Utilizatsiya qilish xarajatlarining oshishi va atrof-muhitni muhofaza qilish qoidalari metall ishlov beruvchilar va kimyoviy ishlov beruvchilarni sarflangan kislotalarni qayta ishlash va qayta ishlashga undamoqda. Ushbu qayta tiklash tizimlari-distillash, diffuziya dializ yoki membrana-asoslangan-konsentrlangan, ko‘pincha issiq kislotalarni parchalanmasdan ishlay oladigan issiqlik almashtirgichlarni talab qiladi.Ftoropolimer issiqlik almashinuvchisi kislotani qayta tiklasheritmalar, xususan, PTFE va PFA, bunday jarayonlarda oldindan isitish, sovutish va kondensatsiya vazifalari uchun zarur bo'ldi.
Kislotalarni qayta tiklash texnologiyalariga umumiy nuqtai
Ishlatilgan tuzlash, tozalash yoki tozalash vannalaridan kislotalarni olish uchun bir necha usullar qo'llaniladi. Har bir suyuqlik agressiv va ko'pincha yuqori haroratlarda bo'lgan issiqlik uzatish bosqichlarini o'z ichiga oladi.
Distillash (bug'lanishni qayta tiklash)
Xlorid (HCl), nitrat (HNO₃) yoki sulfat (H₂SO₄) kabi mineral kislotalar uchun distillash kislotani metall tuzlari va suvdan ajratadi. Sarflangan kislota kislotani (yoki azeotropga qarab suvni) bug'lash uchun qizdiriladi, so'ngra yana tozalangan kislota oqimiga kondensatsiyalanadi. Odatdagi qadamlar quyidagilarni o'z ichiga oladi:
Oziqlantirishni oldindan qizdirish: Sovuq sarflangan kislota issiq taglik mahsuloti (qayta tiklangan kislota) yoki bug 'bilan issiqlik almashinuvi orqali isitiladi.
Qaynatish/qaynatish: Kislota qayta qozonda qaynash nuqtasiga qadar isitiladi. HCl uchun bu 110 darajaga yaqin (20,2% HCl da azeotrop 108,6 darajada qaynaydi). Konsentrlangan H₂SO₄ uchun harorat vakuum ostida 200–300 darajaga yetishi mumkin.
Kondensatsiya: Kislota bug'lari sovutiladi va yana suyuqlikka kondensatsiyalanadi.
Diffuziya dializ
Diffuziya dializida aralash kislota-metall tuz eritmalaridan erkin kislota olish uchun ion almashinadigan membrana-foydalanadi. Jarayon odatda atrof-muhit va biroz yuqori haroratlarda (30-50 daraja) ishlaydi. Issiqlik almashinuvchilari quyidagilar uchun ishlatiladi:
Diffuziya tezligini yaxshilash uchun sarflangan kislotani oldindan qizdiring.
Qayta olingan kislotani saqlashdan oldin sovutib oling.
Kislota kechikishi (ionlarni chiqarib tashlash)
Kislota kechikishi metall tuzlarining o'tishiga imkon beradigan kislotani adsorbsiya qiluvchi qatron qatlamidan foydalanadi. Keyin kislota suv bilan almashtiriladi. Qatronlar ishlashini optimallashtirish uchun haroratni nazorat qilish ko'pincha talab qilinadi. Issiqlik almashinuvchilari barqaror haroratni (20-40 daraja) ushlab turish yoki olingan kislotani sovutish uchun ishlatilishi mumkin.
Membran elektrodializ
Elektrodializ kislotalarni konsentratsiyalash yoki tozalash uchun ion-selektiv membranalar va elektr maydonidan foydalanadi. Elektr qarshilik natijasida hosil bo'lgan issiqlikni yo'qotish uchun sovutish ko'pincha talab qilinadi va bu sovutish vazifasi uchun floropolimer almashtirgichlar ishlatiladi.
Har bir tiklanish bosqichida issiqlik almashinuvchilarining roli
Kislotalarni qayta ishlash zavodlarida issiqlik almashtirgich qayta ishlanadigan kislotaning to'liq konsentratsiyasi va harorat oralig'iga, shu jumladan azeotrop aralashmalar va bug 'fazalariga bardosh berishi kerak.
Oldindan isitish ozuqa kislotasi
Distillash ustuniga yoki dializ stackiga kirishdan oldin, sarflangan kislota energiya sarfini kamaytirish uchun ko'pincha oldindan qizdiriladi. Qobiq va trubka yoki suvga cho'mdiruvchi lasan issiqlik almashtirgich issiqlikni issiq olingan kislotadan (yoki past bosimli bug'dan) sovuq ozuqaga o'tkazadi. Almashtirgichning har ikki tomonida korroziy kislota bo'lishi mumkin. PTFE yoki PFA quvurlari ishlatiladi, kislota quvurlar ichida yoki qobiq tomonida oqadi (agar qobiq ham floropolimer bilan qoplangan bo'lsa).
Qayta qozon isitish
Distillashda reboiler kislotani bug'lash uchun issiqlikni ta'minlaydi. Bu eng og'ir vazifadir. HCl-ni qayta tiklash uchun, qayta qozon harorati odatda PTFE uchun xavfsiz doimiy diapazonda 100-110 darajani tashkil qiladi. H₂SO₄ konsentratsiyasi uchun yuqori haroratlar (vakuum ostida 180 darajagacha) yuqori erish nuqtasiga (305 daraja) va yaxshi o'rmalanish qarshiligiga ega bo'lgan PFA talab qiladi. Ftoropolimer qozonlari ko'pincha to'g'ridan-to'g'ri kislota idishiga botiriladigan suvga cho'mdiruvchi lasan turi yoki qobiq tomonida bug 'va PTFE yoki PFA quvurlari ichida qaynayotgan kislotali vertikal qobiq va trubkali dizayndir.
Kondensatorni sovutish
Distillash ustunidan chiqadigan kislota bug'lari suyuqlikdan olingan kislotaga kondensatsiyalanadi. Kondenser, odatda, bir tomoni sovutish suvi va trubka tomonida kislota bug'lari bo'lgan qobiqli va quvurli almashtirgichdir (sovutish suvining mahsulotga oqib ketishining oldini olish uchun). Kondensat kislotasi yuqori konsentrlangan va issiq. PTFE bug 'fazasiga, shuningdek suyuqlikka qarshilik ko'rsatadi. Yopishmaydigan sirt har qanday polimerlashtirilgan aralashmalar yoki metall tuzlari o'tishi mumkin bo'lgan ifloslanishni oldini oladi.
Qayta tiklangan kislotani sovutish
Saqlash yoki qayta ishlatishdan oldin olingan kislota ko'pincha atrof-muhit haroratiga sovutiladi. PTFE yoki PFA sovutgichi ishlatiladi, odatda qobiq tomonida sovutish suvi va quvurlarda kislota mavjud. Bu vazifa unchalik jiddiy emas, lekin baribir to'liq kimyoviy qarshilik talab qiladi.
Nima uchun ftoropolimerlar kislotani qayta tiklash uchun tanlanadi
Bir necha omillar PTFE va PFA ni kislotani qayta ishlash tizimlarida issiqlik almashinuvchilari uchun afzal qilingan materiallarga aylantiradi.
To'liq konsentratsiya diapazoniga qarshilik
Umumiy qayta tiklanadigan kislotalarga quyidagilar kiradi:
Xlorid kislotasi (HCl)– po‘latni tuzlashdan. PTFE suyultirilgandan azeotropikgacha (20,2%) va hatto konsentrlangan HCl gazigacha bo'lgan barcha konsentratsiyalarga harorat chegarasigacha qarshilik ko'rsatadi.
Sulfat kislota (H₂SO₄) – from battery acid recycling or metal finishing. PTFE resists all concentrations from dilute to concentrated (98%) at moderate temperatures. For high‑temperature concentration (>150 daraja), PFA talab qilinadi.
Nitrat kislotasi (HNO₃)- zanglamaydigan po'latdan tuzlashdan. PTFE 110 gradusgacha bo'lgan haroratlarda barcha kontsentratsiyalarga, hatto nitrat kislotaning bug'lanishiga ham qarshilik ko'rsatadi.
Aralashtirilgan kislotalar– masalan, HF‑HNO₃ (zanglamaydigan po'latdan tuzlash) yoki H₂SO₄‑HNO₃ (etching). Ftoropolimerlar barcha birikmalarga nisbatan inertdir.
Hech qanday metall yoki qotishma bu universal muvofiqlikka mos kelmaydi. Zanglamaydigan po'latdan HCl tezda ishdan chiqadi; titanium HF tomonidan hujumga uchraydi; Hastelloy ba'zi kislotalarga qarshilik ko'rsatishi mumkin, ammo qimmat va hali ham ma'lum sharoitlarga sezgir.
Bug 'fazasiga qarshilik
Distillash tizimlari nafaqat suyuq kislota, balki issiq kislota bug'larini ham o'z ichiga oladi, ular suyuqlikdan ham ko'proq korroziy bo'lishi mumkin, chunki ular ko'pincha konsentratsiyalangan yoki azeotropik kompozitsiyalarni o'z ichiga oladi. PTFE va PFA bug 'va suyuqlik fazalariga teng darajada chidamli. Aksincha, grafit issiqlik almashinuvchilari bug 'fazasi oksidlanishidan yoki qatronlar degradatsiyasidan aziyat chekishi mumkin.
Kirlanishni nazorat qilish uchun yopishmaydigan sirt
Ishlatilgan kislotalar ko'pincha metall tuzlarini o'z ichiga oladi (masalan, temir xlorid, temir sulfat, nikel nitrat). Bu tuzlar qizdirilganda cho‘kishi yoki issiqlik almashtirgich yuzalarida tarozi hosil qilishi mumkin. PTFE ning past sirt energiyasi kuchli yopishishni oldini oladi. Shakllangan tarozilar chayish yoki engil kislota bilan tozalash orqali osongina olib tashlanadi. Metall almashtirgichlar passivatsiya qatlamlariga zarar etkazadigan agressiv mexanik yoki kimyoviy tozalashni talab qiladi.
Metall ionlarining ifloslanishi yo'q
Kislotalarni qayta tiklashda maqsad qayta foydalanish uchun mos bo'lgan toza kislota ishlab chiqarishdir. Agar issiqlik almashtirgich metall ionlarini (masalan, temir, xrom, nikel) yuvsa, bu ionlar olingan kislotani ifloslantiradi va kislota qayta ishlatilganda jarayonga xalaqit berishi mumkin. Ftoropolimer almashtirgichlar kislota tozaligini saqlab, metall ionlarini kiritmaydi.
Kislotalarni qayta tiklashda odatdagi almashtirgich konfiguratsiyasi
| Konfiguratsiya | Tavsif | Oddiy vazifa |
|---|---|---|
| Immersion lasan | Kislota idishiga botirilgan PTFE yoki PFA lasan; quvurlar ichidagi isitish/sovutish suyuqligi | Oldindan isitish, qayta qaynatish, sovutish |
| Qobiq va trubka (barcha floropolimer) | PTFE quvurlari varaqlari bilan PTFE quvurlari; PTFE yoki kauchuk bilan qoplangan metall qobiq | Kondensatsiya, oldindan qizdirish, sovutish |
| Qobiq va trubka (ftoropolimer quvurlar, metall qobiq) | PTFE naychalaridagi kislota; qobiq tomonida foydali suyuqlik. Qobiq materiali faqat foydali suyuqlik bilan mos kelishi kerak | Oldindan isitish, sovutish (agar yordamchi dastur korroziy bo'lmasa) |
| Plastinka va ramka (ftoropolimer) | Astarli yoki qattiq PTFE plitalari; kamroq tarqalgan, ammo mavjud | Past bosimli sovutish vazifalari |
Materialni tanlash bo'yicha eslatma: Kislotalarni qayta tiklash stsenariylari uchun PTFE va PFA
PTFE ham, PFA ham kimyoviy jihatdan bir xil (perftorli) va bir xil ajoyib korroziyaga chidamliligini ta'minlaydi. Ularning orasidagi tanlov mexanik va termal talablarga bog'liq.
| Mulk | PTFE | PFA |
|---|---|---|
| Doimiy foydalanish harorati (issiqlik almashtirgich xizmati) | ~ 110 daraja (bosim ostida emirilish bilan cheklangan) | ~ 180 daraja |
| Erish nuqtasi | 327 daraja | 305 daraja |
| Moslashuvchanlik | Ko'proq moslashuvchan, o'rash osonroq | Qattiqroq, yaxshi o'lchamli barqarorlik |
| Bug 'qarshiligi | Oʻrtacha (bugʻning qayta-qayta aylanishi bilan siljish paydo boʻlishi mumkin) | Yaxshi (bug'da sterilizatsiya qilingan tizimlarda qo'llaniladi) |
| Narxi | Pastroq | Yuqori |
| Odatda kislotani qayta tiklash dasturlari | HCl distillash (qayta qozon 110 daraja), diffuzion dializ uchun oldindan qizdirgichlar, kondensatorlar | H₂SO₄ konsentratsiyasi (vakuum ostida 150–180 daraja), yuqori haroratli tozalash |
Tanlov bo'yicha ko'rsatma:
Har doim 110 darajadan past bo'lgan xizmat ko'rsatish harorati uchun (ko'pchilik HCl, HNO₃ va aralash kislotani qayta tiklash) PTFE tejamkor tanlovdir.
110 darajadan 180 darajagacha bo'lgan haroratlar uchun (masalan, vakuum ostida sulfat kislota konsentratsiyasi yoki ba'zi organik kislotalarni tozalash) PFA talab qilinadi.
Juda yuqori haroratlar uchun (180 darajadan yuqori) shisha, kremniy karbid yoki tantal kerak bo'lishi mumkin, ammo bunday haroratlar metallni ishlov berishdan kislota olishda kam uchraydi.
Misol: po'latni picklingdan HClni qayta tiklash
Chelik tuzlash liniyasi sarflangan HCl (150-200 g / L FeCl₂ bilan 5-10% HCl) hosil qiladi. Kislota distillashni qayta tiklash zavodiga yuboriladi. Tizimga quyidagilar kiradi:
Oziqlantiruvchi oldindan isituvchi: Sarflangan ozuqani atrof-muhitdan 80 darajagacha qizdirish uchun issiq qayta ishlangan kislota (90 daraja) yordamida PTFE qobiqli va quvurli almashtirgich.
Qayta qozon: Past bosimli bug 'bilan isitiladigan PTFE cho'milish lasan to'plami (120 daraja). Bobin qaynayotgan HCl qozoniga botiriladi (108 daraja). PTFE bu vazifaga 5-10 yil davomida bardosh beradi.
Kondensator: Qobiq tomonida sovutish suvi va PTFE quvurlari ichida HCl bug'lari (108 daraja kondensatsiya 40 daraja) bo'lgan PTFE qobiqli va quvurli almashtirgich.
Mahsulot sovutgichi: Qayta olingan 18% HCl ni 40 darajadan atrof-muhitga sovutadigan PTFE cho'milish lasan.
Barcha almashtirgichlar qattiq PTFE quvurlari va PTFE quvurlari plitalari bilan qurilgan. Zavod sakkiz yillik faoliyat davomida korroziya bilan bog'liq nosozliklar haqida xabar beradi.
Kislotalarni qayta tiklashda floropolimer almashinuvchilarga texnik xizmat ko'rsatish va tozalash
Muntazam parvarishlash oddiy:
Mexanik shikastlanish mavjudligini tekshiring: PTFE quvurlari qattiq, lekin o'tkir qirralar bilan kesilishi mumkin. Har qanday shikastlangan trubka qobiq va trubka dizaynlarida alohida almashtirilishi mumkin.
O'lchov qoldiqlarini olib tashlang: Agar kislota tomonida metall tuzi shkalalari (masalan, FeCl₂·4H₂O) hosil bo'lsa, ular ko'pincha suvda eriydi va ularni yuvish mumkin. O'jar tarozilar suyultirilgan kislota (masalan, 5% HCl) bilan PTFE ga zarar bermasdan eritiladi.
Bug 'tomonidagi o'lchovni tekshiring: Isitish vositasi tomonida (bug 'yoki issiq suv), suv sifati yomon bo'lsa, shkala paydo bo'lishi mumkin. Bu standart ohak tozalash vositalari tomonidan olib tashlanadi; PTFE ta'sir qilmaydi.
Passivatsiya yoki korroziyaga qarshi tekshiruv talab qilinmaydi.
Xulosa
Ftoropolimer issiqlik almashinuvchilari kislotani qayta ishlash tizimlarida samarali, korroziyasiz issiqlik uzatish imkonini beradi. Ozuqa kislotasini distillash ustuniga oldindan qizdirish, HCl-ni qayta tiklash uchun qayta qaynatish vazifasini ta'minlash yoki tozalangan kislotalarni kondensatsiyalash va sovutishdan qat'i nazar, PTFE va PFA almashtirgichlar HCl, H₂SO₄ va HNO₃ kabi agressiv kislotalarning to'liq konsentratsiyasi va harorat oralig'iga bardosh beradi. Ularning yopishmaydigan sirtlari ifloslanishga qarshilik ko'rsatadi va ular olingan kislotaga metall ionlarini kiritmaydi. Pastroq haroratli ishlar uchun (110 darajadan past) PTFE tanlangan materialdir; yuqori haroratli jarayonlar uchun (180 darajagacha) PFA tanlanadi. Barqaror ishlab chiqarish bardoshli, kimyoviy jihatdan inert uskunalarga tayanadi vafloropolimer issiqlik almashinuvchisi kislotani qayta tiklashtizimlar butun dunyo bo'ylab metallni pardozlash va kimyoviy qayta ishlash zavodlarida tasdiqlangan standartga aylandi.
