Οι μοναδικοί κίνδυνοι της θέρμανσης χλωριωμένων διαλυτών
Οι χλωριωμένοι διαλύτες-τριχλωροαιθυλένιο, το χλωριούχο μεθυλένιο, το υπερχλωροαιθυλένιο-είναι οι πόροι της απολίπανσης με ατμούς. Διαλύουν βαριά λάδια και λίπη που δεν μπορούν να αγγίξουν τα υδατικά καθαριστικά. Η θέρμανση αυτών των διαλυτών στα σημεία βρασμού τους για την παραγωγή ατμού παρουσιάζει μοναδικές προκλήσεις ασφάλειας που δεν συναντώνται στα υδατικά λουτρά επιμετάλλωσης.
Ο πρωταρχικός κίνδυνος είναι η υδρόλυση διαλύτη. Οι χλωριωμένοι διαλύτες αντιδρούν με το νερό σε υψηλές θερμοκρασίες για να σχηματίσουν υδροχλωρικό οξύ. Αυτό το οξύ προσβάλλει τους μεταλλικούς εναλλάκτες θερμότητας μέσω ταχείας ομοιόμορφης διάβρωσης. Τα προϊόντα διάβρωσης μολύνουν τον διαλύτη. Τα αραιωμένα τοιχώματα του σωλήνα τελικά διαρρέουν ατμό στο διαλύτη, δημιουργώντας ένα επικίνδυνο μείγμα.
Ο δευτερεύων κίνδυνος είναι η ξηρή-πυρκαγιά. Τα επίπεδα διαλυτών στα κάρτερ απολιπαντικών κυμαίνονται καθώς η έλξη-εξαντλεί τη δεξαμενή. Ένας εναλλάκτης θερμότητας που εκτίθεται στιγμιαία πάνω από τη στάθμη του υγρού παρουσιάζει ταχεία άνοδο της θερμοκρασίας. Τα μεταλλικά πηνία μπορούν να φτάσουν σε θερμοκρασίες που αναφλέγουν τους ατμούς του διαλύτη. Οι δείκτες ασφαλείας είναι υψηλότεροι από ό,τι σε οποιαδήποτε υδατική εφαρμογή.
Ο κύκλος διάβρωσης της υδρόλυσης
Οι χλωριωμένοι διαλύτες είναι υγροσκοπικοί. Απορροφούν την ατμοσφαιρική υγρασία κατά τη λειτουργία. Σε θερμοκρασίες βρασμού, το απορροφούμενο νερό υδρολύει τον διαλύτη, απελευθερώνοντας HCl. Οι σταθεροποιητές που προστίθενται από τους κατασκευαστές διαλυτών καθαρίζουν μέρος του HCl, αλλά ο σταθεροποιητής καταναλώνεται με την πάροδο του χρόνου.
Ένας εναλλάκτης θερμότητας από ανοξείδωτο χάλυβα σε αυτό το περιβάλλον αντιμετωπίζει συνεχή επίθεση HCl. Ο ρυθμός διάβρωσης, αν και δεν είναι καταστροφικός σε καμία μέρα, λεπταίνει προοδευτικά το τοίχωμα του σωλήνα. Το κοίλωμα ξεκινά από επιφανειακά εγκλείσματα και όρια κόκκων. Το συμπύκνωμα ατμού μέσα στο σωλήνα βρίσκει τελικά μια διαδρομή μέσα από ένα λάκκο ή ρωγμή στο λουτρό διαλύτη.
Η προκύπτουσα αλληλεπίδραση ατμού-διαλυτών επιταχύνει δραματικά την υδρόλυση. Αιχμές παραγωγής HCl. Ο διαλύτης γίνεται όξινος. Τα τεμάχια εργασίας αναδύονται με χαραγμένες επιφάνειες ή λεκέδες. Ολόκληρη η χρέωση διαλυτών απαιτεί αντικατάσταση-ένα ακριβό συμβάν διάθεσης επικίνδυνων αποβλήτων.
Πίνακας 1: Σύγκριση ασφάλειας υλικού εναλλάκτη θερμότητας στην υπηρεσία χλωριωμένων διαλυτών
| Υλικό | Αντοχή στη διάβρωση HCl | Ξηρός-Κίνδυνος πυρκαγιάς | Συνέπεια διαρροής ατμού | Συνολική αξιολόγηση ασφάλειας |
|---|---|---|---|---|
| SS 316L | Φτωχός | Υψηλό (κίνδυνος ανάφλεξης) | Επιταχυνόμενη υδρόλυση | Χαμηλός |
| Τιτάνιο | Μέτρια (τρύπα) | Μέτριος | Μέτρια υδρόλυση | Χαμηλή-Μέτρια |
| Χαλαζίας | Καλό (χημικό) | Κάταγμα σε ξηρή-φωτιά | Κανένα (αν είναι άθικτο) | Μέτριος |
| PTFE (βαρύτητας-αποχέτευση) | Εξοχος | Χαμηλή (αυτο-αποστραγγιζόμενη) | Χωρίς κατάλυση υδρόλυσης | Ψηλά |
Αξιολόγηση ασφάλειας με βάση δημοσιευμένα δεδομένα χημικής συμβατότητας και αναφορές περιστατικών απολίπανσης ατμών.
Γιατί έχει σημασία το Gravity-Drain Design
Ένα τυπικό πηνίο εμβάπτισης που θερμαίνεται με ατμό- συγκρατεί το συμπύκνωμα μέσα στους σωλήνες όταν σταματά η ροή του ατμού. Το παγιδευμένο νερό, ακόμα ζεστό, δημιουργεί συνεχή κίνδυνο διάβρωσης στο εσωτερικό των μεταλλικών σωλήνων. Όταν το πηνίο εκτίθεται πάνω από το επίπεδο του διαλύτη, αυτό το παγιδευμένο νερό αναβοσβήνει σε ατμό, δημιουργώντας αιχμές πίεσης που καταπονούν τα τοιχώματα του σωλήνα.
Ένας εναλλάκτης θερμότητας-αποστράγγισης PTFE έχει σχεδιαστεί για πλήρη αποστράγγιση συμπυκνωμάτων. Οι σωλήνες έχουν συνεχώς κλίση προς τα κάτω προς μια πολλαπλή συλλογής συμπυκνωμάτων στο χαμηλότερο σημείο. Όταν σταματήσει η ροή του ατμού, το συμπύκνωμα αποστραγγίζεται εντελώς. Δεν μένει παγιδευμένο νερό. Δεν εμφανίζεται εσωτερική διάβρωση. Δεν αναπτύσσονται αιχμές πίεσης σε ξηρή-πυρκαγιά.
Το ίδιο το υλικό PTFE δεν είναι-καταλυτικό ως προς την υδρόλυση με διαλύτη. Σε αντίθεση με τις μεταλλικές επιφάνειες που μπορούν να επιταχύνουν το σχηματισμό HCl, το PTFE είναι χημικά αδρανές. Ο διαλύτης βλέπει μόνο δεσμούς άνθρακα-φθορίου που δεν προσφέρουν αντιδραστικές θέσεις για κατάλυση υδρόλυσης. Οι ρυθμοί κατανάλωσης σταθεροποιητή διαλύτη μειώνονται, παρατείνοντας τη διάρκεια ζωής του μπάνιου.
Ανοχή σε ξηρή-πυρκαγιά
Όλοι οι εναλλάκτες θερμότητας στα απολιπαντικά κινδυνεύουν να εκτεθούν στιγμιαία πάνω από το επίπεδο του διαλύτη κατά τη διάρκεια συμβάντων χαμηλού{0}}επιπέδου. Ένα μεταλλικό πηνίο εκτεθειμένο σε ατμό 150 μοιρών στο εσωτερικό και σε θερμούς ατμούς διαλύτη στο εξωτερικό λειτουργεί κοντά στη θερμοκρασία αυτοανάφλεξης ορισμένων μιγμάτων αέρα-διαλυτών. Ένα στεγνό-φωτισμένο τμήμα μεταλλικού σωλήνα μπορεί να φτάσει σε θερμοκρασία ατμού, πολύ πάνω από τα ασφαλή όρια.
Το PTFE αντέχει σε συνεχείς θερμοκρασίες έως 260 βαθμούς χωρίς υποβάθμιση. Η σύντομη έκθεση σε ξηρή-πυρκαγιά σε τυπικές θερμοκρασίες ατμού 120-160 μοιρών δεν προκαλεί καμία αλλαγή υλικού. Η επιφάνεια PTFE δεν οξειδώνει, καταλύει ή αναφλέγει ατμούς διαλύτη. Όταν αποκατασταθεί το επίπεδο του διαλύτη, το πηνίο PTFE συνεχίζει την κανονική λειτουργία του χωρίς ζημιά.
Οι θερμαντήρες χαλαζία προσφέρουν παρόμοια χημική αντοχή, αλλά θρυμματίζονται κάτω από το θερμικό σοκ του ψυχρού διαλύτη που χτυπά μια ξηρή-καυτή επιφάνεια. Το PTFE απορροφά το θερμικό σοκ μέσω ελαστικής παραμόρφωσης χωρίς θραύση.
Αποτελέσματα πεδίου από μια επιχείρηση απολίπανσης αεροδιαστημικής
Ένας κατασκευαστής εξαρτημάτων αεροδιαστημικής αντικατέστησε τους θερμαντήρες εμβάπτισης από ανοξείδωτο χάλυβα σε απολιπαντικά ατμού τριχλωροαιθυλενίου με εναλλάκτες θερμότητας PTFE αποστράγγισης βαρύτητας-. Οι ανοξείδωτες θερμάστρες χρειάζονταν αντικατάσταση κάθε 14-18 μήνες λόγω διάβρωσης. Η κατανάλωση σταθεροποιητή διαλύτη ήταν κατά μέσο όρο 0,8% του όγκου μπάνιου μηνιαίως.
Μετά την εγκατάσταση PTFE, η κατανάλωση σταθεροποιητή διαλύτη μειώθηκε στο 0,3% μηνιαίως, υποδηλώνοντας μειωμένη παραγωγή HCl. Η διάρκεια του λουτρού με διαλύτη επεκτάθηκε από έξι μήνες σε περισσότερους από εννέα μήνες μεταξύ των αλλαγών. Ο σχεδιασμός αποστράγγισης με βαρύτητα-εξάλειψε δύο περιπτώσεις διαρροής ατμού σχετιζόμενης με το συμπύκνωμα- που προηγουμένως είχε μολύνει τα φορτία διαλυτών. Δεν σημειώθηκαν-συμβάντα σχετικά με την ασφάλεια του θερμαντήρα σε τρία χρόνια λειτουργίας.
Περίληψη
Η απολίπανση με χλωριωμένο διαλύτη παρουσιάζει μοναδικούς κινδύνους εναλλάκτη θερμότητας: διάβρωση HCl από υδρόλυση, μόλυνση από διαρροή ατμού και κίνδυνο ανάφλεξης από ξηρή-πυρκαγιά. Οι μεταλλικοί εναλλάκτες αποτυγχάνουν λόγω της διάβρωσης και μπορούν να καταλύσουν την αποσύνθεση του διαλύτη.
Ένας εναλλάκτης θερμότητας-αποστράγγισης βαρύτητας PTFE αντιμετωπίζει και τους τρεις κινδύνους. Η χημική αδράνεια εξαλείφει τη διάβρωση και την υδρόλυση. Η πλήρης αποστράγγιση του συμπυκνώματος αποτρέπει την εσωτερική διάβρωση και τις ξηρές{3}}αιχμές πίεσης πυρκαγιάς. Η ανοχή σε υψηλή-θερμοκρασία παρέχει περιθώριο πυρασφάλειας ξηρού-που δεν συγκρίνεται με τα μέταλλα ή τον χαλαζία.
Για εργασίες απολίπανσης ατμών που αξιολογούν ασφαλέστερες επιλογές εναλλάκτη θερμότητας, διατίθεται μηχανική ανάλυση μετά την υποβολή του τύπου διαλύτη, του όγκου λουτρού, της θερμοκρασίας λειτουργίας, της πίεσης ατμού και της γεωμετρίας της δεξαμενής.
