ζωής κάθε προσθήκης λαμπρυντικού και ισοπεδωτή. Οι συγκεντρώσεις των προσθέτων στο λουτρό παραμένουν πιο σταθερές με την πάροδο του χρόνου. Η συχνότητα της επεξεργασίας με άνθρακα για την απομάκρυνση των προϊόντων αποσύνθεσης μειώνεται. Το λουτρό λειτουργεί πιο κοντά στη βέλτιστη ισορροπία προσθέτων για μεγαλύτερο κλάσμα της ζωής του.
Το οικονομικό όφελος περιλαμβάνει μειωμένες αγορές πρόσθετων-συνήθως το μεγαλύτερο χημικό κόστος σε όξινη χαλκό επίστρωση-και μειωμένο κόστος επεξεργασίας άνθρακα. Για μια γραμμή όξινης επιμετάλλωσης χαλκού υψηλού-όγκου, η ετήσια μείωση του χημικού κόστους από τη μετατροπή PTFE μπορεί να υπερβαίνει τα 15.000-30.000 $ ανά δεξαμενή.
Το όφελος της διαδικασίας είναι εξίσου σημαντικό. Οι πιο σταθερές συγκεντρώσεις προσθέτων παράγουν πιο σταθερές ιδιότητες εναπόθεσης-φωτεινότητα, ολκιμότητα και ισοπέδωση. Η μείωση της συσσώρευσης του προϊόντος αποσύνθεσης μειώνει τον κίνδυνο ελαττωμάτων κατάθεσης που προκαλούν απόρριψη και εκ νέου επεξεργασία.
Η μείωση του υποπροϊόντος
Όταν τα οργανικά πρόσθετα αποσυντίθενται σε μια καυτή μεταλλική επιφάνεια, τα προϊόντα αποσύνθεσης περιλαμβάνουν ελαιώδη υπολείμματα, οργανικά οξέα και πολυμερή είδη. Αυτά τα υποπροϊόντα παρεμβαίνουν στη διαδικασία επιμετάλλωσης. Τα ελαιώδη υπολείμματα σχηματίζουν μια επιφανειακή μεμβράνη που προκαλεί κοιλώματα. Τα οργανικά οξέα μετατοπίζουν το pH του μπάνιου. Τα πολυμερή είδη ενσωματώνονται στο κοίτασμα, μειώνοντας την ολκιμότητα.
Η χαμηλότερη θερμοκρασία τοιχώματος του PTFE όχι μόνο μειώνει τη συνολική ποσότητα των προϊόντων αποσύνθεσης αλλά και μετατοπίζει την οδό αποσύνθεσης. Σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, τα πρόσθετα υφίστανται λιγότερο πλήρη αποσύνθεση, παράγοντας λιγότερα από τα πιο επιβλαβή υποπροϊόντα. Τα προϊόντα αποσύνθεσης που σχηματίζονται είναι πιο πιθανό να είναι πτητικά και να διαφεύγουν από το λουτρό, αντί να συσσωρεύονται ως μη-πτητικά υπολείμματα.
Περίληψη
Ένας εναλλάκτης θερμότητας PTFE μειώνει τη θερμική αποικοδόμηση των οργανικών πρόσθετων στην όξινη χαλκό επιμετάλλωση λειτουργώντας με θερμοκρασία εξωτερικού τοιχώματος 20-35 βαθμούς χαμηλότερη από ένα μεταλλικό ισοδύναμο. Η χαμηλότερη θερμοκρασία τοιχώματος, συνέπεια της θερμικής αντίστασης του PTFE, μειώνει τον ρυθμό αποσύνθεσης των προσθέτων κατά 50-80%. Η κατανάλωση προσθέτων μειώνεται, η συχνότητα επεξεργασίας άνθρακα μειώνεται και η ποιότητα των αποθεμάτων γίνεται πιο συνεπής. Η ετήσια εξοικονόμηση χημικού κόστους από την εκτεταμένη διάρκεια ζωής των προσθέτων είναι ένα σημαντικό συστατικό της επιχειρηματικής υπόθεσης μετατροπής PTFE.
Διατίθεται τεχνική υποστήριξη για την προδιαγραφή εναλλάκτη θερμότητας PTFE σε λουτρά επιμετάλλωσης ευαίσθητων σε πρόσθετα-με την υποβολή της χημείας του μπάνιου, της θερμοκρασίας λειτουργίας, των τρεχόντων ρυθμών κατανάλωσης προσθέτων και της πίεσης ατμού.
