En una planta de processament de polímers, els plàstics enganxosos, fosos o dissolts s'escalfen i es refreden mitjançant intercanviadors de calor. Tant els intercanviadors de vidre-revestits com els de PTFE ofereixen una excel·lent resistència a la corrosió, però les seves superfícies fan una batalla molt diferent contra l'acumulació inevitable d'encrasses de polímers. L'elecció de la superfície determina amb quina freqüència s'ha d'aturar la planta per a una neteja costosa i difícil.
La comparació dePTFE vs polímer de taxa d'encrassement de l'intercanviador folrat de vidreEl comportament és, en última instància, un estudi sobre l'energia superficial, la física de l'adhesió i com interactuen els polímers amb diferents interfícies de materials.
L'energia superficial i l'origen del comportament de contaminació
La contaminació en els serveis de polímers es regeix fortament per l'energia superficial i les característiques de humectació. El vidre i el PTFE representen dos extrems en la interacció dels materials amb els polímers orgànics.
El vidre és una superfície hidròfila d'alta{0}energia. El PTFE és una superfície de baixa-energia i altament hidròfoba. Aquesta diferència canvia fonamentalment com es comporten les cadenes de polímers quan entren en contacte amb la paret de l'intercanviador.
El vidre s'enganxa al polímer com una mà mullada al gel; El PTFE el deixa lliscar...
En superfícies-revestides de vidre:
Els llocs d'interacció polars o semi-polars afavoreixen l'adhesió
Les cadenes de polímer s'estenen i s'ancoren a la superfície
Les pel·lícules primes inicials es formen gradualment en capes aïllants gruixudes
La neteja sovint requereix mètodes químics o tèrmics agressius
En superfícies de PTFE:
L'energia superficial és molt baixa
Les forces d'adhesió es redueixen significativament
La deposició de polímers és feble i s'interromp fàcilment pel flux
Les capes de contaminació romanen primes i menys estables
Comparació de la taxa de contaminació en el processament de polímers
EnPTFE vs polímer de taxa d'encrassement de l'intercanviador folrat de vidreaplicacions, l'experiència operativa mostra de manera consistent que les superfícies de PTFE tendeixen a acumular una contaminació menys persistent en condicions similars, especialment amb:
Fons i solucions de polietilè (PE).
Corrents de processament de polipropilè (PP).
Mescles de dissolvents-polímers hidrofòbics
Fluids de procés-rics en oligòmers enganxosos
Els equips revestits de vidre-, tot i que són químicament robusts, tendeixen a acumular dipòsits més tenaços en aquests sistemes a causa d'una unió interfacial més forta.
Les capes de contaminació de PTFE, quan es formen, solen ser:
Més prim
Mecànicament més feble
S'elimina més fàcilment per cisalla del flux
Més sensible als cicles de neteja suaus
Això es tradueix en períodes de funcionament continus més llargs entre parades.
Comportament de neteja i impacte operatiu
La freqüència de neteja és un factor de costos operacional important en el processament de polímers. Les diferències en el comportament de contaminació afecten directament l'eficiència de la planta.
Per a intercanviadors-de vidre:
Sovint es requereix neteja mecànica o química
Els intervals de temps d'inactivitat són més curts en el servei de polímers enganxosos
Les pel·lícules residuals poden persistir després dels cicles de neteja
Per a intercanviadors de PTFE:
Les capes de contaminació són menys adherents
Sovint n'hi ha prou amb un rentat tèrmic o amb dissolvent
Els cicles de neteja són més curts i menys agressius
S'observa un consum químic reduït
Aquestes diferències es tradueixen en un temps de funcionament millorat i una menor intensitat de manteniment en sistemes basats en PTFE{0}}.
Comerç de conductivitat tèrmica-Desactivat
Malgrat el seu avantatge de contaminació, el PTFE introdueix una limitació clau de disseny: baixa conductivitat tèrmica. En comparació amb l'acer-revestit de vidre, el PTFE condueix la calor de manera menys eficient.
Això condueix a:
Superfície de transferència de calor necessària més gran
Augment de la mida de l'intercanviador per a un servei equivalent
Petjada de capital potencialment més gran
Flux de calor reduït per unitat de superfície
Els sistemes revestits-de vidre, tot i que són més propensos a la contaminació, solen oferir una major eficiència tèrmica per unitat de volum a causa d'una millor conducció de calor a través del substrat metàl·lic.
Influència de la Química de Processos
El comportament de contaminació no és universal i depèn molt de:
Distribució del pes molecular del polímer
Polaritat del dissolvent
Perfil de temperatura
Condicions de cisalla dins de l'intercanviador
En alguns sistemes-rics en dissolvents o parcialment miscibles, les diferències entre el PTFE i el vidre es poden reduir. En els polímers hidrofòbics molt enganxosos, l'avantatge del PTFE es fa més pronunciat.
Implicacions de l'estratègia operativa
La selecció entre intercanviadors de PTFE i-revestits de vidre en el processament de polímers sovint es basa en un equilibri entre:
Resistència a la contaminació
Rendiment tèrmic
Limitacions de pressió
Solidesa mecànica
Estratègia de manteniment
El PTFE s'afavoreix normalment en sistemes en què el temps d'inactivitat relacionat amb l'encrassement-domina els costos operatius, mentre que les unitats revestides de vidre-es poden preferir quan el disseny compacte i la capacitat de pressió més alta són fonamentals.
Conclusió
Per als serveis de polímers enganxosos, la baixa energia superficial del PTFE produeix un avantatge operatiu decisiu en la resistència a la contaminació. EnPTFE vs polímer de taxa d'encrassement de l'intercanviador folrat de vidreaplicacions, el PTFE normalment permet temps d'execució més llargs, una neteja més fàcil i una intensitat de manteniment reduïda, malgrat el seu menor rendiment tèrmic i de pressió.
L'intercanviador de calor més rendible és el que segueix funcionant. En molts entorns de processament de polímers, la freqüència de contaminació reduïda supera l'eficiència tèrmica bruta, fent del PTFE un fort candidat per maximitzar el temps de funcionament i la continuïtat del procés.
