El ambiente de vapor de SO₃
Las plantas de ácido sulfúrico convierten el dióxido de azufre en trióxido de azufre en el convertidor catalítico y luego absorben el SO₃ en ácido sulfúrico concentrado. El equipo de recuperación de calor entre el convertidor y el absorbente maneja corrientes de gas que contienen SO₃, vapor de agua y niebla de ácido sulfúrico. A temperaturas inferiores al punto de rocío, el SO₃ se combina con el agua para formar un aerosol de ácido sulfúrico-uno de los entornos industriales más corrosivos.
Los intercambiadores de calor metálicos en servicio de SO₃ requieren un control cuidadoso de la temperatura para mantenerse por encima del punto de rocío ácido. Si el gas se enfría por debajo del punto de rocío, el ácido se condensa en la superficie y ataca el metal. El acero inoxidable e incluso las aleaciones con alto contenido de níquel-se corroen rápidamente en el ácido concentrado que se condensa a partir del vapor de SO₃. El desafío del control de la temperatura se hace más difícil por el propio efecto de enfriamiento del intercambiador de calor-la superficie siempre está más fría que el gas a granel.
El PTFE es inmune al SO₃, al ácido sulfúrico y al oleum en todas las concentraciones hasta 260 grados. El material no requiere gestión del punto de rocío. La condensación ácida en la superficie no causa corrosión.
El desafío del punto de rocío ácido para los metales
El trióxido de azufre en la corriente de gas se combina con vapor de agua para formar vapor de ácido sulfúrico: SO₃ + H₂O → H₂SO₄. El ácido sulfúrico se condensa en el punto de rocío ácido-normalmente entre 120 y 180 grados, dependiendo de las concentraciones de SO₃ y agua. Para evitar la condensación en superficies metálicas, la temperatura del gas y la temperatura de la superficie del metal deben permanecer por encima del punto de rocío.
La superficie del intercambiador de calor siempre está más fría que el gas a granel.-Este es el requisito fundamental para la recuperación de calor. Mantener la superficie por encima del punto de rocío requiere una pequeña diferencia de temperatura (lo que reduce la eficiencia de recuperación de calor) o una temperatura alta de entrada de gas (que puede no estar disponible). El compromiso práctico a menudo resulta en cierta condensación de ácido y la corrosión resultante.
El PTFE elimina la restricción del punto de rocío. El material es inmune al ácido condensado. El intercambiador de calor puede funcionar con una diferencia de temperatura tan grande como lo requiera el proceso, maximizando la recuperación de calor sin riesgo de corrosión por condensación ácida.
| Parámetro de servicio SO₃ | Acero inoxidable 316 | Aleación 20 | PTFE |
|---|---|---|---|
| Se requiere gestión del punto de rocío ácido | Sí | Sí | No |
| Tasa de corrosión en H₂SO₄ condensado a partir de SO₃ | Severo | Moderado | 0 |
| Temperatura máxima de servicio seguro (grados) | ~200 (dependiente del punto de rocío) | ~250 | 260 |
| Limitación de la eficiencia de la recuperación de calor | Sí (diferencia de temperatura limitada) | Sí | No |
La mejora de la recuperación de energía
La capacidad de operar el intercambiador de calor de PTFE con una gran diferencia de temperatura mejora la recuperación de calor de la corriente de gas SO₃. Se captura más calor para la generación de vapor o el precalentamiento del agua de alimentación. La recuperación de energía mejorada reduce el consumo de combustible y las emisiones de carbono de la planta. El valor económico de la recuperación de calor adicional, durante la vida útil de la planta, es sustancial-y a menudo excede muchas veces el costo del intercambiador de calor.
La simplicidad operativa
Un intercambiador de calor de PTFE no requiere monitoreo del punto de rocío, ni control mínimo de la temperatura de la superficie, ni lógica de apagado de emergencia para eventos de condensación ácida. La simplicidad operativa reduce la complejidad del sistema de control y elimina un modo de falla. Los operadores pueden centrarse en el proceso, no en proteger el intercambiador de calor de la condensación.
Resumen
Los intercambiadores de calor de PTFE sobreviven al vapor de trióxido de azufre en la recuperación de calor de una planta de ácido sulfúrico a través de inmunidad al SO₃, ácido sulfúrico y oleum. El material elimina la restricción del punto de rocío ácido que limita el rendimiento del intercambiador metálico. La eficiencia de la recuperación de calor mejora a través de mayores diferencias de temperatura. La simplicidad operativa reduce la complejidad del sistema de control. Para la recuperación de energía de plantas ácidas, el PTFE proporciona confiabilidad y eficiencia del proceso.
El soporte de ingeniería para la especificación del intercambiador de calor de PTFE de la planta de ácido está disponible previa presentación de la composición del gas, la concentración de SO₃, las temperaturas de funcionamiento y las prácticas actuales de gestión de la corrosión y el punto de rocío.
