Az additív megsemmisítési probléma
A savas rézbevonatú fürdők szerves adalékanyagokat-fényesítőket, kiegyenlítőket és nedvesítőszereket- tartalmaznak, amelyek elengedhetetlenek a sima, fényes lerakódásokhoz. Ezek az adalékok hőérzékenyek. Lebomlásuk 50 fok felett gyorsan felgyorsul. A fürdőt 25-30 fokon tartó, gőzzel fűtött merülőspirál csőfalának hőmérséklete azonban sokkal magasabb, fémes tekercseknél jellemzően 80-100 fok.
Minden liter fürdő, amely a forró fémtekercs felületén túl kering, hőimpulzust tapasztal, amely elpusztítja adalékanyag-tartalmának egy részét. Az adalékanyagok olajos maradékokká bomlanak, amelyek szennyezik a fürdőt, és szénkezeléssel kell eltávolítani. A folyamatos pusztítás folyamatos adalékanyag-utánpótlást igényel, ami növeli a vegyszerköltségeket és karbantartási terhet jelent.
A PTFE hőcserélő lényegesen alacsonyabb külső falhőmérsékleten működik, mint a fémes hőcserélő azonos gőznyomás mellett. Az alacsonyabb falhőmérséklet csökkenti az additív hőbomlás sebességét, meghosszabbítja az adalék élettartamát és csökkenti a vegyszerfelhasználást.
A falhőmérséklet különbség
A gőzzel fűtött merülőspirál külső falának hőmérsékletét{0}}a gőztelítési hőmérséklet, a folyamatoldali hőátadási tényező és a csőfal hővezető képessége határozza meg. Fém tekercsben a csőfal hőellenállása elhanyagolható. A külső felület hőmérséklete megközelíti a belső gőzhőmérsékletet, amelyet csak a folyamat-oldali film együtthatója mérsékel. 3 barg gőz esetén 143 fokon 25 fokos savas rézfürdőben a fémcső külső falának hőmérséklete körülbelül 80-95 fok.
A PTFE tekercsben a csőfal hőellenállása jelentős. A hőmérséklet 20{5}}30 fokkal csökken az 1,0 mm-es PTFE falon. A külső felület hőmérséklete azonos gőznyomás és fürdőkörülmények mellett körülbelül 55-65 fok – ez 20-35 fokos csökkenés a fémes egyenértékhez képest.
Ez a 20-35 fokos csökkentés a PTFE falhőmérsékletét sokkal közelebb helyezi a fürdő hőmérsékletéhez, és távolabbi az adalékanyag lebomlási küszöbétől. Az Arrhenius-kinetikát követő, körülbelül 50-80 kJ/mol aktiválási energiájú termikus adalékanyag-roncsolás mértéke 50-80%-kal csökken a fémtekercshez képest.
| Termikus paraméter | Rozsdamentes acél tekercs | Titán tekercs | PTFE hőcserélő |
|---|---|---|---|
| Gőztelítési hőmérséklet 3 barg ( fokon ) | 143 | 143 | 143 |
| A csőfal hővezető képessége (W/m·K) | 16 | 22 | 0.25 |
| Hőmérséklet csökkenés a cső falán ( fok ) | < 2 | < 1 | 20-30 |
| Külső fal hőmérséklete ( fok ) | 80-95 | 85-98 | 55-65 |
| Az adalékanyag relatív lebomlási sebessége | 1.0 (alapvonal) | 0.9-1.1 | 0.2-0.5 |
| Éves fehérítő fogyasztás (relatív) | 1.0 | 0.95 | 0.4-0.6 |
Az additív élettartam meghosszabbítása
Az adalékanyag csökkentett lebomlási sebessége meghosszabbítja az egyes fehérítők és kiegyenlítők élettartamát. Az adalékanyag-koncentráció a fürdőben idővel stabilabb marad. A bomlástermékek eltávolítására szolgáló szénkezelés gyakorisága csökken. A fürdő az optimális adalékanyag-egyensúlyhoz közelebb működik, élettartamának nagyobb hányadára.
A gazdasági előnyök közé tartozik az adalékanyag-vásárlások csökkentése,{0}}jellemzően a savas rézbevonat legnagyobb vegyszerköltsége-és a szénkezelés költségeinek csökkentése. Egy nagy mennyiségű savrézbevonatú-sor esetén a PTFE-átalakításból származó éves vegyszerköltség-csökkenés tartályonként meghaladhatja a 15 000–30 000 USD-t.
A folyamat előnyei ugyanilyen fontosak. A stabilabb adalékanyag-koncentrációk egyenletesebb lerakódási tulajdonságokat eredményeznek,{1}}fényerő, rugalmasság és szintezés. A bomlástermékek felhalmozódásának csökkenése csökkenti a lerakódási hibák kockázatát, amelyek visszautasítást és átdolgozást okoznak.
A melléktermék-csökkentés
Amikor a szerves adalékanyagok lebomlanak egy forró fémfelületen, a bomlástermékek olajos maradékokat, szerves savakat és polimer anyagokat tartalmaznak. Ezek a melléktermékek zavarják a bevonási folyamatot. Az olajos maradványok felületi filmréteget képeznek, amely gödröket okoz. A szerves savak megváltoztatják a fürdő pH-ját. A polimer fajták beépülnek a lerakódásba, csökkentve a hajlékonyságot.
A PTFE alacsonyabb falhőmérséklete nemcsak a bomlástermékek teljes mennyiségét csökkenti, hanem a bomlási útvonalat is eltolja. Alacsonyabb hőmérsékleten az adalékanyagok kevésbé teljes lebomláson mennek keresztül, így kevesebb a legkárosabb melléktermék. A kialakuló bomlástermékek nagyobb valószínűséggel illékonyak és kikerülnek a fürdőből, ahelyett, hogy nem-illékony maradékként halmozódnának fel.
Összegzés
A PTFE hőcserélő csökkenti a szerves adalékok termikus lebomlását a savas rézbevonatban azáltal, hogy a külső falhőmérséklet 20-35 fokkal alacsonyabb, mint a fém egyenértéke. Az alacsonyabb falhőmérséklet, amely a PTFE hőállóságának következménye, 50-80%-kal csökkenti az adalékanyag bomlási sebességét. Csökken az adalékanyag-fogyasztás, csökken a szénkezelés gyakorisága, és egyenletesebb lesz a lerakódás minősége. A meghosszabbított adalékanyag-élettartamból származó éves vegyi költség megtakarítás a PTFE átalakítási üzleti esetének jelentős eleme.
Az adalékanyagra{0}}érzékeny bevonatfürdők PTFE-hőcserélőire vonatkozó műszaki támogatás a fürdő kémiájának, az üzemi hőmérsékletnek, az aktuális adalékanyag-fogyasztási arányoknak és a gőznyomásnak a benyújtásával érhető el.
