Com es compara la taxa de contaminació en un intercanviador de PTFE amb una unitat revestida de vidre-en el processament de polímers?

Una fàbrica de processament de polímers utilitza intercanviadors de calor per escalfar i refredar plàstics enganxosos, fosos o dissolts. Tot i que tant els intercanviadors de vidre-revestits com els de PTFE ofereixen una protecció contra la corrosió excepcional, les seves superfícies lluiten contra l'acumulació inevitable d'encrasses de polímers d'una manera profundament diferent. La freqüència amb què s'ha de tancar la instal·lació per a una neteja costosa i complexa depèn de la superfície.

La comparació del comportament del polímer de la taxa d'encrassement de l'intercanviador revestit de vidre amb el PTFE és essencialment un estudi sobre l'energia superficial, la física d'adhesió i com interactuen els polímers amb diferents interfícies de materials.

L'energia superficial i l'inici del comportament de contaminació
L'energia superficial i les propietats d'humectació tenen una gran influència en l'encrassement en el servei de polímers. El vidre i el PTFE representen dos extrems d'interacció amb polímers orgànics.

El vidre és una superfície hidròfila i d'alta energia. La superfície de PTFE és molt hidròfoba i de baixa energia. Aquesta diferència altera profundament el comportament de les cadenes de polímers quan es troben amb la paret de l'intercanviador.

El vidre s'enganxa al polímer com una mà humida al gel; El PTFE li permet lliscar...

A superfícies-revestides de vidre:

L'adhesió es facilita per ubicacions polars o semi{0}}polars per a la interacció

Les cadenes de polímer s'estenen i s'ancoren a la superfície

Les capes aïllants gruixudes es desenvolupen a partir de làmines primes al principi

La neteja s'aconsegueix sovint amb mitjans químics o tèrmics durs

Per a superfícies de PTFE:

Energia superficial molt baixa

Les forces d'adhesió estan molt reduïdes

La deposició de polímers és pobre i fàcilment alterada pel flux

Les capes de contaminació són més fines i menys estables

Taxes de contaminació en el processament de polímers: una comparació
L'experiència operativa en aplicacions de polímers de velocitat d'encrassement d'intercanviadors de PTFE amb revestiment de vidre revela repetidament la tendència de les superfícies de PTFE a recollir una contaminació menys persistent en condicions similars, especialment amb:

Fons i solucions de polietilè (PE).

Corrents de procés PP (polipropilè)

Barreges de polímers i dissolvents hidrofòbics

Líquids de procés enganxosos rics en oligòmers

Els equips-revestits de vidre són químicament resistents, però en aquestes situacions tendeixen a formar dipòsits més persistents a causa d'una major adhesió interfacial.

Les capes de contaminació generades generalment per PTFE són:

Més esvelta,

Físicament més feble

Més fàcil d'eliminar amb la cisalla de flux.

Més sensible als cicles de neteja suaus

Això condueix a llargues durades de funcionament continu entre parades.

Acció de neteja i influència en el funcionament
La freqüència de neteja és un factor important dels costos operatius en la producció de polímers. Les variacions en el comportament de la contaminació afecten directament l'eficiència de la planta.

Per a intercanviadors amb revestiment de vidre:

Sovint necessiten neteja mecànica o química

El servei de polímers enganxosos es tradueix en temps d'inactivitat reduïts

Les pel·lícules residuals poden quedar després dels cicles de neteja

Per als intercanviadors de PTFE,

Les capes de contaminació estan menys adherides

Sovint n'hi ha prou amb un rentat tèrmic o amb dissolvent

Cicles de neteja més curts i menys vigorosos

Hi ha una disminució en l'ús de productes químics

Això es tradueix en un millor temps de funcionament i una menor intensitat de manteniment en sistemes basats en PTFE{0}}.

Compartiu-la conductivitat tèrmica
Malgrat la resistència a la contaminació del PTFE, té una limitació de disseny considerable en forma de conductivitat tèrmica deficient. El PTFE és un conductor de calor pitjor que l'acer-revestit de vidre.

Això dóna:

Necessitat d'una superfície de transferència de calor més gran

Augment de la mida de l'intercanviador per a la mateixa funció

Augment del potencial de la petjada de capital

Menys flux de calor per unitat de superfície

Els sistemes-revestits de vidre tenen més probabilitats d'encrassejar-se, però solen tenir una eficiència tèrmica més alta per unitat de volum a causa d'una millor conducció de calor a través del substrat metàl·lic.

Efectes de la Química de Processos
El comportament de contaminació no és universal i depèn molt de:

Distribució dels pesos moleculars dels polímers

Polaritat del dissolvent

Perfil de temperatura.

Condicions de cisalla a l'intercanviador de calor

En algunes solucions riques-dissolvents o parcialment miscibles, les diferències entre el PTFE i el vidre poden ser menys pronunciades . L'avantatge del PTFE és especialment evident per a polímers hidrofòbics molt enganxosos.

Implicacions per a l'estratègia operativa
L'elecció d'intercanviadors de PTFE o de vidre-en el processament de polímers sol ser un compromís entre:

Resistència a la contaminació

Rendiment en calor

Limitacions de pressió

Força dels materials

Enfocament de manteniment

Sovint es selecciona PTFE als sistemes quan el temps d'inactivitat relacionat amb la contaminació domina els costos operatius. Les unitats de paret de vidre poden ser preferides si són essencials un disseny compacte i una capacitat de pressió més alta.

Resum
La baixa energia superficial del PTFE proporciona un avantatge operatiu important en la resistència a la contaminació en serveis de polímers enganxosos. Per a aplicacions de polímers, la taxa d'encrassement de PTFE enfront de l'intercanviador de parets de vidre, PTFE, tot i que té un pitjor rendiment de temperatura i pressió, generalment permet durades més llargues, una neteja més fàcil i un manteniment menys intens.

L'intercanviador de calor més rendible és aquell que segueix funcionant. Aquestes reduccions de la freqüència de contaminació sovint poden superar l'eficiència tèrmica bruta en moltes aplicacions de processament de polímers, fent del PTFE un gran candidat per maximitzar el temps de funcionament i la continuïtat del procés.