Cum tratează schimbătoarele de grafit nămolurile și fluidele încărcate{0}}solide în comparație cu schimbătoarele cu tuburi din PTFE?

Fluxurile de proces pot conține solide, catalizator fin, precipitate minerale sau perle polimerice. Un aspect semnificativ de proiectare este gestionarea acestor materiale pentru a evita blocarea și eroziunea schimbătorului de căldură, unde grafitul și PTFE se comportă destul de diferit. Alegerea materialului greșit poate însemna curățare regulată, defecțiuni premature sau chiar opriri neplanificate. Înțelegerea diferenței dintre calitățile de manipulare a nămolului de grafit față de PTFE vă poate ajuta să faceți alegerea potrivită pentru fiecare aplicație.

Schimbătoare de blocuri de grafit: rezistente la abraziune, dar susceptibile la blocare
Schimbătoarele de căldură din grafit sunt adesea blocuri sau cuburi cu tuburi drepte găurite prin ele (în mod normal 10 până la 20 mm în diametru) pentru curgerea fluidului de proces. Materialul în sine are o rezistență bună la abraziune datorită durității sale și poate tolera acțiunea de curățare a particulelor solide dure mai bine decât PTFE. Calitățile de grafit de carbon utilizate în schimbătoarele de căldură au o rezistență puternică la uzură la particulele cristaline sau metalice.

Problema cu grafitul nu este eroziunea, ci obstrucția hidraulică. Micile holuri drepte nu lasă loc pentru nicio mișcare sau ocolire. Blocarea are loc rapid dacă substanțele se aglomerează, se depun sau includ particule mai mari decât diametrul de trecere. Fibrele, precipitatele lipicioase sau particulele de formă neregulată unesc deschiderea găurii. Atunci când o rută este obstrucționată, este necesară curățarea, ceea ce poate implica prinderea mecanică a tijei sau dizolvarea chimică, necesitând de obicei scoaterea din funcțiune a schimbătorului. Nu există o cale alternativă de curgere. O singură gaură înfundată poate diminua capacitatea de transfer de căldură și mai multe blocaje pot face unitatea fără valoare.

Schimbătoarele de blocuri de grafit nu sunt recomandate pentru servicii care conțin fibre, aglomerate mari sau alte solide care tind să se depună în condiții de debit scăzut. Ele funcționează cel mai bine în lichide limpezi, ne-abrazive, unde conductivitatea termică ridicată (100-150 W/mK) este cel mai important criteriu.

Schimbătoare de tuburi PTFE: flexibile, dar cu astupare-Supusă, predispus la eroziune-
Un alt set de-compense este oferit de fasciculele de tuburi din PTFE (politetrafluoretilenă). PTFE prin natura sa este moale. Când este expus la particule dure și ascuțite care călătoresc cu viteză mare, se uzează mai repede decât grafitul. În timp, substanțele abrazive precum nisipul, catalizatorul fin sau oxizii metalici se pot uza prin pereții tubului, creând scurgeri. Criteriile de viteză sunt importante. Pentru nămoluri este necesară o viteză minimă de 1,5-2 m/sec pentru a preveni decantarea, dar vitezele mai mari de 3 m/sec cresc eroziunea.

Pe de altă parte, tuburile PTFE sunt mai puțin predispuse la blocare din două motive. Solidele se lipesc mai puțin ușor din cauza orificiului neaderent-neaderent. Flexibilitatea PTFE permite tubului să se întindă puțin și să treacă o particulă oarecum mare fără deteriorare permanentă. Pachetul de tuburi oferă, de asemenea, mai multe căi paralele (adesea sute de tuburi cu diametru mic), astfel încât un tub înfundat nu are niciun efect asupra transmisiei generale a căldurii. Adesea, curățarea este efectuată în loc prin inversarea fluxului sau spălare.

În serviciile murdare, unde materialele sunt moi, neregulate sau în concentrații scăzute, flexibilitatea PTFE este un avantaj. Schimbătoarele cu tuburi din PTFE asigură o funcționare stabilă, cu întreținere redusă, pentru particule intermitente în loc de șlamuri continue.

Cadrul decizional: Caracteristicile solidelor Alegeți opțiunea
Selecția cu succes a șlamului de PTFE față de manipularea grafitului este o funcție de evaluarea atentă a substanțelor implicate. Abordarea recomandată se bazează pe următorii factori de decizie:

Bloc de grafit Tub PTFE Caracteristici solide
Dimensiunea particulelor < 1/3 diametrul de trecere (în mod normal<3-6 mm)Can pass particles up to tube ID (typically 5-10 mm); flexibility helps
Duritatea particulelor Rezistență bună (Mohs 1-2) Rezistent la slab, Evitați particulele abrazive ascuțite sau dure
Forma particulelor rotunjite sau unghiulare. Evitați ca fibrele fibroase și aglomeratele moi să curgă ușor
Concentrație < 5% în volum de dorit; pericol crescut de decantare15-20% fezabil cu viteză suficientă
Aderență/aderență Se poate murdări și trece peste găuri Suprafața antiaderent{0}}previne lipirea
Niciunul dintre materiale nu este potrivit pentru nămolurile fine, dure, cu{0}}mișcare rapidă, cum ar fi particulele de catalizator într-un curent de hidrocarburi sau șlamurile minerale în hidrometalurgie. Un astfel de serviciu abraziv sever poate necesita schimbătoare de căldură ceramice sau cu carbură de siliciu.

PTFE este adesea mai acceptabil pentru particulele moi sau care se mișcă lentă, cum ar fi margele de polimer, suspensii biologice sau săruri precipitate, datorită rezistenței sale la înfundare și curățabilității. GRAFIT, dacă lichidele ne-abrazive sunt limpezi și o performanță termică bună este vitală și dacă lipsesc solide sau sunt foarte fine, rămâne totuși materialul de alegere.

Ghiduri practice pentru serviciul de șlam
Viteza de curgere în schimbătoarele de PTFE care transportă fluide încărcate cu solide-trebuie să fie suficientă pentru a preveni sedimentarea. Se recomandă un minim de 1,5–2 m/s pentru a menține particulele în suspensie. Spălarea periodică sau inversarea fluxului ajută la dislocarea oricăror resturi care s-au acumulat.

În schimbătoarele de grafit, filtrarea în amonte sau o sită (dimensiunea ochiului de plasă 1–2 mm) poate fi utilizată pentru a preveni intrarea particulelor mari în căile de trecere ale blocurilor. Căderea de presiune pe schimbător este monitorizată în mod regulat, astfel încât înfundarea timpurie să poată fi detectată înainte ca capacitatea să fie grav afectată.

Abstract
Grafitul și PTFE eșuează în moduri opuse, de aceea este necesară o examinare atentă a dimensiunii particulelor, durității și regimului de curgere pentru manipularea solidelor. Grafitul rezistă la abraziune, dar se astupă ușor. PTFE poate manevra substanțele moi și lipicioase fără a le obstrucționa, dar se erodează la atacul particulelor dure. Nu există o soluție potrivită pentru toate tipurile de nămol. Selectarea cu succes a unui schimbător de căldură necesită o înțelegere completă a fluidului, inclusiv a tuturor contaminanților săi-nu doar a compoziției în vrac. Dacă profilul solidelor este necunoscut sau foarte variabil, cel mai sigur drum de urmat este designul conservator cu canale mai mari (grafit) sau fascicule de tuburi înlocuibile (PTFE).