Masalah Kos Pengepam dalam Litar Lesap
Litar larut lesap hidrometalurgi menggerakkan larutan asid yang agresif melalui kilometer paip, reaktor dan penukar haba. Kos mengepam mewakili perbelanjaan operasi utama. Setiap penurunan tekanan merentasi penukar haba meningkatkan bil tenaga.
Penukar haba logam menghasilkan kekasaran permukaan dalaman apabila kakisan berlangsung. Apa yang bermula sebagai bahagian dalam tiub licin merosot menjadi permukaan berlubang dan berskala dengan faktor geseran berganda lebih tinggi daripada nilai reka bentuk. Tekanan pelepasan pam meningkat untuk mengekalkan aliran. Penggunaan tenaga meningkat. Akhirnya litar tidak dapat mencapai kadar aliran reka bentuk tanpa peningkatan pam.
Masalah semakin lama semakin bertambah. Kakisan menyebabkan permukaan menjadi kasar. Permukaan kasar meningkatkan geseran. Geseran yang lebih tinggi memerlukan lebih banyak tenaga mengepam. Gelung maklum balas dipercepat sehingga campur tangan penyelenggaraan menggantikan penukar.
Kekasaran Permukaan dan Faktor Geseran
Penurunan tekanan dalam tiub penukar haba mengikuti hubungan Darcy-Weisbach. Untuk aliran gelora, faktor geseran bergantung pada kekasaran permukaan berbanding diameter tiub. Tiub keluli tahan karat baharu dengan kekasaran 0.0015mm mempunyai faktor geseran Darcy lebih kurang 0.019. Selepas dua tahun dalam perkhidmatan pencucian asid, pitting permukaan meningkatkan kekasaran kepada 0.05mm, hampir menggandakan faktor geseran.
Akibat hiliran adalah peningkatan keperluan kepala pam. Litar yang direka untuk penurunan tekanan 3 bar melalui penukar haba semasa pemasangan mungkin memerlukan 5 bar selepas kakisan mengeraskan permukaan. Pam mesti bekerja lebih keras, menggunakan 60-70% lebih tenaga untuk aliran yang sama.
Jadual 1: Perbandingan Kekasaran Permukaan dan Penurunan Tekanan dalam Penukar Haba Litar Leach
| Bahan Tiub | Kekasaran Awal (mm) | Kekasaran Selepas 2 Tahun (mm) | Peningkatan Penurunan Tekanan Relatif |
|---|---|---|---|
| SS 316L dalam larut lesap HCl | 0.0015 | 0.05 - 0.10 | 60 - 90% |
| Titanium dalam H₂SO₄ larut lesap | 0.0015 | 0.02 - 0.04 | 30 - 50% |
| PTFE (dara) | 0.0013 | 0.0013 | 0% |
Data daripada jadual geseran paip yang diterbitkan dan ukuran medan dalam operasi larut lesap tembaga dan nikel.
Kelebihan PTFE Smooth-Bore
Tiub PTFE mempunyai kekasaran permukaan awal kira-kira 0.0013mm, setanding dengan tiub logam yang dilukis. Perbezaan kritikal adalah bahawa kekasaran ini tidak pernah meningkat. PTFE tidak menghakis, berlubang, atau bersisik. Permukaan dalaman selepas lima tahun perkhidmatan asid adalah sama dengan permukaan pada hari pertama.
Tenaga permukaan rendah PTFE memberikan faedah operasi tambahan. Skala-sebatian pembentuk yang melekat pada permukaan logam cenderung mengelupaskan PTFE. Kalsium sulfat, logam hidroksida, dan mendakan lain menemui lebih sedikit tapak nukleasi pada permukaan fluoropolimer.
Penurunan tekanan merentasi penukar haba PTFE kekal stabil sepanjang hayat perkhidmatannya. Pengiraan saiz pam yang dibuat semasa pemasangan kekal sah beberapa tahun kemudian. Penggunaan tenaga untuk mengepam tidak hanyut ke atas. Kadar aliran litar kekal pada nilai reka bentuk tanpa peningkatan kelajuan pam tambahan.
Fleksibiliti Reka Letak Mengurangkan Penurunan Tekanan Sistem
Litar larut lesap -panjang selalu memerlukan penukar haba di lokasi yang dikekang oleh struktur sedia ada, susunan tangki dan saluran paip. Penukar logam dengan konfigurasi cangkerang tetap-dan-tiub memaksa kompromi paip yang menambah lentur, siku dan panjang tambahan.
Gegelung rendaman PTFE fleksibel boleh dikonfigurasikan untuk dimuatkan terus ke dalam tangki atau saluran sedia ada, menghapuskan cangkerang luaran-dan-penukar tiub dan tekanan paip yang berkaitan turun sepenuhnya. Gegelung hanya merendam dalam larutan larut lesap. Satu-satunya penurunan tekanan ialah litar wap dalaman atau air panas, yang minimum.
Apabila penukar haba PTFE luaran diperlukan, berkas fluoropolimer ringan memudahkan struktur sokongan dan mengurangkan keperluan untuk dirian paip berat dan gelung pengembangan yang biasa digunakan dengan penukar logam dalam jangka masa panjang.
Pemerhatian Lapangan daripada Operasi Lesap Kuprum
Loji pengekstrakan pelarut larut lesap kuprum menggantikan dua penukar haba keluli tahan karat cangkerang-dan-tiub dengan gegelung rendaman PTFE yang diletakkan terus dalam tangki larutan larut lesap hamil. Penukar tahan karat telah menghasilkan kekasaran dalaman selama tiga tahun, meningkatkan penurunan tekanan litar daripada 2.8 bar kepada 4.6 bar.
Penggunaan tenaga pam telah meningkat 55% dalam tempoh yang sama. Selepas-penggantian, penurunan tekanan litar dikembalikan kepada 2.7 bar dengan gegelung PTFE. Penggunaan tenaga pam menurun kembali ke hampir-paras asal. Penjimatan elektrik pam tahunan sahaja telah memulihkan 40% daripada kos modal gegelung PTFE pada tahun pertama.
Ringkasan
Penukar haba logam yang terhakis meningkatkan penurunan tekanan dalam litar larut lesap melalui kekasaran permukaan yang progresif. Geseran yang lebih tinggi memerlukan lebih banyak tenaga mengepam, meningkatkan kos operasi secara berterusan sehingga penggantian.
Penukar haba PTFE mengekalkan permukaan licin awalnya selama-lamanya. Penurunan tekanan kekal malar. Penggunaan tenaga pam tidak hanyut. Fleksibiliti konfigurasi gegelung rendaman boleh menghapuskan penurunan tekanan penukar luaran sepenuhnya dengan meletakkan permukaan pemindahan haba terus dalam tangki proses.
Untuk operasi larut lesap yang menilai penggantian penukar haba, analisis kejuruteraan tersedia selepas penyerahan data penurunan tekanan litar semasa, kadar alir, kimia larutan larut lesap dan spesifikasi medium pemanasan yang tersedia.
