Заптивка која не успе може да помеша два тока процеса, да искључи линију и да створи опасност по безбедност. Када је течност врућ метилен хлорид или перхлоретилен, стандардни еластомери попут Витона ће набубрити и отказати. Избор материјала заптивке постаје критична загонетка о хемијској компатибилности. За ПТФЕ измењивач топлоте који рукује агресивним врућим хлорованим растварачима, заптивка мора издржати хемијски напад, одржавати заптивање кроз термичке циклусе и избегавати контаминацију процесне течности. Одабир погрешног материјала може довести до цурења, застоја и ослобађања у животну средину.
Изазов заптивања са хлорисаним растварачима
Хлоровани растварачи као што су метилен хлорид (дихлорометан, ДЦМ), перхлоретилен (ПЦЕ, тетрахлоретилен), трихлоретилен (ТЦЕ) и хлоробензен се широко користе у одмашћивању, хемијском чишћењу, хемијској синтези и фармацеутској обради. Када се загревају у ПТФЕ измењивачу-обично на страни цеви, са медијумом за грејање или хлађење на страни омотача-ови растварачи представљају јединствен изазов за заптивање.
Већина еластомерних заптивки (нитрил, ЕПДМ, Витон, силикон) је нападнута хлорисаним растварачима. Витон® (ФКМ) значајно бубри и губи механичка својства. Нитрилна гума (НБР) се раствара или постаје крхка. Чак је и полихлоропрен (неопрен) неприкладан. Једини еластомери са маргиналном отпорношћу (нпр. перфлуороеластомери попут Калрез® или Цхемраз®) су изузетно скупи и још увек захтевају потврду на специфичном растварачу и температури. Штавише, еластомери могу да излуже пластификаторе или -молекуларне-олигомере ниске масе у растварач, контаминирајући дестилат који може захтевати високу чистоћу.
Стога је потрага за аматеријал заптивке ПТФЕ размењивач топлог хлорисаног растварачанеизбежно указује на растворе на бази флуорополимера-или графита-који су хемијски инертни и термички стабилни.
Кандидати за заптивке
1. Проширени ПТФЕ (еПТФЕ)
Експандирани политетрафлуороетилен (еПТФЕ) је модификовани облик ПТФЕ који се пени или растеже да би се створила микропорозна, веома флексибилна структура. Задржава универзалну хемијску отпорност чврстог ПТФЕ-компатибилног са свим хлорованим растварачима на температурама до око 260 степени (500 степени Ф). Међутим, практична температурна граница за еПТФЕ заптивке у непрекидној употреби је генерално 200–230 степени, у зависности од специфичног квалитета.
Предности за хлорисане раствараче:
Инертан за метилен хлорид, перхлоретилен, ТЦЕ и све друге хлорисане угљоводонике.
Без испирања или екстрахирања (чисти ПТФЕ).
Веома прилагодљив – меки, флексибилни материјал испуњава несавршености на површини прирубнице (огреботине, удубљења, валовитост) боље од чврстог ПТФЕ.
Ниско пузање и хладни проток у поређењу са чврстим ПТФЕ-ом, иако је и даље значајно.
Доступан у листовима, тракама и унапред{0}}исеченим заптивкама.
Недостаци:
Ограничена механичка чврстоћа у поређењу са гуменим заптивкама.
Захтева веће оптерећење завртња да би се постигло заптивање (обично напрезање заптивке од 20-30 МПа).
Подложан опуштању пузања током времена; ре-окретање после термичког циклуса је од суштинског значаја.
2. Флексибилни графит са ПТФЕ премазом или ламинацијом
Флексибилни графит (који се такође назива експандирани графит) је одличан материјал за заптивке на високим{0}}температурама. Инертан је на скоро све хемикалије, укључујући хлорисане раствараче, до веома високих температура (450 степени или више). Међутим, чисти графит може бити донекле порозан и може одбацити фине честице. За сервис размењивача топлоте где постоји забринутост због контаминације, ПТФЕ премаз или ПТФЕ ламинат на површини која је у контакту са течношћу- пружа не-нелепљиву, непорозну баријеру.
Типична конструкција:
Језгро од флексибилног графита (са или без металног уметка за снагу).
Танак слој ПТФЕ филма (нпр. 0,05–0,1 мм) везан за површину која долази у контакт са хлорисаним растварачем.
Алтернативно, ПТФЕ заптивка коверте (о којој се говори у наставку) може користити флексибилни графит као језгро.
Предности:
Одлична температурна отпорност (до 350 степени само за графит, 230 степени са ПТФЕ премазом).
Веома ниско пузање – одржава оптерећење вијка боље од еПТФЕ.
Добра хемијска отпорност (графит нападају само јаки оксиданти као што су концентрована азотна киселина или кисеоник на високим температурама; хлорисани растварачи нису оксиданти).
Недостаци:
ПТФЕ премаз може бити танак и може се изгребати, откривајући графит. Пуна ПТФЕ коверта је поузданија.
Графит може бити абразиван; потребно је пажљиво руковање.
3. ПТФЕ заптивке коверте
ПТФЕ заптивка омотача се састоји од компресибилног језгра за пуњење (као што је перфорирани метални лим, лим од без-азбестних влакана или флексибилни графитни лист) потпуно окружен танким ПТФЕ омотачем. Коверта је типично дебела 0,2–0,5 мм и окреће се на унутрашњој и спољашњој ивици. ПТФЕ омотач обезбеђује хемијску отпорност, док језгро пружа еластичност и отпорност на пузање.
За вруће хлорисане раствараче, препоручени основни материјали:
Флексибилни графит (за високе температуре, до 230 степени са ПТФЕ омотачем)
Мрежа од проширеног челика или монела (за механичку чврстоћу)
Високотемпературна влакна без{0}}азбеста{{1} (обезбедите да нема везива која деградирају)
Предности:
Одлична хемијска отпорност – само ПТФЕ долази у контакт са растварачем.
Добра компресибилност и опоравак – добро заптива оштећене прирубнице.
Доступан у стандардним величинама за прирубнице измењивача топлоте ПТФЕ.
Недостаци:
Виша цена од еПТФЕ плоче.
Коверта се може пробушити ако се заптивком погрешно рукује.
Захтева пажљиво центрирање током инсталације.
4. Чврсте ПТФЕ заптивке (непуњене)
Чврсте, непуњене ПТФЕ заптивке (изрезане од лима дебљине 1-3 мм) су хемијски компатибилне, али имају слабу конформабилност и екстремно пузање. Тешко их је заптити на грубим прирубницама и генерално се не препоручују за рад са хлорисаним растварачима осим ако су прирубнице веома равне и завртњи се често поново-завијају. Проширени ПТФЕ је скоро увек бољи избор.
Референтна табела компатибилности
| Материјал заптивке | Хемијска отпорност на вруће хлорисане раствараче (до 150 степени) | Температурна граница | Ризик од испирања | Пузање / Релаксација | Препоручује се за ПТФЕ измењивач? |
|---|---|---|---|---|---|
| Нитрилна гума (НБР) | Лоше – раствара се или набубри | Ниска (<80°C) | Висока (пластификатори) | Ниско | бр |
| ЕПДМ | Лоше – бубри у многим хлорованим растварачима | Умерено | Високо | Ниско | бр |
| Витон (ФКМ) | Значајно набубри у ДЦМ, ТЦЕ | Умерено (200 степени, али хемијски не успева) | Умерено | Ниско | бр |
| перфлуороеластомер (ФФКМ) | Одлично - али изузетно скупо | До 260 степени | Веома ниска (превисока цена за већину) | Ниско | Да, али цена је-превисока |
| Чврсти ПТФЕ | Одлично | До 260 степени | Ниједан | Веома висок (лош печат) | Не препоручује се (пузање) |
| Проширени ПТФЕ (еПТФЕ) | Одлично | До 230 степени | Ниједан | Умерено (захтева{0}}окретање) | Да (први избор) |
| Флексибилни графит (без премаза) | Одлично | До 450 степени | Низак (могуће осипање честица) | Веома ниско | Да, ако је улазак честица прихватљив |
| ПТФЕ{0}}обложен графит | Одлично (ПТФЕ лице) | До 230 степени (ограничење ПТФЕ) | Минимално | Веома ниско | Да |
| ПТФЕ омотач са графитним језгром | Одлично | До 230 степени | Ниједан | Ниско | Да (поуздан избор) |
Механика заптивања: ПТФЕ заптивке захтевају негу
За разлику од еластомерних заптивки које се прилагођавају умереним оптерећењима вијака, заптивке на бази ПТФЕ-(укључујући еПТФЕ) су термопластичне. Захтевају већи почетни напон завртња да би се створила заптивка-обично 20–35 МПа на контактној површини заптивке. Ово је 2-3 пута веће оптерећење потребно за гумену заптивку. Прирубница мора бити довољно чврста да издржи ова оптерећења без савијања.
Поред тога, ПТФЕ пузи (хладни токови) под сталном компресијом. После првог термичког циклуса, дебљина заптивке се можда смањила, смањујући оптерећење завртња. дакле,ре-окретање након што измењивач достигне радну температуру, а затим се охладитопло се препоручује. Друго ре{1}}обрисање после неколико дана рада такође може бити од користи. Неки произвођачи заптивача обезбеђују криве задржавања обртног момента да би заказали интервале поновног{3}}окретања.
Заматеријал заптивке ПТФЕ размењивач топлог хлорисаног растварачаизбор, комбинација еПТФЕ или ПТФЕ{0}}заптивке омотача са компресибилним језгром (графит или метал) је индустријски стандард. Дизајн омотача обезбеђује редундантну баријеру-чак и ако је омотач оштећен, материјал језгра треба да буде хемијски компатибилан (нпр. флексибилни графит је такође отпоран на хлорисане раствараче).
Најбоље праксе за инсталацију
Припрема прирубнице– Површине прирубница треба да буду глатке (Ра 1,6–3,2 µм) и без дубоких огреботина, удубљења или радијалних трагова. Хлоровани растварачи могу да продре кроз ситне капиларне канале ако је површина прирубнице превише храпава. Уздигнута-прирубница са назубљеном завршном обрадом је прихватљива, али не би требало да има оштре жлебове.
Центрирање заптивки– ПТФЕ заптивачи омотача морају бити савршено центрирани. Заптивка која није{1}}у средини може да изазове савијање коверте или да језгро буде изложено на унутрашњој ивици.
Редослед затезања вијака– Користите калибрисани момент кључ. Пратите образац звезда. За велике прирубнице, затегните у најмање три пролаза (нпр. 30%, 70%, 100% циљног момента). Забележите коначне вредности обртног момента.
Ре-распоред окретања– Након првог загревања-до радне температуре (нпр. 120 степени за метилен хлорид под притиском), охладите измењивач на приближно амбијенталну, а затим поново-затегните завртње. Поновите након 24 сата рада. После ових почетних ре-окретних момента, многи системи су стабилни месецима или годинама, али годишњи ре-окретни момент је опрезан.
Прорачун оптерећења вијака– Консултујте објављени минимални напон заптивке произвођача заптивке (нпр. за еПТФЕ, типична вредност „И“ је 20–25 МПа). Израчунајте потребан обртни момент завртња користећи геометрију прирубнице и факторе трења. Не погађај.
Зашто не користите друге уобичајене материјале заптивки?
Следећи материјали се често користе у мање агресивним услугама, али су опасни са врућим хлорисаним растварачима:
ЦАФ (компримована азбестна влакна)– Док су азбестна влакна инертна, гумена везива у ЦАФ заптивкама су нападнута хлорисаним растварачима, што доводи до раслојавања и цурења заптивке. ЦАФ је такође забрањен у многим јурисдикцијама.
Не-азбестна влакна (НАФ)– Већина НАФ заптивки садржи арамидна влакна и нитрилна или СБР везива, која бубре или се растварају у хлорованим растварачима. Прихватљив је само специјални НАФ са ПТФЕ везивом, али то су ефективно еПТФЕ композити.
Металне заптивке (спирална рана, кампрофил)– Заптивке од нерђајућег челика или Монел спирално намотане са ПТФЕ пунилом су хемијски отпорне, али захтевају веома велика оптерећења вијака и глатке завршне обраде прирубница. Погодни су за примене високог{1}}притиска, али су обично претерани за ПТФЕ измењиваче, који раде на скромним притисцима (често<10 bar). However, they can be used if the flange design allows.
Резиме: Најмања компонента, највећа одговорност
Избор одговарајуће заптивке за хлорисане раствараче подразумева одабир хемијски инертних, компресибилних материјала и праћење пажљивих процедура уградње. Проширени ПТФЕ (еПТФЕ) нуди универзалну компатибилност, добру усклађеност и без испирања. ПТФЕ заптивке омотача са флексибилним графитним језгром пружају супериорну отпорност на пузање и поузданост заптивања. Флексибилни графит са ПТФЕ премазом је робусна алтернатива за више температуре. Еластомерне заптивке се морају у потпуности избегавати. Заптивка је последња линија одбране од цурења. Одговарајући избор, у комбинацији са исправним обртним моментом завртња и поновним{6}}затезањем након термичких циклуса, обезбеђује да ПТФЕ измењивач топлоте који рукује врелим хлорисаним растварачима ради безбедно и ефикасно. Најмања компонента у измењивачу топлоте може бити најкритичнија за безбедност и перформансе-и нигде то није тако истинито него у хлорисаним растварачима.
