PTFE ei ole enää ainoa korroosionkestävään -lämmönvaihtoon liittyvä polymeeri. Hyödykkeistä ja teknisistä kestomuoveista, kuten polypropeenista (PP) ja polyvinylideenifluoridista (PVDF), valmistetaan yhä enemmän modulaarisia, kevyitä ja kustannustehokkaita lämmönvaihtimia, jotka on tarkoitettu alhaisen lämpötilan kemiallisiin prosessointitehtäviin. Monissa alle 100 asteen sovelluksissa nämä vaihtoehtoiset muovit alkavat haastaa PTFE-järjestelmien pitkään jatkuneen hallitsevan aseman.
Kehittyvässä keskustelussamodulaarinen muovilämmönvaihdin vs PTFE matala lämpötilamarkkinat heijastavat laajempaa teollista suuntausta kohti alhaisempia pääomakustannuksia, helpompaa asennusta ja sovelluskohtaista materiaalin optimointia. Samalla kun PTFE hallitsee edelleen äärimmäisiä kemiallisia ympäristöjä ja korkeita lämpötiloja, PP- ja PVDF-vaihtimet lisäävät tasaisesti läsnäoloaan pinnoituslinjoissa, jätevedenkäsittelyjärjestelmissä, puolijohdetyökaluissa ja hapon talteenottosovelluksissa.
Modulaaristen muovilämmönvaihtimien nousu
Kevyitä vaihtoehtoja perinteisille fluoripolymeerijärjestelmille
Perinteisiä PTFE-vaihtimia arvostetaan poikkeuksellisen kemiallisen kestävyyden vuoksi, mutta ne yhdistetään usein metallisten tukirakenteiden, vahvistettujen koteloiden ja erikoisten valmistusmenetelmien kanssa, jotka lisäävät järjestelmän kustannuksia ja monimutkaisuutta.
Modulaariset termoplastiset vaihtimet tarjoavat useita käytännön etuja:
Pienemmät valmistuskustannukset
Alennettu paino
Helpompi kenttäasennus
Yksinkertaistettu valmistus
Korroosionkestävä{0}}rakenne
Joustava modulaarinen kokoonpano
Monet nykyaikaiset yksiköt on suunniteltu seuraavasti:
Upotuskelat
Levy{0}}ja-runkovaihtimet
Kompaktit kasettimoduulit
Putkimaiset kuori-ja-putkikokoonpanot
Koska kestomuoveja voidaan hitsata ja muovata suhteellisen helposti, valmistajat voivat tuottaa erittäin räätälöityjä vaihtimen geometrioita ilman PTFE-järjestelmiin liittyviä valmistuskustannuksia.
Polypropeenilämmönvaihtimet
Alhainen-korroosionkestävyys
Polypropeenista on tullut yksi yleisimmin käytetyistä muoveista matalan lämpötilan syövyttävissä tiloissa.
Materiaali tarjoaa vahvan kestävyyden:
Rikkihappo
Kloorivetyhappo
Natriumhydroksidi
Useita pinnoitusratkaisuja
Erilaisia jätevesivirtoja
Sen alhaiset raaka-ainekustannukset ja helppo hitsattavuus tekevät siitä erityisen houkuttelevan suurissa{0}}teollisuuden laitteissa.
Polypropeenivaihtimia käytetään yleisesti:
Hapan kuparipinnoitusjärjestelmät
Nikkelipinnoituslinjat
Kemikaalien varastosäiliöt
Jäteveden neutralointijärjestelmät
Monissa metallin viimeistelykohteissa PP-lämmönvaihtimet toimivat menestyksekkäästi lämpötiloissa, jotka ovat noin:
60∘C60^\\circ\\mathrm{C}60∘C
Lämpötilarajoitukset
Huolimatta kemiallisesta hyödyllisyydestään polypropeenilla on suhteellisen vaatimaton lämpökyky.
Tyypilliset jatkuvan{0}}käyttölämpötilat pysyvät noin:
80–100∘C80\\text{–}100^\\circ\\mathrm{C}80–100∘C
Tämän alueen yläpuolella pitkällä-mekaaninen lujuus heikkenee ja mittojen stabiilisuus voi muodostua ongelmalliseksi.
Tämä rajoitus on kuitenkin hyväksyttävä monissa matalan lämpötilan{0}}happosovelluksissa.
PVDF Lämmönvaihtimet
Tehokkaampi termoplastinen muovi
PVDF on keskitie perusmuovien ja korkealuokkaisten fluoripolymeerien, kuten PTFE:n ja PFA:n, välillä.
Polypropeeniin verrattuna PVDF tarjoaa:
Korkeampi lämmönkestävyys
Parempi liuotinkestävyys
Parempi mekaaninen vakaus
Ylivoimainen halogeeninkestävyys
Tyypillinen jatkuva{0}}käyttömahdollisuus voi olla noin:
135∘C135^\\circ\\mathrm{C}135∘C
Tämän laajennetun käyttöalueen ansiosta PVDF-järjestelmät voivat palvella vaativampia kemiallisia ympäristöjä.
Puolijohde- ja erittäin{0}}puhtaat sovellukset
PVDF on yleistynyt erityisesti puolijohteiden märkäkäsittelyjärjestelmissä, erityisesti fluorivetyhapon huollossa huoneenlämpötilassa.
Sen etuja ovat:
Hyvät puhtausominaisuudet
Vahva HF-vastus
Sileät sisäpinnat
Parempi rakenteellinen jäykkyys
PVDF-vaihtimia käytetään laajalti myös:
Kloori{0}}sisältävät prosessivirrat
Bromin käsittelyjärjestelmät
Erittäin{0}}puhtaat kemialliset kiertosilmukat
Erikoisliuotinsovellukset
Vaikka PVDF on kalliimpaa kuin polypropeeni, se on monissa asennuksissa halvempi kuin täysin fluoripolymeeriset PTFE-järjestelmät.
Lämpötehokkuuden vertailut
Samanlainen lämmönjohtavuus muovien poikki
Yksi tärkeä tosiasia on, että useimmat kestomuovit johtavat lämpöä suhteellisen huonosti metalleihin verrattuna.
PTFE:llä, PP:llä ja PVDF:llä kaikilla on lämmönjohtavuusarvot lähellä:
k≈0,25 W/m⋅Kk \\noin 0,25\\ \\mathrm{W/m\\cdot K}k≈0,25 W/m⋅K
Tämä tarkoittaa, että mikään näistä materiaaleista ei luonnostaan tarjoa erinomaista johtavaa lämmönsiirtokykyä.
Seurauksena:
Yleensä tarvitaan suurempia pinta-aloja
Ohut{0}}seinien rakentamisesta tulee tärkeä
Virtauksen optimointi vaikuttaa voimakkaasti tehokkuuteen
Näiden muovien väliset suorituskykyerot riippuvat siksi enemmän kemiallisesta kestävyydestä, lämpötilakestävyydestä ja mekaanisista ominaisuuksista kuin itse lämmönjohtavuudesta.
Modulaarinen muovilämmönvaihdin vs PTFE matalan lämpötilan sovellukset
Missä PP ja PVDF kilpailevat menestyksekkäästi
PP- ja PVDF-vaihtimet voivat usein tarjota huomattavia taloudellisia etuja tarkasti määritellyissä, matalassa-lämpötiloissa.
Tyypillisiä kilpailusovelluksia ovat:
Lievä happolämmitys
Galvanointisäiliöt
Kemialliset huuhtelujärjestelmät
Jäteveden käsittely
Peittaustoimenpiteet
Puolijohteiden kemiallinen kierrätys
Näissä ympäristöissä:
Lämpötilat pysyvät kohtalaisena
Kemia on ennakoitavissa
Prosessin olosuhteet ovat vakaat
Äärimmäinen altistuminen liuottimille puuttuu
Tällaisissa olosuhteissa PP- tai PVDF-järjestelmien alhaisemmat kustannukset ja kevyempi paino ovat erittäin houkuttelevia.
PTFE on edelleen laaja{0}}spektrivaihtoehto
Kasvavasta kilpailusta huolimatta PTFE:llä on edelleen ainutlaatuinen asema aggressiivisessa kemiallisessa käsittelyssä.
PP ja PVDF eivät lähennä PTFE:n lähes{0}}yleistä kemiallista inertiteettiä tai äärimmäisiä lämpötiloja.
PTFE ja siihen liittyvät fluoripolymeerit voivat sietää lyhytaikaista{0}}altistusta, joka lähestyy:
260∘C260^\\circ\\mathrm{C}260∘C
Tämä tekee PTFE:stä erityisen arvokkaan, kun:
Kemiallinen koostumus voi muuttua
Tuntemattomat tulevaisuuden prosessivirrat ovat mahdollisia
Sisältää vahvoja hapettimia
Liuottimen yhteensopivuus on epävarma
Kohonneita lämpötiloja esiintyy säännöllisesti
Sekoitettua tai kehittyvää kemiaa käsitteleville laitoksille PTFE on usein turvallisin{0}}pitkän aikavälin materiaalivalikoima.
Muovisten lämmönvaihtimien perhe kasvaa, ja PTFE on edelleen patriarkka, kun prosessiolosuhteet muuttuvat kemiallisesti arvaamattomiksi tai termisesti aggressiivisiksi.
Taloudelliset ja asennusedut
Pienempi paino yksinkertaistaa käyttöönottoa
Verrattuna metallivaippaisiin{0}}PTFE-järjestelmiin modulaariset PP- ja PVDF-vaihtimet ovat huomattavasti kevyempiä.
Tämä vähentää:
Rakennetukivaatimukset
Asennustyötä
Kuljetuskulut
Huollon käsittely vaivaa
Suuret uppovaihtimet voidaan usein asentaa ilman raskaita nostolaitteita.
Helpompi kenttävalmistus
Kestomuovit, kuten PP ja PVDF, voidaan hitsata suoraan käyttämällä suhteellisen yksinkertaisia lämpöfuusiotekniikoita.
Tämä mahdollistaa:
Nopeat korjaukset
Modulaarinen laajennus
Räätälöity valmistus
Yksinkertaistetut kentän muutokset
PTFE:n valmistus on yleensä edelleen erikoistuneempaa ja teknisesti vaativampaa.
Korroosion tulevaisuus-suojattu lämmönvaihto
Laajentuvat polymeerivalikoimat
Korroosionkestävien lämmönvaihdinten markkinat{0}jautuvat yhä enemmän sovelluskohtaisiin-polymeerialustoihin.
Sen sijaan, että luottaisivat yksinomaan PTFE:hen, laitokset arvioivat nyt materiaaleja seuraavien perusteella:
Tarkkaa kemiaa
Käyttölämpötila
Mekaaninen kuormitus
Pääomabudjetti
Ylläpitostrategia
Tulevaisuuden prosessin joustavuus
Tämä suuntaus nopeuttaa modulaaristen termoplastisten järjestelmien käyttöönottoa monilla teollisuuden aloilla.
PTFE omistaa edelleen Extreme Frontierin
Vaikka PP ja PVDF kasvattavat markkinaosuuttaan, PTFE hallitsee edelleen ankarimpia ympäristöjä, joihin kuuluvat:
Voimakkaasti hapettavat hapot
Sekoitettu liuotinjärjestelmä
Kohonneet lämpötilat
Epävarma kemiallinen altistuminen
Pitkäaikainen{0}}kemiallinen joustavuus
Materiaali on edelleen parhaan kemiallisen kestävyyden mittapuu.
Johtopäätös
Polypropeenista ja PVDF:stä valmistetut modulaariset termoplastiset lämmönvaihtimet kilpailevat yhä enemmän PTFE-järjestelmien kanssa matalan lämpötilan syövyttävissä sovelluksissa. Niiden alhaisemmat kustannukset, kevyempi paino, helpompi valmistus ja vahva kestävyys monille tavallisille hapoille ja emäksille tekevät niistä houkuttelevia valintoja tarkasti määriteltyihin alle 100 asteen teollisuustehtäviin.
Modulaarinen muovilämmönvaihdin vs PTFE matalan lämpötilan vertailu riippuu viime kädessä taloudellisuuden tasapainottamisesta kemiallisen epävarmuuden ja termisen vakavuuden kanssa. Polypropeeni on erinomainen edullisessa-matalissa lämpötiloissa happopalveluissa, kun taas PVDF laajentaa kapasiteettia kemiallisesti vaativampiin ja korkeampiin{2}}lämpötiloihin. PTFE tarjoaa kuitenkin edelleen vertaansa vailla olevan kemiallisen universaalisuuden ja erinomaisen kestävyyden korkeissa lämpötiloissa.
Kun kestomuoviteknologiat kehittyvät jatkuvasti, korroosionkestävä{0}}lämmönvaihto on entistä helpommin saatavilla useilla eri teollisuudenaloilla. Suunnittelukäytännössä oikea materiaalivalinta ei ole aina eksoottisin, vaan se, joka parhaiten sopii todelliseen prosessiympäristöön.
