L'entorn de vapor SO₃
Les plantes d'àcid sulfúric converteixen el diòxid de sofre en triòxid de sofre al convertidor catalític, i després absorbeixen el SO₃ en l'àcid sulfúric concentrat. L'equip de recuperació de calor entre el convertidor i l'absorbidor gestiona corrents de gas que contenen SO₃, vapor d'aigua i boira d'àcid sulfúric. A temperatures per sota del punt de rosada, el SO₃ es combina amb l'aigua per formar un aerosol d'àcid sulfúric-un dels ambients industrials més corrosius.
Els intercanviadors de calor metàl·lics en servei amb SO₃ requereixen un control acurat de la temperatura per mantenir-se per sobre del punt de rosada àcid. Si el gas es refreda per sota del punt de rosada, l'àcid es condensa a la superfície i ataca el metall. L'acer inoxidable i fins i tot els aliatges d'alt-níquel es corroeixen ràpidament en l'àcid concentrat que es condensa a partir del vapor de SO₃. El repte del control de la temperatura es fa més difícil per l'efecte de refrigeració del propi intercanviador de calor-la superfície sempre és més freda que el gas a granel.
El PTFE és immune al SO₃, l'àcid sulfúric i l'oli a totes les concentracions de fins a 260 graus. El material no requereix gestió del punt de rosada. La condensació àcida a la superfície no provoca corrosió.
El repte del punt de rosada àcid per als metalls
El triòxid de sofre del corrent de gas es combina amb el vapor d'aigua per formar vapor d'àcid sulfúric: SO₃ + H₂O → H₂SO₄. L'àcid sulfúric es condensa al punt de rosada àcid-normalment entre 120 i 180 graus, depenent de les concentracions de SO₃ i d'aigua. Per evitar la condensació a les superfícies metàl·liques, la temperatura del gas i la temperatura de la superfície metàl·lica han de romandre per sobre del punt de rosada.
La superfície de l'intercanviador de calor és sempre més freda que el gas a granel-aquest és el requisit fonamental per a la recuperació de calor. Mantenir la superfície per sobre del punt de rosada requereix una petita diferència de temperatura (reduint l'eficiència de recuperació de calor) o una temperatura d'entrada de gas elevada (que pot no estar disponible). El compromís pràctic sovint provoca una mica de condensació àcida i la corrosió resultant.
El PTFE elimina la restricció del punt de rosada. El material és immune a l'àcid condensat. L'intercanviador de calor pot funcionar amb una diferència de temperatura tan gran com el procés requereixi, maximitzant la recuperació de calor sense el risc de corrosió per condensació àcida.
| Paràmetre de servei SO₃ | Acer inoxidable 316 | Aliatge 20 | PTFE |
|---|---|---|---|
| Cal gestionar el punt de rosada àcid | Sí | Sí | No |
| Velocitat de corrosió en H₂SO₄ condensat a partir de SO₃ | Sever | Moderat | 0 |
| Temperatura màxima de servei segur (graus) | ~200 (depenent del punt de rosada) | ~250 | 260 |
| Limitació de l'eficiència de recuperació de calor | Sí (diferència de temperatura limitada) | Sí | No |
La millora de la valorització energètica
La capacitat d'utilitzar l'intercanviador de calor de PTFE a una gran diferència de temperatura millora la recuperació de calor del corrent de gas SO₃. Es capta més calor per a la generació de vapor o el preescalfament de l'aigua d'alimentació. La millora de la recuperació energètica redueix el consum de combustible i les emissions de carboni de la planta. El valor econòmic de la recuperació de calor addicional, durant la vida útil de la planta, és substancial-sovint supera el cost de l'intercanviador de calor moltes vegades.
La simplicitat operativa
Un intercanviador de calor de PTFE no requereix cap control del punt de rosada, cap control mínim de temperatura superficial i cap lògica d'apagada d'emergència per a esdeveniments de condensació àcida. La simplicitat operativa redueix la complexitat del sistema de control i elimina un mode de fallada. Els operadors poden centrar-se en el procés, no en protegir l'intercanviador de calor de la condensació.
Resum
Els intercanviadors de calor de PTFE sobreviuen al vapor de triòxid de sofre en la recuperació de calor de la planta d'àcid sulfúric mitjançant la immunitat al SO₃, l'àcid sulfúric i l'oli. El material elimina la restricció del punt de rosada àcid que limita el rendiment de l'intercanviador metàl·lic. L'eficiència de la recuperació de calor millora mitjançant diferències de temperatura més grans. La simplicitat operativa redueix la complexitat del sistema de control. Per a la recuperació d'energia de la planta àcida, el PTFE proporciona fiabilitat i eficiència del procés.
El suport d'enginyeria per a l'especificació de l'intercanviador de calor PTFE de la planta d'àcid està disponible després de la presentació de la composició del gas, la concentració de SO₃, les temperatures de funcionament i les pràctiques actuals de gestió de la corrosió i el punt de rosada.
