Cum rezistă un schimbător de căldură PTFE la coroziunea amalgamului de mercur în încălzirea cu clor-celule alcaline a saramură?
Lăsaţi un mesaj
Riscul poluării cu mercur
În instalațiile de clor-alcali care utilizează tehnologia celulelor cu mercur, clorul și hidroxidul de sodiu sunt produse prin trecerea unui curent electric printr-o soluție de apă și sare cu mercur elementar servind drept catod. Saramura circulantă include urme de mercur dizolvat, de obicei 1 până la 20 de părți per milion, dar cu excursii ocazionale la concentrații substanțial mai mari. Este posibil atacul cu mercur asupra oricărui schimbător de căldură metalic în contact cu această saramură.
Mercurul atacă metalele prin amalgamare, prin crearea de aliaje de mercur și metal. Aluminiul este foarte slab. Cuprul, nichelul, zincul și plumbul se dizolvă rapid în mercur. Chiar și oțelul inoxidabil și titanul se vor fragiliza din cauza mercurului sau fragilizarea metalului lichid, atunci când mercurul udă suprafața la defecte ale peliculei pasive. Atacul este rapid, surprinzător și dezastruos atunci când lovește.
Mercurul nu afectează PTFE. Fluoropolimerul nu are un constituent metalic cu care mercurul se poate amalgama. Mercurul nu umezește suprafața PTFE și unghiul de contact pentru mercur pe PTFE este de aproximativ 150 de grade, una dintre cele mai mari valori pentru orice pereche de materiale. Mercurul se întinde și se rostogolește fără a atinge materialul de dedesubt.
Procesul de amalgamare a mercurului
Fragilarea metalului lichid de către mercur este un proces în mai multe-etape. Mercurul trebuie mai întâi să înmoaie suprafața metalică, ceea ce necesită ruperea peliculei de oxid pasiv, fie prin deteriorare mecanică, dizolvare chimică sau stres termic. Mercurul se răspândește rapid de-a lungul granițelor de cereale atunci când atinge metalul gol. Atomii de mercur slăbesc legăturile dintre boabe. Metalul își pierde rezistența mecanică și se va fractura sub forțe mult sub limita de curgere normală.
Procesul este un eșec rapid-care poate apărea între minute și ore de interacțiune cu mercurul. O zgârietură în stratul pasiv al unui schimbător de căldură din oțel inoxidabil expus la saramură care conține mercur poate duce la o defecțiune catastrofală fără avertisment prealabil. Modul de defecțiune este necunoscut, iar consecințele sunt descărcarea de mercur și saramură în mediu.
| Parametrul de atac al mercurului | Oţel inoxidabil | Titan | PTFE |
|---|---|---|---|
| Udarea cu mercur | Da (la defecte de film pasiv) | Da (la defecte) | Nu (unghi de contact ~150 grade) |
| Formarea amalgamului | Moderat | Scăzut (TiO₂ protejează) | Niciuna (fara metal) |
| Risc de fragilizare a metalului lichid | Mare la defecte | Moderat | Nici unul |
| Previzibilitatea eșecului | Scăzut (catastrofal) | Scăzut | N/A (fără mod de eroare) |
| Durată de viață în saramură-contaminată cu mercur | Imprevizibil | Imprevizibil | 15+ ani |
Beneficiul siguranței procesului
Eliminarea riscului de atac cu mercur nu este doar o problemă de viață a echipamentului-este o problemă de siguranță a procesului. O defecțiune catastrofală a schimbătorului de căldură care eliberează saramură-contaminată cu mercur prezintă pericole grave pentru mediu și sănătate. Mercurul este o toxină persistentă, bioacumulabilă. O eliberare poate declanșa aplicarea reglementărilor, remedierea site-ului și răspunderea-pe termen lung.
PTFE oferă siguranță inerentă împotriva acestui mod de defecțiune. Materialul nu poate fi atacat de mercur. Nu există un mecanism de fragilizare a metalului lichid. Nu există nicio defecțiune catastrofală din cauza expunerii la mercur. Schimbătorul de căldură funcționează în siguranță pe toată durata de viață, indiferent de concentrația de mercur din saramură.
Beneficiul de dezafectare și eliminare
Schimbătoarele de căldură scoase din serviciul de saramură-contaminată cu mercur transportă reziduuri de mercur. Schimbătoarele metalice sunt contaminate cu mercur care a pătruns pe suprafața metalică-mercurul nu poate fi îndepărtat complet prin curățare. Schimbătorul uzat trebuie manipulat și eliminat ca deșeu-contaminat cu mercur, cu toate implicațiile de reglementare și costuri asociate.
PTFE nu absoarbe mercur. Mercurul rămâne la suprafață sub formă de picături care pot fi îndepărtate prin clătire cu o soluție de surfactant. PTFE decontaminat nu conține reziduuri de mercur. Eliminarea este simplă-ne-deșeuri industriale sau reciclare.
Rezumat
Schimbătoarele de căldură din PTFE sunt potrivite în mod unic pentru serviciul de saramură alcalină-contaminată cu mercur-. Fluoropolimerul este imun la amalgamarea mercurului și la fragilizarea metalului lichid-modurile de defectare care fac schimbătoarele metalice imprevizibile și periculoase în acest mediu. Suprafața PTFE ne-umezivă previne contactul cu mercurul. Decontaminarea și eliminarea sunt simplificate. Pentru instalațiile cu celule de mercur aflate în curs de modernizare, schimbătoarele de căldură din PTFE oferă un înlocuitor sigur și de încredere pentru unitățile metalice vulnerabile.
Asistență tehnică pentru serviciul de mercur. Specificațiile schimbătorului de căldură PTFE sunt disponibile la trimiterea chimiei saramurului, a intervalului de concentrație de mercur, a temperaturii de funcționare și a istoricului actual de defecțiuni ale echipamentului.
