PTFE Eşanjörü Ham Petrol Boru Hattı Isıtmasında Parafin Balmumu Birikmesini Nasıl Önler?
Mesaj bırakın
Balmumu Biriktirme Sorunu
Ham petrol, yağ sıcaklığı mum görünüm sıcaklığının altına düştüğünde çöken çözünmüş parafin mumları-uzun-zincirli hidrokarbonlar (C18-C60) içerir. Boru hattı taşıması veya işlenmesi için ham petrolü ısıtmak için kullanılan ısı eşanjörleri sürekli bir zorlukla karşı karşıyadır: İlk ısıtma aşamasında dökme petrolden daha soğuk olan boru yüzeyi, mum kristallerinin çekirdeklendiği ve büyüdüğü bir alan sağlar. Balmumu birikintisi tüpleri yalıtır, ısı transferini azaltır ve sonunda akışı kısıtlar.
Metalik ısı eşanjörü yüzeyleri mum birikmesine özellikle yatkındır. Yüksek-enerjili metal oksit yüzeyi bol miktarda çekirdeklenme bölgesi sağlar. Balmumu kristalleri van der Waals kuvvetleri ve yüzey pürüzlülüğü ile mekanik kenetlenme yoluyla yüzeye bağlanır. Balmumu tabakası her ısıtma döngüsünde giderek büyür. Çıkarma, mekanik pigleme, kimyasal solvent işlemi veya değiştiricinin komple sökülmesini gerektirir; bunların tümü maliyetli ve zaman alıcıdır{-.
Bir PTFE ısı eşanjörü, düşük-enerjili yüzeyi sayesinde mum birikmesine karşı direnç gösterir. Floropolimer az sayıda çekirdeklenme bölgesi ve minimum yapışma sağlar. Dökme yağda oluşan mum kristalleri yüzeye bağlanmaz. Balmumu yağda asılı kalır ve ısı eşanjöründe birikmek yerine aşağı yönde taşınır.
Balmumu Çekirdeklenme ve Biriktirme Mekanizması
Parafin mumu birikimi üç ardışık işlemle gerçekleşir: soğuk yüzeyde kristal çekirdeklenmesi, kristal büyümesi ve sürekli bir katman oluşturmak için büyüyen kristallerin yapışması. Her proses yüzey özelliklerinden etkilenir.
Metalik bir yüzeyde çekirdeklenme kolaylıkla meydana gelir. Yüksek yüzey enerjisi (40-50 mN/m) ve yüzey kusurlarının (çizikler, tanecik sınırları, korozyon çukurları) varlığı, mum moleküllerinin toplanıp kararlı çekirdekler oluşturduğu alanlar sağlar. Çekirdekler, yağdan ilave balmumu moleküllerinin katılmasıyla büyür. Büyüyen kristaller yüzey pürüzlülüğü ile birleşerek birikintiyi sabitler. Zamanla kristaller sürekli bir balmumu tabakası halinde birleşir.
PTFE'de çekirdeklenme baskılanır. Düşük yüzey enerjisi (18-20 mN/m), balmumu moleküllerinin yüzeye, dökme petrole göre daha az afiniteye sahip olduğu anlamına gelir. Pürüzsüz yüzey (Ra 0,1-0,3 μm) mekanik kilitleme bölgeleri sunmaz. Çekirdekleşen kristaller zayıf bir şekilde bağlanır ve akan yağ tarafından kolaylıkla ayrılır.
| Balmumu Biriktirme Parametresi | Karbon Çelik | Paslanmaz çelik | PTFE |
|---|---|---|---|
| Yüzey enerjisi (mN/m) | 40-50 | 40-50 | 18-20 |
| Balmumu çekirdeklenme bölgesi yoğunluğu | Yüksek | Yüksek | Düşük |
| Balmumu yapışma kuvveti (göreceli) | 1,0 (temel) | 0.8-1.0 | 0.05-0.1 |
| Balmumu birikme oranı (göreceli) | 1.0 | 0.9-1.0 | 0.1-0.2 |
| Temizleme yöntemi | Mekanik pigleme, solvent | Mekanik, solvent | Hafif solvent durulama |
| 6 ayda ısı transferindeki bozulma (%) | 30-50 | 25-45 | 5-10 |
Balmumu birikmesi, çoğu ham petrol için genellikle 30 ila 50 derece arasında olan mum görünüm sıcaklığına yakın yağ sıcaklıklarında en şiddetlidir. İlk ısıtma periyodunda tüp duvarı dökme yağdan daha soğuktur ve duvar sıcaklığı mum biriktirme bölgesinde olabilir. Balmumu en soğuk yüzeylerde birikmeyi sever.
PTFE'nin azalan termal iletkenliği, metalik bir tüptekinden farklı bir sıcaklık profili üretir. İçerideki buhar sıcaklığı yüksektir, ancak dışarıdaki PTFE yüzey sıcaklığı tüpün duvarı yoluyla önemli ölçüde düşer. PTFE, aynı buhar basıncında metal bir yüzeyin sağlayacağından daha soğuk bir yüzey sağlar. Bu daha soğuk yüzeyin mum birikimini artıracağı tahmin edilebilir. Ancak bu etki,-yapışmaz yüzey kalitesiyle telafi edilir. Sıcaklık fark etmez, PTFE yüzeyine temas eden cila yapışmaz.
Uygulamada tesisler, aylarca süren ham petrol ısıtma hizmeti sırasında PTFE eşanjörleri için sabit ısı iletimi rapor ederken, metalik eşanjörlerin her 4-8 haftada bir temizlenmesi gerekiyor.
İşletme ve Bakım Avantajı
Balmumu birikiminin giderilmesi, düzenli mekanik temizlik ihtiyacını ortadan kaldırır. PTFE eşanjörü, metalik bir eşanjörün pigleme veya solvent temizliği için durdurulacağı sırada çalışır durumdadır. Üretimin çalışma süresi artar. Bakım personeli ve temizlik kimyasallarının maliyeti azalır.
Son olarak, mum birikintisi yoktur, bu da ısı iletim katsayısının daha istikrarlı olduğu anlamına gelir. Proses kontrol sisteminin buhar basıncını artırarak artan kirlenmeyle mücadele etmesi gerekmez. Enerji kullanımı tahmin edilebilir ve sabittir.
Özet
PTFE ısı eşanjörleri, kristal çekirdeklenmesini ve yapışmayı önleyen düşük-enerjili pürüzsüz bir yüzey kullanarak ham petrolün ısıtılmasında parafin mumu birikmesinin önlenmesini sağlar. Balmumu yağ akışında kalır ve tüp yüzeyinde birikmez. Balmumu kirliliğinin giderilmesi sık mekanik temizliği ortadan kaldırır, sabit ısı iletimini korur ve üretimin çalışma süresini artırır. 15+ yıllık hizmet ömrü boyunca bakım maliyetlerinde önemli tasarruf.
Ham petrol bileşimi, balmumu görünüm sıcaklığı, çalışma sıcaklığı aralığı ve mevcut kirlenme geçmişi hakkında bilgi aldıktan sonra, petrol ve balmumu içeren hizmetlerde PTFE ısı eşanjörlerinin belirlenmesi için mühendislik yardımı sağlayabiliriz.
