Vấn đề phá hủy phụ gia
Bể mạ đồng axit chứa các chất phụ gia hữu cơ-chất làm sáng, chất làm phẳng và chất làm ướt-rất cần thiết để tạo ra cặn mịn, sáng. Những chất phụ gia này nhạy cảm với nhiệt. Sự xuống cấp của chúng tăng tốc nhanh chóng trên 50 độ. Tuy nhiên, cuộn dây ngâm được làm nóng bằng hơi nước-duy trì bể ở nhiệt độ 25-30 độ có nhiệt độ thành ống cao hơn nhiều-thường là 80-100 độ đối với cuộn dây kim loại.
Mỗi lít dung dịch tuần hoàn qua bề mặt cuộn dây kim loại nóng sẽ chịu một xung nhiệt phá hủy một phần hàm lượng phụ gia của nó. Các chất phụ gia phân hủy thành cặn dầu làm ô nhiễm bồn tắm và phải được loại bỏ bằng cách xử lý bằng cacbon. Việc phá hủy liên tục đòi hỏi phải bổ sung phụ gia liên tục, làm tăng chi phí hóa chất và tạo ra gánh nặng bảo trì.
Bộ trao đổi nhiệt PTFE hoạt động với nhiệt độ thành ngoài thấp hơn đáng kể so với bộ trao đổi nhiệt kim loại ở cùng áp suất hơi. Nhiệt độ thành thấp hơn làm giảm tốc độ phân hủy nhiệt phụ gia, kéo dài tuổi thọ phụ gia và giảm tiêu thụ hóa chất.
Sự khác biệt nhiệt độ của tường
Nhiệt độ thành ngoài của cuộn ngâm được làm nóng bằng hơi nước-được xác định bởi nhiệt độ bão hòa hơi nước, hệ số truyền nhiệt ở phía quy trình và độ dẫn nhiệt của thành ống. Trong một cuộn dây kim loại, điện trở nhiệt của thành ống không đáng kể. Nhiệt độ bề mặt bên ngoài tiến gần đến nhiệt độ hơi bên trong, chỉ được điều chỉnh bởi hệ số màng bên-của quá trình. Đối với hơi nước 3 barg ở 143 độ trong bể đồng axit ở 25 độ, nhiệt độ thành ngoài của ống kim loại là khoảng 80-95 độ.
Trong cuộn dây PTFE, điện trở nhiệt của thành ống rất đáng kể. Nhiệt độ giảm 20-30 độ trên tường PTFE 1,0 mm. Nhiệt độ bề mặt bên ngoài đối với cùng áp suất hơi nước và điều kiện bể là khoảng 55-65 độ - giảm 20-35 độ so với kim loại tương đương.
Việc giảm 20-35 độ này đặt nhiệt độ thành PTFE gần hơn với nhiệt độ bể và cách xa ngưỡng phân hủy phụ gia. Tốc độ phá hủy phụ gia nhiệt theo động học Arrhenius với năng lượng kích hoạt xấp xỉ 50-80 kJ/mol, giảm 50-80% so với cuộn dây kim loại.
| Thông số nhiệt | Cuộn dây thép không gỉ | Cuộn dây titan | Bộ trao đổi nhiệt PTFE |
|---|---|---|---|
| Nhiệt độ bão hòa hơi nước ở mức 3 barg (độ) | 143 | 143 | 143 |
| Độ dẫn nhiệt của thành ống (W/m·K) | 16 | 22 | 0.25 |
| Nhiệt độ giảm qua thành ống (độ) | < 2 | < 1 | 20-30 |
| Nhiệt độ tường ngoài (độ) | 80-95 | 85-98 | 55-65 |
| Tốc độ phân hủy phụ gia tương đối | 1.0 (cơ sở) | 0.9-1.1 | 0.2-0.5 |
| Tiêu thụ chất tăng trắng hàng năm (tương đối) | 1.0 | 0.95 | 0.4-0.6 |
Gia hạn tuổi thọ phụ gia
Tốc độ phân hủy phụ gia giảm giúp kéo dài tuổi thọ của mỗi chất tăng trắng và chất làm đều màu. Nồng độ phụ gia trong bể ổn định hơn theo thời gian. Tần suất xử lý carbon để loại bỏ các sản phẩm phân hủy giảm xuống. Bể hoạt động gần với mức cân bằng phụ gia tối ưu trong thời gian hoạt động lâu hơn.
Lợi ích kinh tế bao gồm việc giảm mua phụ gia-thường là chi phí hóa chất lớn nhất trong quá trình mạ đồng axit-và giảm chi phí xử lý carbon. Đối với dây chuyền mạ đồng axit có khối lượng lớn-, mức giảm chi phí hóa chất hàng năm từ việc chuyển đổi PTFE có thể vượt quá 15.000-30.000 USD mỗi bể.
Lợi ích của quá trình cũng quan trọng không kém. Nồng độ phụ gia ổn định hơn tạo ra các đặc tính lắng đọng nhất quán hơn-độ sáng, độ dẻo và độ phẳng. Việc giảm tích lũy sản phẩm phân hủy giúp giảm nguy cơ lỗi cặn gây ra sự loại bỏ và làm lại.
Giảm sản phẩm phụ
Khi các chất phụ gia hữu cơ phân hủy trên bề mặt kim loại nóng, các sản phẩm phân hủy bao gồm cặn dầu, axit hữu cơ và các loại polyme. Những sản phẩm phụ này cản trở quá trình mạ. Cặn dầu tạo thành màng bề mặt gây rỗ. Axit hữu cơ làm thay đổi độ pH của bồn tắm. Các dạng polyme kết hợp vào cặn, làm giảm độ dẻo.
Nhiệt độ thành dưới của PTFE không chỉ làm giảm tổng lượng sản phẩm phân hủy mà còn thay đổi quá trình phân hủy. Ở nhiệt độ thấp hơn, các chất phụ gia trải qua quá trình phân hủy ít hoàn toàn hơn, tạo ra ít sản phẩm phụ có hại nhất. Các sản phẩm phân hủy hình thành có nhiều khả năng dễ bay hơi và thoát khỏi bể hơn là tích tụ dưới dạng cặn-không bay hơi.
Bản tóm tắt
Bộ trao đổi nhiệt PTFE làm giảm sự phân hủy nhiệt của các chất phụ gia hữu cơ trong mạ đồng axit bằng cách vận hành ở nhiệt độ thành ngoài thấp hơn 20-35 độ so với kim loại tương đương. Nhiệt độ thành thấp hơn, do khả năng chịu nhiệt của PTFE, làm giảm tốc độ phân hủy phụ gia xuống 50-80%. Tiêu thụ phụ gia giảm, tần suất xử lý carbon giảm và chất lượng cặn trở nên ổn định hơn. Tiết kiệm chi phí hóa chất hàng năm nhờ kéo dài tuổi thọ phụ gia là một thành phần quan trọng trong trường hợp kinh doanh chuyển đổi PTFE.
Hỗ trợ kỹ thuật cho thông số kỹ thuật của bộ trao đổi nhiệt PTFE trong bể mạ-nhạy cảm phụ gia được cung cấp khi gửi hóa chất bể, nhiệt độ vận hành, mức tiêu thụ phụ gia hiện tại và áp suất hơi.
