Ako fluórpolymérové ​​výmenníky podporujú rastliny na koncentráciu kyseliny fosforečnej?

Ošetrením fosfátovej horniny kyselinou sírovou vzniká kyselina fosforečná. Vzniknutá slabá kyselina sa potom koncentruje odparením na obchodnú alebo potravinársku kyselinu. Výmenníky tepla používané v tomto procese koncentrácie musia byť odolné voči horúcej koncentrovanej kyseline fosforečnej s obsahom korozívnych fluoridových a chloridových nečistôt.

Proces koncentrácie kyseliny fosforečnej
Kyselina fosforečná sa zvyčajne vyrába úpravou fosfátovej horniny kyselinou sírovou, čím sa získa zriedený roztok kyseliny obsahujúci približne 28-32 % P205. Slabá kyselina sa potom koncentruje odstránením vody, zvyčajne vo vákuu, aby sa znížil bod varu. Kyselina sa koncentruje na obsah P205 prijateľný na komerčné použitie, ako je výroba hnojív alebo potravinárske aplikácie.

Výmenníky tepla sú nevyhnutné v procese koncentrácie. Používajú sa na predohrev- prichádzajúcej slabej kyseliny pred vstupom do stupňov odparovania a na kondenzáciu pár vytvorených počas odparovania. Výmenníky tepla získavajú procesné teplo, čím zvyšujú energetickú účinnosť a minimalizujú prevádzkové náklady.

Problém korózie v koncentrácii kyseliny fosforečnej
Jedným z kľúčových problémov pri koncentrácii kyseliny fosforečnej je korozívny charakter kyseliny najmä pri vysokých teplotách (80-100 stupňov ), ktoré sú potrebné pre proces koncentrácie. Kyselina fosforečná je už agresívna voči mnohým materiálom, ale prítomnosť nečistôt, ako je fluorid (z fosfátovej horniny) a chlorid, spôsobuje, že kyselina je oveľa žieravejšia. Takéto nečistoty podporujú koróziu nehrdzavejúcej ocele a niektorých zliatin s vysokým obsahom niklu, čo spôsobuje predčasné poruchy a častú údržbu a výmenu výmenníkov tepla.

Polytetrafluóretylén (PTFE) a perfluóralkoxy (PFA) vykazujú veľmi vysokú odolnosť voči kyseline fosforečnej a jej korozívnym nečistotám, a preto sú dobrou voľbou pre výmenníky tepla v tejto aplikácii. Chemická inertnosť znamená, že výmenníky tepla sa v prítomnosti fluoridových a chloridových nečistôt nerozpadnú a môžu byť v týchto náročných podmienkach dlhodobo spoľahlivo prevádzkované.

Konštrukcia fluoropolymérového výmenníka tepla
Plášťové-a{1}}rúrkové výmenníky tepla sú najpoužívanejším druhom v zariadeniach na koncentrovanie kyseliny fosforečnej. V tomto prípade sa koncentrovaná kyselina fosforečná vedie cez fluórpolymérové ​​rúrky a na strane plášťa sa privádza para alebo horúca voda, aby sa poskytlo potrebné teplo na odparovanie. Rúry sú vyrobené z fluoropolymérovej látky, ktorá odoláva korozívnej kyseline fosforečnej a fluoridovým a chloridovým nečistotám, aby sa zabezpečila dlhá životnosť a výkon.

PTFE výmenníky tepla sa široko používajú pri teplotách do 110 stupňov, ktoré zahŕňajú bežné pracovné teploty procesu koncentrácie. Pre aplikácie s vyššími teplotami sú k dispozícii aj výmenníky tepla PFA. PFA znesie mierne vyššie teploty (do cca 260 C) a pridáva trochu bezpečnostného pufra pre prísnejšie aplikácie.

Boli potvrdené schopnosti fluórpolymérových výmenníkov tepla prekonať problémy horúcej koncentrovanej kyseliny fosforečnej a poskytujú spoľahlivé a korózii -odolné riešenie na prenos tepla pre závody na koncentrovanie kyseliny fosforečnej.

Výber materiálu pre tepelné výmenníky na koncentráciu kyseliny fosforečnej
Výber správneho materiálu pre výmenníky tepla v zariadeniach na koncentrovanie kyseliny fosforečnej je mimoriadne dôležitý pre zabezpečenie spoľahlivej prevádzky a minimalizáciu údržby. Vhodnosť mnohých materiálov na použitie v horúcej koncentrovanej kyseline fosforečnej s fluoridovými a chloridovými nečistotami je porovnaná v nasledujúcej tabuľke:

Materiál Max. tepl. Odolnosť proti korózii voči kyseline fosforečnej Odolnosť voči fluoridom Odolnosť voči chloridom Vhodnosť koncentrácii kyseliny fosforečnej PTFE 110 stupňov Vynikajúca Vynikajúca Vynikajúca Dobrá pre stredne vysoké teploty, ktoré sú kyslé s nečistotami.
PFA ~260 stupňov Vynikajúce Vynikajúce Vynikajúce Najlepšie pre vysokoteplotné aplikácie.
Grafit ~200 stupňov Dobré Slabé Slabé Obmedzené na nízke teploty a menej vhodné z dôvodu napadnutia fluoridmi.
Hastelloy ~500 stupňov Spravodlivé Spravodlivé Spravodlivé Drahé. Slabá odolnosť voči fluoridom a chloridom v horúcej kyseline fosforečnej.
PTFE a PFA sú, ako vidno, materiály voľby, pretože majú vynikajúcu odolnosť voči kyslému prostrediu a korozívnym fluoridovým a chloridovým nečistotám. Hastelloy a grafit sú trochu odolné, ale nie také spoľahlivé ako fluórpolyméry v tejto aplikácii.

Záver
Fluórpolymérové ​​výmenníky tepla (najmä tie z PTFE a PFA) sú dôležité technológie umožňujúce spoľahlivú a účinnú koncentráciu kyseliny fosforečnej. Materiály sú odolné voči korozívnym účinkom horúcej kyseliny fosforečnej a jej fluoridových a chloridových nečistôt a tým zaručujú dlhodobý-výkon vo výmenníkoch tepla. Špeciálne materiály (ako PTFE a PFA) sú potrebné pre vysoko korozívne nastavenia (ako je továreň na koncentráciu kyseliny fosforečnej). Tieto materiály sú veľmi odolné voči chemickému napadnutiu a používajú sa na minimalizáciu korózie, maximalizáciu životnosti zariadenia a minimalizáciu nákladov na údržbu. Výber vhodného materiálu je rozhodujúci pre udržateľnosť a efektívnosť týchto veľmi žiadaných operácií.