Sebuah pabrik kimia perlu mengganti pemanas perendaman PTFE dalam rendaman natrium hidroksida 25% pada suhu 85 derajat. Pemanas yang ada telah rusak setelah hanya lima bulan digunakan-PTFE telah melepuh dan retak di seluruh bagian yang dipanaskan. Tim pemeliharaan pembangkit listrik mencurigai bahwa pemanas tersebut berukuran terlalu kecil untuk tugas tersebut dan beroperasi pada kepadatan watt yang terlalu tinggi.
Kaustik pekat panas adalah salah satu bahan kimia yang paling banyak dibutuhkan untuk pemanas imersi PTFE. Pada konsentrasi 85 derajat dan 25%, kaustik menyerang permukaan polimer melalui defluorinasi. Tingkat serangan tergantung pada suhu permukaan. Pemanas yang beroperasi pada kepadatan watt tinggi memiliki suhu permukaan yang lebih tinggi dan terdegradasi lebih cepat.
Mengapa 25% Caustic pada 85 derajat Membutuhkan Luas Permukaan yang Besar
Kepadatan watt yang aman untuk pemanas imersi PTFE dalam kaustik 25% pada suhu 85 derajat adalah 0,6–0,8 W/cm². Di atas kisaran tersebut, suhu permukaan melebihi batas aman untuk polimer, dan laju defluorinasi semakin cepat.
Kepadatan watt yang rendah berarti diperlukan luas permukaan yang besar untuk setiap watt tertentu. Untuk tugas 5 kW pada 0,7 W/cm², luas permukaan yang dibutuhkan adalah 7.143 cm². Pemanas-satu sisi dengan ukuran 500 mm × 700 mm menyediakan 3.500 cm²-hanya setengah dari luas yang dibutuhkan. Pemanas-dua sisi menyediakan luas 7.000 cm², yang mendekati persyaratan.
| Watt | Kepadatan Watt yang Aman | Luas Permukaan yang Diperlukan | Jejak-Satu Sisi | Jejak-Dua Sisi |
|---|---|---|---|---|
| 3kW | 0,7 W/cm² | 4.286 cm² | 500×857mm | 500×429mm |
| 4kW | 0,7 W/cm² | 5.714 cm² | 500 × 1.143 mm | 500 × 571mm |
| 5kW | 0,7 W/cm² | 7.143 cm² | 600 × 1.190 mm | 600 × 595mm |
| 6kW | 0,7 W/cm² | 8.571 cm² | 600 × 1.429mm | 600×714mm |
| 8kW | 0,7 W/cm² | 11.429 cm² | 800 × 1.429mm | 800×714mm |
Persyaratan luas permukaan dan tapak untuk 25% kaustik pada 85 derajat
Batas Suhu untuk Layanan Kaustik
Suhu permukaan adalah variabel pengendali. Untuk 25% kaustik pada curah 85 derajat, suhu permukaan tidak boleh melebihi 95–100 derajat. Di atas kisaran tersebut, laju defluorinasi semakin cepat, dan PTFE terdegradasi dengan cepat.
Untuk menjaga suhu permukaan di bawah 100 derajat, kerapatan watt harus dibatasi hingga 0,6–0,8 W/cm² dalam rendaman dengan pengadukan sedang. Di zona aliran-rendah, batasnya turun menjadi 0,5–0,6 W/cm².
Menghitung Luas Permukaan yang Dibutuhkan
Persyaratan luas permukaan tergantung pada watt dan kepadatan watt. Untuk tugas 5 kW pada 0,7 W/cm², luas permukaan yang dibutuhkan adalah 7.143 cm². Pemanas-dua sisi dengan ukuran 600 mm × 595 mm menyediakan luas 7.140 cm²-cukup.
Jika tangki tidak dapat menampung pemanas dua sisi berukuran 600 × 595 mm, beberapa pemanas kecil yang didistribusikan di sekitar tangki dapat menyediakan luas permukaan yang dibutuhkan sekaligus mempertahankan kepadatan watt yang rendah.
Langkah-Langkah Spesifikasi Praktis untuk Pelayanan Kaustik Panas
Mulailah dengan konsentrasi dan suhu kaustik. Konsentrasi dan suhu yang lebih tinggi memerlukan kepadatan watt yang lebih rendah. Untuk 25% kaustik pada 85 derajat, kerapatan watt tidak boleh melebihi 0,7 W/cm².
Pilih kepadatan watt dari kondisi aliran aktual di lokasi pemanas. Dalam rendaman yang bergejolak sedang, 0,7 W/cm² sudah sesuai. Di zona aliran-rendah, turunkan ke 0,5–0,6 W/cm².
Hitung luas permukaan yang dibutuhkan dari watt dan kepadatan watt. Tugas 5 kW pada 0,7 W/cm² memerlukan 7.143 cm². Jika satu pemanas tidak dapat menyediakan area tersebut di dalam tangki, pertimbangkan beberapa pemanas yang didistribusikan di sekelilingnya.
Pastikan suhu permukaan pemanas tetap di bawah 100 derajat. Jika suhu permukaan yang dihitung melebihi batas tersebut, kurangi kepadatan watt lebih lanjut atau tingkatkan aliran pada permukaan pemanas.
| Konsentrasi Kaustik | Suhu | Kepadatan Watt yang Aman | Luas Permukaan sebesar 5 kW | Kehidupan Layanan yang Diharapkan |
|---|---|---|---|---|
| 10% | 60 derajat | 1,2–1,5 W/cm² | 3.333–4.167 cm² | 4–6 tahun |
| 15% | 70 derajat | 1,0–1,2 W/cm² | 4.167–5.000 cm² | 2–4 tahun |
| 20% | 80 derajat | 0,8–1,0 W/cm² | 5.000–6.250 cm² | 18–30 bulan |
| 25% | 85 derajat | 0,6–0,8 W/cm² | 6.250–8.333 cm² | 12–24 bulan |
| 30% | 90 derajat | 0,5–0,7 W/cm² | 7.143–10.000 cm² | 8–18 bulan |
Kepadatan watt yang aman dan persyaratan luas permukaan untuk layanan kaustik
Ketika Pemanas Standar Tidak Dapat Menyediakan Luas Permukaan yang Dibutuhkan
Tangki kaustik terkonsentrasi panas dengan kebutuhan watt tinggi dan ruang periferal terbatas seringkali tidak dapat mengakomodasi pemanas celup PTFE standar dengan kepadatan watt rendah yang dibutuhkan oleh bahan kimia. Konfigurasi pemanas imersi PTFE khusus dengan luas permukaan besar, kepadatan watt rendah, dan posisi aliran-yang dioptimalkan mengatasi akar penyebab kekurangan luas permukaan. Proses spesifikasi memerlukan konsentrasi kaustik, suhu operasi, dimensi tangki, kondisi aliran, dan watt yang dibutuhkan. Untuk fasilitas dengan pemandian kaustik air panas, pendekatan khusus aplikasi-ini mengurangi degradasi lapisan dan memperpanjang masa pakai pemanas.
