Az anyagválasztási határozat
A rozsdamentes acél pácolósor 8% HF-et és 12% HNO3-t tartalmazó vegyes savoldatot használ 55 fokos hőmérsékleten. A hőcserélőnek ellenállnia kell ennek az agresszív kémiának, miközben 60 kW fűtési teljesítményt kell leadnia. Két anyag van mérlegelés alatt: 2. osztályú titán és szűz PTFE.
A titán a hagyományos választás. Jó hővezető képességet, mechanikai szilárdságot és ismertséget kínál a karbantartó csapatoknak. A PTFE abszolút kémiai immunitást biztosít, de alacsonyabb hővezető képességet és nagyobb tekercs-területet biztosít. A kezdeti vételár nem részesíti előnyben a titán négyzetméterenkénti költségét-, de kisebb felületet igényel.
A pácolósor várható 10 éves élettartama alatti teljes birtoklási költségről kell dönteni. Ennek az elemzésnek figyelembe kell vennie a kezdeti tőkét, a telepítést, a karbantartási munkát, a vegyszeres tisztítást, a gyártási leállást és a csere gyakoriságát. Ha minden tényezőt figyelembe veszünk, a közgazdaságtan döntően megváltozik.
A titán rejtett költsége a HF szolgáltatásban
A titán korrózióállósága a passzív TiO₂ filmtől függ. Oxidáló savakban, például salétromsavban ez a film stabil. A HF-ből származó fluoridionok jelenlétében a film feloldódik. A titán felületét az oldható titán-fluorid komplexek képződése támadja meg.
55 fokos és 8%-os HF koncentrációnál a 2. fokozatú titán évente körülbelül 0,5-1,5 mm-rel korrodál, a pontos savaránytól, a hőmérséklet-ingadozásoktól és az oldat keverésétől függően. Az 1,5 mm-es falvastagságú titán merülőtekercs élettartama 1-3 év, mielőtt a falritkítás eléri azt a pontot, ahol a biztonság érdekében a csere kötelező.
Ez a korrózió nem egyenletes a tekercs felületén. A magasabb hőmérsékletű területek, például a gőzbemenet közelében, gyorsabban korrodálódnak. A hegesztési varratok és a hővel{2}}érintett zónák elsősorban korrodálódnak. A meghibásodási mód a kiszámíthatatlan kátyúzás, nem a fokozatos, követhető és tervezhető ritkítás.
Minden csereesemény sokkal többe kerül, mint egy új titán tekercs vételára. A fürdőt le kell engedni és le kell hűteni. A gyártás 8-16 órára leáll. A régi tekercset ki kell vágni és el kell távolítani. Az új tekercs telepítést, szivárgásvizsgálatot és szabályozott felfűtési ciklust igényel. Egyetlen csereesemény összköltsége jellemzően a tekercs beszerzési árának 3-5-szöröse.
1. táblázat: 10 éves teljes tulajdonlási költség összehasonlítása (60 kW hőcserélő, 8% HF / 12% HNO₃ 55 fokon)
| Költségkategória | Titán 2. fokozat | PTFE |
|---|---|---|
| A hőcserélő kezdeti költsége | $12,000 | $14,000 |
| Beépítési költség (kezdeti) | $4,000 | $3,500 |
| Várható élettartam | 1.5 - 3 év | 10+ év |
| Csere 10 év felett | 3 - 5 | 0 |
| Eseményenkénti csereköltség (tekercs + munka + állásidő) | $18,000 - $22,000 | N/A |
| Teljes csereköltség 10 év alatt | $72,000 - $88,000 | $0 |
| Éves karbantartás (ellenőrzés, takarítás) | $800 | $200 |
| 10 éves karbantartási költség | $8,000 | $2,000 |
| Gyártási leállás (óra cserénként) | 12 - 16 óra eseményenként | 0 óra |
| Teljes állásidő 10 év alatt | 48 - 80 óra | 0 óra |
| 10 éves teljes költség (leállási érték nélkül) | $96,000 - $112,000 | $19,500 |
Költségbecslés a közepes méretű pácolási műveleten-. A leállások összesen nem bevételezhetők, de külön vannak feltüntetve. A titán cseréjének gyakorisága a HF{3}}HNO₃-ban közzétett korróziós arányokon alapul, üzemi körülmények között.
A PTFE előnye: nulla csereköltség
A PTFE kémiailag közömbös a HF{0}}HNO₃ keverékekben minden koncentrációban és hőmérsékleten 260 fokig. Nincs korróziós mechanizmus. A cső falvastagsága a beépítéstől az élettartam végéig változatlan marad. A hőátadó felület állandó marad. Nincsenek nem tervezett cserék.
A PTFE hőcserélő kezdeti költsége valamivel magasabb az alacsonyabb hővezetőképesség kompenzálásához szükséges nagyobb felület miatt. A beszerelési költség valamivel alacsonyabb, mivel a könnyű tekercs nem igényel nehéz emelőeszközt. Ezeket a szerény különbségeket teljesen elnyomja a csereesemények kiküszöbölése a 10 éves periódus alatt.
A PTFE tekercs éves karbantartási költsége a szemrevételezésre és az alkalmi öblítésre korlátozódik. Nincs kémiai vízkőmentesítés, passzivációs kezelés és ultrahangos vastagságmérés. Az anyag egyszerűen nem igényel olyan karbantartási tevékenységeket, amelyeket a titán igényel.
Immateriális költségek és folyamatstabilitás
A számszerűsített költségeken túl a PTFE tekercs olyan folyamatstabilitást biztosít, amelyet a titán nem tud felmutatni. A titán korróziója titán ionokat vezet be a pácoló fürdőbe. Ezek az ionok befolyásolhatják a maratási sebességet és a felület minőségét. Amikor a titánt megelőző jelleggel, falvastagság-mérések alapján cserélik ki, a csere időzítése olyan ítélet, amely túl korai (a hátralévő élettartam elvesztése) vagy túl késői (szivárgás kockázata) lehet.
A PTFE mindkét problémát kiküszöböli. A fürdőbe nem jutnak fémionok. Nincs szükség helyettesítő ítéletekre. A folyamat stabil hőátadási sebességgel és nulla szennyeződési kockázattal megy végbe a berendezés teljes 10 éves élettartama alatt.
Összegzés
A HF-HNO₃ pácolási szolgáltatásban a PTFE hőcserélő 10{1}}éves teljes birtoklási költsége hozzávetőleg egy-ötöde a titán egyenértékének, a kissé magasabb kezdeti beszerzési költség ellenére. A különbség abból adódik, hogy a titán véges élettartama fluorid tartalmú savban, amely egy évtized alatt 3-5 cserét igényel, amelyek mindegyike jelentős munkaerő- és leállási költségekkel jár.
A PTFE kémiai közömbössége teljesen kiküszöböli a korróziós{0}}cserét. A karbantartási költségek minimálisak. A folyamat stabilitása javul a folyamatos hőátadás és a nulla fémion-szennyezés révén. A PTFE üzleti célja ebben az alkalmazásban egyértelmű, ha a teljes költséget elemezzük, nem pedig a kezdeti vételárat.
A PTFE és a titán költség-összehasonlításának műszaki elemzése specifikus pácolási alkalmazásokban elérhető a savkoncentráció, az üzemi hőmérséklet, a tartály méretei, a hőterhelési követelmények és az aktuális karbantartási költségek nyilvántartása alapján.
