Środowisko pary SO₃
Instalacje kwasu siarkowego przekształcają dwutlenek siarki w trójtlenek siarki w katalizatorze, a następnie absorbują SO₃ w stężonym kwasie siarkowym. Urządzenie do odzyskiwania ciepła pomiędzy konwerterem a absorberem obsługuje strumienie gazu zawierające SO₃, parę wodną i mgłę kwasu siarkowego. W temperaturach poniżej punktu rosy SO₃ łączy się z wodą, tworząc aerozol kwasu siarkowego-jedno z najbardziej korozyjnych środowisk przemysłowych.
Metalowe wymienniki ciepła pracujące w trybie SO₃ wymagają starannej kontroli temperatury, aby utrzymać się powyżej kwaśnego punktu rosy. Jeśli gaz ostygnie poniżej punktu rosy, kwas skrapla się na powierzchni i atakuje metal. Stal nierdzewna, a nawet stopy o wysokiej-niklu szybko korodują w stężonym kwasie, który skrapla się z par SO₃. Wyzwanie związane z kontrolą temperatury jest trudniejsze ze względu na efekt chłodzenia wymiennika ciepła,-powierzchnia jest zawsze zimniejsza niż gaz masowy.
PTFE jest odporny na SO₃, kwas siarkowy i oleum we wszystkich stężeniach do 260 stopni. Materiał nie wymaga zarządzania punktem rosy. Kondensacja kwasu na powierzchni nie powoduje korozji.
Wyzwanie związane z kwasowym punktem rosy dla metali
Trójtlenek siarki w strumieniu gazu łączy się z parą wodną, tworząc parę kwasu siarkowego: SO₃ + H₂O → H₂SO₄. Kwas siarkowy skrapla się w kwaśnym punkcie rosy-zazwyczaj 120-180 stopni, w zależności od stężenia SO₃ i wody. Aby zapobiec kondensacji na powierzchniach metalowych, temperatura gazu i temperatura powierzchni metalu muszą utrzymywać się powyżej punktu rosy.
Powierzchnia wymiennika ciepła jest zawsze chłodniejsza niż gaz masowy-jest to podstawowy wymóg odzyskiwania ciepła. Utrzymanie powierzchni powyżej punktu rosy wymaga albo małej różnicy temperatur (zmniejszającej efektywność odzysku ciepła), albo wysokiej temperatury na wlocie gazu (która może nie być dostępna). Praktyczny kompromis często skutkuje kondensacją kwasu i wynikającą z niej korozją.
PTFE eliminuje ograniczenie punktu rosy. Materiał jest odporny na działanie skondensowanego kwasu. Wymiennik ciepła może pracować przy tak dużej różnicy temperatur, jak wymaga tego proces, maksymalizując odzysk ciepła bez ryzyka korozji spowodowanej kondensacją kwasową.
| Parametr serwisowy SO₃ | Stal nierdzewna 316 | Stop 20 | PTFE |
|---|---|---|---|
| Wymagane zarządzanie kwaśnym punktem rosy | Tak | Tak | NIE |
| Szybkość korozji w skondensowanym H₂SO₄ z SO₃ | Ciężki : silny | Umiarkowany | 0 |
| Maksymalna bezpieczna temperatura pracy (stopnie) | ~200 (w zależności od punktu rosy) | ~250 | 260 |
| Ograniczenie efektywności odzysku ciepła | Tak (ograniczona różnica temperatur) | Tak | NIE |
Poprawa odzyskiwania energii
Możliwość pracy wymiennika ciepła PTFE przy dużej różnicy temperatur poprawia odzysk ciepła ze strumienia gazu SO₃. Więcej ciepła jest przechwytywane do wytwarzania pary lub wstępnego podgrzewania wody zasilającej. Ulepszony odzysk energii zmniejsza zużycie paliwa i emisję dwutlenku węgla w zakładzie. Wartość ekonomiczna dodatkowego odzysku ciepła w całym okresie eksploatacji instalacji jest znaczna-często wielokrotnie przekraczająca koszt wymiennika ciepła.
Prostota obsługi
Wymiennik ciepła PTFE nie wymaga monitorowania punktu rosy, kontroli minimalnej temperatury powierzchni ani logiki awaryjnego wyłączania w przypadku kondensacji kwasu. Prostota obsługi zmniejsza złożoność systemu sterowania i eliminuje tryb awaryjny. Operatorzy mogą skupić się na procesie, a nie na ochronie wymiennika ciepła przed kondensacją.
Streszczenie
Wymienniki ciepła PTFE wytrzymują opary trójtlenku siarki podczas odzyskiwania ciepła z instalacji kwasu siarkowego dzięki odporności na SO₃, kwas siarkowy i oleum. Materiał eliminuje ograniczenie kwaśnego punktu rosy, które ogranicza wydajność metalicznego wymiennika. Efektywność odzysku ciepła poprawia się dzięki większym różnicom temperatur. Prostota obsługi zmniejsza złożoność systemu sterowania. W przypadku odzyskiwania energii z instalacji kwasowych PTFE zapewnia zarówno niezawodność, jak i wydajność procesu.
Wsparcie inżynieryjne dotyczące specyfikacji wymiennika ciepła PTFE dla instalacji kwasowej jest dostępne po przedstawieniu składu gazu, stężenia SO₃, temperatur roboczych oraz bieżących praktyk zarządzania korozją i punktem rosy.
