Výzva na bielenie filtrátu
Sekvencie bielenia buničiny využívajú oxid chloričitý, peroxid vodíka a kyslík na odstránenie zvyškového lignínu z buničiny. Filtrát z bieliacich stupňov je komplexná zmes oxidačných chemikálií, organických degradačných produktov a anorganických solí. Výmenník tepla ohrievajúci filtrát na chemickú regeneráciu funguje v roztoku, ktorý napáda kovy prostredníctvom viacerých mechanizmov.
Titán je špecifikovaný pre mnohé aplikácie v bieliacich zariadeniach kvôli jeho dobrej odolnosti voči oxidu chloričitému. V prostredí kombinovaného filtrátu,-kde koexistujú oxid chloričitý, peroxid a chloridy-, však titán trpí jamkovou a štrbinovou koróziou. Titánový pasívny film je napadnutý na slabých miestach, čo vedie k lokalizovanej korózii a prípadnému zlyhaniu trubice. Typická životnosť titánového výmenníka tepla vo filtráte bielizne je 2-5 rokov.
PTFE je odolný voči oxidu chloričitému, peroxidu vodíka, chloridom a ich kombinácii. Plne fluórovaný polymér nemá žiadne oxidačné väzby. Bieliaci filtrát nemá žiadny chemický účinok na povrch. Životnosť presahuje 10 rokov.
Kombinovaný oxidačný útok na titán
Odolnosť titánu proti korózii závisí od pasívneho filmu TiO₂. Film je stabilný v mnohých oxidačných prostrediach, vrátane roztokov oxidu chloričitého. Avšak v spojenom filtráte môže peroxid destabilizovať film. Peroxid vodíka reaguje s TiO₂ za vzniku rozpustného titánového -peroxokomplexu: TiO2 + H2O2 → Ti(02)²⁺ + H2O. Komplex sa rozpúšťa a stenčuje pasívny film. Odkrytý titán repasivuje, ale opakované cykly repasivácie-rozpúšťania spotrebúvajú kov.
Chloridové ióny prítomné vo filtráte napádajú oslabený film. Pitting začína pri defektoch filmu. Jamy rýchlo rastú v oxidačnom prostredí. Kombinácia destabilizácie peroxidového filmu a chloridovej jamkovej korózie vedie k oveľa vyššej rýchlosti korózie ako pri každom mechanizme samostatne.
PTFE nemá žiadny pasívny film, ktorý by destabilizoval. Materiál je už plne fluórovaný-peroxid, nemôže ho ďalej oxidovať. Chloridy nemajú žiadny účinok. Kombinované prostredie je chemicky inertné voči PTFE.
| Parameter bieliacej rastliny | Titánová trieda 2 | PTFE |
|---|---|---|
| Odolnosť voči ClO₂ | Dobrý (sám) | Výborne |
| Vplyv H₂O₂ na pasívny film | Destabilizuje (peroxokomplex) | žiadne |
| Chloridové jamky v spojenom filtráte | áno | žiadne |
| Životnosť vo filtráte bielizne (roky) | 2-5 | 10+ |
| Rýchlosť korózie (mm/rok) | 0,05-0,2 (lokalizované) | 0 |
Ekonomika údržby a výmeny
Výmenníky tepla v titánových bieliacich zariadeniach vyžadujú výmenu každých 2-5 rokov. Náklady na výmenu zahŕňajú titánové zariadenie-, jeden z najdrahších kovov používaných v celulózkach, plus inštalačné práce a prestoje výroby. Kumulatívne náklady na výmenu počas 10-ročného obdobia predstavujú dvojnásobok až päťnásobok počiatočných nákladov na zariadenie.
Výmenníky PTFE poskytujú 10+-ročnú službu bez výmeny. Počiatočné náklady sú nižšie ako titán. Celkové náklady na vlastníctvo počas prevádzkovej životnosti bieliarne sú výrazne nižšie. Úspora údržby je doplnená o zisk z prevádzkyschopnosti výroby v dôsledku eliminácie častých odstávok pri výmene.
Kompatibilita procesnej teploty
Ohrievanie filtrátu bieliaceho zariadenia funguje pri teplotách 50-80 stupňov, čo je v rámci 260 stupňového hodnotenia PTFE. Tlak pary potrebný na ohrev je mierny (2-4 barg). Výmenník PTFE pracuje so širokou bezpečnostnou rezervou v teplotnom aj tlakovom rozsahu. Životnosť dotvarovania sa za týchto podmienok meria v desaťročiach, nie v rokoch.
Zhrnutie
Výmenníky tepla PTFE poskytujú odolnosť voči kombinovanému oxidačnému prostrediu filtrátov na bielenie buničiny, ktoré napádajú titán. Materiál nie je ovplyvnený oxidom chloričitým, peroxidom vodíka a chloridmi. Životnosť presahuje 10 rokov v porovnaní s 2-5 rokmi pre titán. Celkové náklady na vlastníctvo predstavujú zlomok titánovej alternatívy. Pre ohrev filtrátu v bieliarni je PTFE chemicky robustnou a ekonomicky najlepšou voľbou.
Technická podpora pre špecifikáciu výmenníka tepla PTFE v bieliarni je k dispozícii po predložení zloženia filtrátu, koncentrácií ClO₂ a H2O₂, prevádzkovej teploty a aktuálnej histórie výmeny titánu.
