El problema de los lodos en el pretratamiento
Las líneas de pretratamiento de fosfato de hierro producen un flujo continuo de lodos. Los iones ferrosos de la disolución de la pieza de acero reaccionan con iones fosfato y oxidantes en el baño para formar fosfato de hierro insoluble. Este precipitado gelatinoso se deposita en cada superficie sumergida. El intercambiador de calor, que funciona a 55-65 grados, es particularmente vulnerable. La superficie cálida acelera la reacción de precipitación. El lodo se acumula rápidamente.
Los intercambiadores de calor de acero inoxidable en tanques de pretratamiento requieren una limpieza mecánica cada 2 a 4 semanas. El lodo de fosfato de hierro, mezclado con fosfato de titanio procedente del refinador de grano, forma una incrustación dura y adherente. La descalcificación requiere drenar el tanque, retirar el serpentín o acceder a él con dificultad y descascarar o disolver las incrustaciones con ácido inhibido. Cada evento de limpieza consume de 4 a 6 horas de tiempo de producción.
Un intercambiador de calor de PTFE en el mismo servicio resiste la adhesión de lodos. El intervalo de limpieza se extiende de semanas a meses. Cuando finalmente es necesario realizar una limpieza, el lodo se libera fácilmente de la superficie de PTFE de baja-energía sin métodos químicos o mecánicos agresivos.
La diferencia del mecanismo de adhesión
Los lodos de fosfato de hierro se adhieren a las superficies metálicas mediante múltiples mecanismos. La atracción electrostática entre las partículas de lodo cargadas y la superficie del óxido metálico proporciona la unión inicial. El enlace químico entre los grupos fosfato del lodo y los grupos hidróxido metálico de la superficie oxidada del acero inoxidable fortalece el enlace. El entrelazado mecánico a medida que el lodo se seca y cristaliza durante los períodos de enfriamiento completa la tenaz adhesión.
El PTFE elimina cada uno de estos mecanismos. La superficie no es eléctricamente-conductora-no se desarrolla atracción electrostática. La superficie del carbono-flúor no tiene grupos hidroxilo para el enlace fosfato. La energía superficial de 18-20 mN/m es demasiado baja para que las partículas polares de fosfato se mojen y se propaguen. Cualquier lodo que se deposite por gravedad reposa en la superficie sin fijación química ni mecánica.
| Parámetro de adherencia del lodo | Superficie de acero inoxidable | Superficie de PTFE |
|---|---|---|
| Energía superficial (mN/m) | 40-50 | 18-20 |
| Atracción electrostática al lodo. | Fuerte (superficie de óxido cargada) | Ninguno (no-conductivo) |
| Enlace químico con fosfato. | Sí (enlaces metálicos-fosfato) | Ninguno (superficie C-F) |
| Enclavamiento mecánico | Sí (rugosidad de la superficie 1-3 μm Ra) | Mínimo (rugosidad de la superficie 0,1-0,3 μm Ra) |
| Fuerza de adhesión del lodo (relativa) | 1,0 (línea de base) | 0.05-0.1 |
| Método de limpieza | Chipeado mecánico + ácido | Enjuague con agua o limpie suavemente |
El impacto operativo y de costos
El intervalo de limpieza extendido aumenta directamente el tiempo de actividad de la producción. Una línea de pretratamiento que anteriormente se detenía durante 4 horas cada 3 semanas para limpiar el calentador ahora se detiene durante 1 hora cada 12 semanas para un simple enjuague. Las horas productivas anuales aumentan aproximadamente 60 horas por tanque-por un valor de entre 30 000 y 60 000 dólares, dependiendo del valor del rendimiento de producción.
La eliminación de la limpieza mecánica preserva la superficie del intercambiador de calor. Las bobinas de acero inoxidable sufren daños progresivos debido al desconchado repetido y la desincrustación con ácido-el adelgazamiento de las paredes, la rugosidad de la superficie que acelera la futura contaminación y el eventual reemplazo. Las bobinas de PTFE no sufren daños inducidos por la limpieza-. La superficie permanece lisa y resistente a las incrustaciones-durante toda la vida útil del equipo.
La reducción del ácido residual de las operaciones de descalcificación reduce la generación de desechos peligrosos de la instalación. Cada proceso de descalcificación produce entre 50 y 100 litros de ácido gastado que contiene fosfato de hierro disuelto e iones metálicos. La eliminación de entre 15 y 20 eventos de descalcificación por año por tanque representa una reducción significativa en el costo del tratamiento de residuos y la carga de informes ambientales.
Resumen
Los intercambiadores de calor de PTFE eliminan la acumulación de lodos de fosfato de hierro en las superficies de los calentadores en los tanques de pretratamiento mediante una combinación de baja energía superficial, ausencia de sitios de unión química y no-conductividad eléctrica. La superficie resistente a las incrustaciones-extiende el intervalo de limpieza de semanas a meses y permite una limpieza suave-con enjuague con agua en lugar de una desincrustación mecánica y química agresiva.
Los beneficios operativos incluyen un mayor tiempo de actividad de la producción, la eliminación de los daños superficiales inducidos por la limpieza-, una mayor vida útil del equipo y una reducción de la generación de desechos peligrosos a partir de las operaciones de desincrustación.
El soporte de ingeniería para la especificación del intercambiador de calor de PTFE en fosfato de hierro y otras aplicaciones de pretratamiento está disponible previa presentación de la química del baño, la temperatura de funcionamiento, la frecuencia y el método de limpieza actuales y las dimensiones del tanque.
