Como um trocador de calor de PTFE resiste à corrosão por amálgama de mercúrio no aquecimento de salmoura de células de cloro-álcali?
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O risco da poluição por mercúrio
Em plantas de cloro-álcalis que usam tecnologia de células de mercúrio, o cloro e o hidróxido de sódio são produzidos pela passagem de uma corrente elétrica através de uma solução de água e sal com mercúrio elementar servindo como cátodo. A salmoura circulante inclui vestígios de mercúrio dissolvido, geralmente de 1 a 20 partes por milhão, mas com excursões ocasionais para concentrações substancialmente mais altas. É possível o ataque de mercúrio em qualquer trocador de calor metálico em contato com esta salmoura.
Mercúrio ataca metais por amálgama, a criação de ligas de mercúrio e metal. O alumínio é muito fraco. Cobre, níquel, zinco e chumbo dissolvem-se rapidamente em mercúrio. Mesmo o aço inoxidável e o titânio sofrerão fragilização pelo mercúrio, ou fragilização do metal líquido, quando o mercúrio molha a superfície nos defeitos do filme passivo. O ataque é rápido, surpreendente e desastroso quando atinge.
O mercúrio não afeta o PTFE. O fluoropolímero não possui constituinte metálico com o qual o mercúrio possa se amalgamar. O mercúrio não molha a superfície do PTFE e o ângulo de contato do mercúrio no PTFE é de cerca de 150 graus, um dos maiores valores para qualquer par de materiais. O mercúrio forma gotas e rola sem tocar o material subjacente.
O Processo de Amalgamação de Mercúrio
A fragilização de metais líquidos por mercúrio é um processo de várias-etapas. O mercúrio deve primeiro encharcar a superfície do metal, o que exige a ruptura do filme passivo de óxido, seja por dano mecânico, dissolução química ou estresse térmico. O mercúrio se espalha rapidamente ao longo dos limites dos grãos quando toca o metal descoberto. Os átomos de mercúrio afrouxam as ligações entre os grãos. O metal perde sua resistência mecânica e fraturará sob forças bem abaixo de seu limite de escoamento normal.
O processo é rápido.-a falha pode ocorrer entre minutos e horas de interação com o mercúrio. Um arranhão no revestimento passivo de um trocador de calor de aço inoxidável exposto a salmoura contendo mercúrio pode resultar em uma falha catastrófica sem aviso prévio. O modo de falha é desconhecido e as consequências são a descarga de mercúrio e salmoura no meio ambiente.
| Parâmetro de Ataque de Mercúrio | Aço inoxidável | Titânio | PTFE |
|---|---|---|---|
| Umedecimento de mercúrio | Sim (em falhas de filme passivo) | Sim (com falhas) | Não (ângulo de contato ~150 graus) |
| Formação de amálgama | Moderado | Baixo (TiO₂ protege) | Nenhum (sem metal) |
| Risco de fragilização de metal líquido | Alto em falhas | Moderado | Nenhum |
| Previsibilidade de falhas | Baixo (catastrófico) | Baixo | N/A (sem modo de falha) |
| Vida útil em salmoura-contaminada com mercúrio | Imprevisível | Imprevisível | 15+ anos |
O benefício da segurança do processo
A eliminação do risco de ataque por mercúrio não é apenas uma questão de vida útil do equipamento-é uma questão de segurança do processo. Uma falha catastrófica no trocador de calor que libera salmoura-contaminada com mercúrio representa sérios riscos ambientais e de saúde. O mercúrio é uma toxina persistente e bioacumulável. Uma liberação pode acionar a aplicação regulatória, correção do site e responsabilidade-de longo prazo.
O PTFE fornece segurança inerente contra este modo de falha. O material não pode ser atacado por mercúrio. Não existe mecanismo de fragilização do metal líquido. Não há falha catastrófica devido à exposição ao mercúrio. O trocador de calor opera com segurança durante toda a sua vida útil, independentemente da concentração de mercúrio na salmoura.
O benefício de descomissionamento e descarte
Trocadores de calor removidos de serviços de salmoura-contaminados com mercúrio carregam resíduos de mercúrio. Os trocadores metálicos estão contaminados com mercúrio que penetrou na superfície metálica-o mercúrio não pode ser completamente removido pela limpeza. O trocador gasto deve ser manuseado e descartado como resíduo contaminado-com mercúrio, com todas as implicações regulatórias e de custo associadas.
O PTFE não absorve mercúrio. O mercúrio permanece na superfície como gotículas que podem ser removidas enxaguando com uma solução surfactante. O PTFE descontaminado não contém resíduos de mercúrio. O descarte é simples-não{4}}resíduos industriais perigosos ou reciclagem.
Resumo
Os trocadores de calor de PTFE são especialmente adequados para serviços de salmoura alcalina-com cloro-contaminado com mercúrio. O fluoropolímero é imune à amálgama de mercúrio e aos modos de falha de fragilização de metal líquido-que tornam os trocadores metálicos imprevisíveis e perigosos neste ambiente. A superfície de PTFE não{5}}molhante evita o contato com mercúrio. A descontaminação e o descarte são simplificados. Para fábricas de células de mercúrio em modernização, os trocadores de calor de PTFE fornecem um substituto seguro e confiável para unidades metálicas vulneráveis.
Suporte de engenharia para serviço de mercúrio A especificação do trocador de calor PTFE está disponível mediante envio da química da salmoura, faixa de concentração de mercúrio, temperatura operacional e histórico atual de falhas do equipamento.
