El desafío del barco cubierto
Una instalación de procesamiento químico opera tanques sellados para reacciones basadas en solventes-. Los tanques tienen tapas atornilladas o sujetas con abrazaderas que brindan contención de vapor y acceso para limpieza y mantenimiento. El calentador de inmersión debe calentar el contenido del tanque a 120 grados mientras pasa por la tapa. Cuando el tanque requiera acceso interno para limpieza entre campañas de producto, se debe retirar el calentador junto con la tapa.
Un calentador de inmersión convencional instalado a través de una boquilla de tanque separada complica esta operación. El calentador debe desconectarse de sus servicios públicos y desatornillarse de su boquilla independientemente de la tapa. Si el calentador se adentra profundamente en el tanque, se debe levantar antes de poder quitar la tapa,-lo que requiere acceso a una grúa aérea y un espacio libre importante sobre el tanque.
La integración del intercambiador de calor de PTFE en la tapa del tanque simplifica la operación. El calentador está montado permanentemente en la parte inferior de la tapa. Quitar la tapa también elimina el calentador en un solo movimiento. Los servicios públicos-vapor y condensado-se conectan a la tapa mediante mangueras flexibles o tuberías articuladas que se adaptan al movimiento de extracción de la tapa.
El concepto de diseño montado en la tapa-
El intercambiador de calor de PTFE se fabrica como una rejilla de serpentín plana unida a un marco de soporte que se atornilla a la parte inferior de la tapa del tanque. La rejilla del tubo cuelga hacia abajo desde la tapa hacia el tanque y se sumerge en el fluido del proceso cuando la tapa está cerrada. Los cabezales de suministro de vapor y retorno de condensado están montados en la parte superior de la tapa, con penetraciones de tubos a través de la tapa selladas mediante accesorios de compresión de PTFE.
La tapa en sí suele ser de acero inoxidable o de acero revestido, diseñada para la presión nominal del tanque. El marco de soporte del intercambiador de PTFE se fija a la parte inferior de la tapa mediante sujetadores recubiertos de PTFE-o de acero inoxidable con arandelas aislantes de PTFE para evitar la corrosión galvánica.
Cuando se requiere acceso para mantenimiento, las conexiones flexibles de vapor y condensado se desconectan en accesorios de desconexión rápida-en la parte superior de la tapa. Se quitan los sujetadores de la tapa. La tapa, con el intercambiador de PTFE adjunto, se levanta como un solo conjunto utilizando el puente grúa o el polipasto de la instalación. El tanque está abierto para su limpieza. Se puede acceder al intercambiador para su inspección mientras está suspendido con la tapa.
| Parámetro de diseño | Especificación | Justificación de la ingeniería |
|---|---|---|
| Método de fijación de la tapa | Marco atornillado a la parte inferior de la tapa. | Seguro durante la operación; extraíble como unidad |
| Orientación de la rejilla del tubo | Horizontal, suspendido de la tapa | Calentamiento uniforme; auto-drenante al retirar la tapa |
| Profundidad de la rejilla del tubo debajo de la tapa | Por profundidad del tanque; normalmente entre el 60 y el 80 % de la profundidad del líquido | Maximiza la inmersión sin interferir con el fondo del tanque. |
| Sello de penetración del tubo-a-la tapa | Accesorio de compresión de PTFE con junta tórica de respaldo | Doble sello; accesible desde la parte superior de la tapa |
| Tipo de conexión vapor/condensado | Manguera trenzada flexible revestida de PTFE-con desconexión rápida- | Se adapta al movimiento de extracción de la tapa sin necesidad de desmontar la tubería. |
| Tipo de desconexión-rápida | Leva-rotura en seco-cerradura o unión bridada | Minimiza el derrame de fluido durante la desconexión. |
| Se requiere espacio libre para levantar la tapa | Grosor de la tapa + profundidad de la rejilla del tubo + 300mm | Espacio libre superior estándar en edificios químicos |
| Peso del conjunto (tapa + intercambiador) | Por diseño; normalmente 80-150 kg para un tanque de 2 m de diámetro | Dentro de la capacidad de elevación estándar |
| Alojamiento de expansión térmica | Las conexiones de manguera flexibles absorben el movimiento relativo de la tapa-al-tanque | Previene la tensión en las conexiones de tuberías fijas |
El diseño flexible de conexión de servicios públicos
Las conexiones de vapor y condensado al intercambiador-montado en la tapa deben adaptarse al movimiento de extracción de la tapa sin necesidad de desmontar las tuberías rígidas. Las mangueras trenzadas flexibles de acero inoxidable revestidas de PTFE-, clasificadas para la presión y temperatura del vapor, proporcionan esta flexibilidad.
Las mangueras se conectan a los cabezales-superiores de la tapa mediante accesorios-de desconexión rápida-en seco. Cuando se desconectan, los accesorios sellan tanto el extremo de la manguera como la conexión del cabezal, evitando derrames de vapor o condensado. Las mangueras son lo suficientemente largas como para permitir levantar la tapa del tanque y dejarla a un lado en un soporte de mantenimiento sin desconectar las mangueras de los cabezales de servicios públicos de la planta.
Para tanques con espacio libre superior limitado, un brazo de tubería articulado-un conjunto oscilante-de secciones de tubería rígidas con juntas giratorias-proporciona una alternativa a las mangueras flexibles. El brazo se aleja de la tapa después de desconectarlo, despejando el camino de elevación sin necesidad de que las mangueras se flexionen en un radio estrecho.
La consideración del rendimiento térmico
Un intercambiador de PTFE-montado en una tapa normalmente cubre el 60-80 % del área de la sección transversal-del tanque, suspendido en la parte superior del volumen de líquido. Esta configuración proporciona un excelente calentamiento de la zona superior pero puede crear estratificación térmica: líquido más cálido en la parte superior y más frío en la parte inferior.
Para tanques con agitadores, la estratificación es mínima porque la agitación mezcla el contenido del tanque continuamente. Para tanques sin agitación, la rejilla de PTFE se puede configurar con tubos-de longitud extendida que lleguen más profundamente al tanque, o se puede suspender una segunda rejilla inferior de la rejilla de la tapa sobre varillas de soporte de PTFE para proporcionar calentamiento a múltiples profundidades.
La columna de convección natural de los tubos calentados también promueve la mezcla. El líquido caliente sube desde las superficies de los tubos y el líquido más frío desciende a lo largo de las paredes del tanque. Este patrón de circulación es generalmente suficiente para profundidades de tanque moderadas.
Resumen
Un intercambiador de calor de PTFE integrado en una tapa de tanque extraíble simplifica el acceso al recipiente para limpieza y mantenimiento al combinar la tapa y el calentador en un solo conjunto extraíble. Las conexiones flexibles de servicios públicos con accesorios de rotura en seco-permiten levantar la tapa sin necesidad de desmontar la tubería. El diseño montado en la tapa-elimina la necesidad de boquillas calentadoras separadas y reduce el tiempo y el equipo necesarios para abrir el tanque.
La estratificación térmica se gestiona mediante el funcionamiento del agitador o configuraciones de tubos de profundidad-ampliada. El diseño es adecuado para recipientes sellados de procesamiento de químicos, tanques de solventes y cualquier aplicación donde se requiera tanto contención de vapor como acceso periódico al tanque lleno.
El soporte de ingeniería para el diseño del intercambiador de calor de PTFE montado en la tapa-está disponible previa presentación de las dimensiones del tanque, la configuración de la tapa, el espacio libre superior disponible, el servicio de calefacción y las especificaciones de agitación.
