ओवरहीटिंग इलेक्ट्रोलाइट समस्या
कॉपर इलेक्ट्रोरिफाइनिंग सेल ओमिक प्रतिरोध से गर्मी उत्पन्न करते हैं। एनोड और कैथोड के बीच इलेक्ट्रोलाइट से गुजरने वाली धारा प्रति किलोग्राम जमा तांबे में लगभग 0.25-0.35 kWh गर्मी पैदा करती है। पर्याप्त शीतलन के बिना, इलेक्ट्रोलाइट तापमान 60-65 डिग्री ऑपरेटिंग सीमा से ऊपर बढ़ जाता है।
अत्यधिक गर्म इलेक्ट्रोलाइट कई प्रक्रिया समस्याएं पैदा करता है। वर्तमान दक्षता कम हो जाती है क्योंकि हाइड्रोजन का विकास तांबे के जमाव के साथ प्रतिस्पर्धा करता है। जमा आकृति विज्ञान बिगड़ जाता है, जिससे खुरदरे, गांठदार कैथोड बनते हैं। एसिड धुंध का उत्पादन बढ़ जाता है, जिससे काम का माहौल खराब हो जाता है। रिफाइनरी को वर्तमान घनत्व को कम करना होगा, सीधे उत्पादन उत्पादन को कम करना होगा।
इलेक्ट्रोलाइट सर्कुलेशन लूप में कूलिंग कॉइल्स ओवरहीटिंग के खिलाफ प्राथमिक बचाव हैं। जब ये कॉइल्स दक्षता खो देते हैं, तो संपूर्ण रिफाइनरी आउटपुट प्रभावित होता है। निदान और सुधार तेजी से होना चाहिए।
शीतलन कुंडल अक्षमता के लिए निदान पथ
विशिष्ट, निदान योग्य कारणों से कॉपर इलेक्ट्रोरिफाइनिंग में कूलिंग कॉइल प्रदर्शन हानि का पता चलता है। व्यवस्थित समस्या निवारण दिनों के बजाय घंटों के भीतर मूल कारण की पहचान करता है।
इलेक्ट्रोलाइट में 55-65 डिग्री पर 40-50 ग्राम/लीटर तांबा और 150-200 ग्राम/लीटर सल्फ्यूरिक एसिड होता है। यह गर्म, सांद्रित अम्ल अधिकांश धातुओं पर आक्रमण करता है। जब दीवार का तापमान संतृप्ति बिंदु से नीचे चला जाता है तो स्टेनलेस स्टील कूलिंग कॉइल कॉपर सल्फेट क्रिस्टलीकरण से सतह स्केलिंग विकसित करते हैं। पुरानी रिफाइनरियों में पारंपरिक, लेड कूलिंग कॉइल, धीरे-धीरे संक्षारित होती हैं और इंसुलेटिंग लेड सल्फेट परतें बनाती हैं।
ठंडे पानी की गुणवत्ता भी उतनी ही मायने रखती है। कठोर जल नलियों के अंदर कैल्शियम कार्बोनेट स्केल जमा करता है। कूलिंग टावर का पानी जैविक प्रदूषण फैलाता है जो आंतरिक सतहों को ढक देता है। दोनों तंत्र ट्यूब की दीवार को शीतलन माध्यम से बचाते हैं।
एक संरचित निदान दृष्टिकोण इलेक्ट्रोलाइट और शीतलन जल दोनों पक्षों पर इनलेट और आउटलेट तापमान को मापता है, वास्तविक समग्र गर्मी हस्तांतरण गुणांक की गणना करता है, और इसकी तुलना स्वच्छ- स्थिति आधार रेखा से करता है। वास्तविक और बेसलाइन यू - मान के बीच का अंतर गड़बड़ी की गंभीरता को मापता है और सुधारात्मक कार्रवाई का मार्गदर्शन करता है।
तालिका 1: कॉपर इलेक्ट्रोरिफाइनिंग में कूलिंग कॉइल दक्षता डायग्नोस्टिक संकेतक
| लक्षण | संभावित कारण | नैदानिक मापन | सुधारात्मक कार्रवाई |
|---|---|---|---|
| यू-महीनों में धीरे-धीरे गिरावट का मूल्य | इलेक्ट्रोलाइट पक्ष पर कॉपर सल्फेट स्केल | दृश्य निरीक्षण; एसिड घुलनशीलता परीक्षण | रासायनिक डीस्केलिंग या पीटीएफई प्रतिस्थापन |
| यू-ठंडे पानी के रख-रखाव के बाद अचानक गिरावट को महत्व दें | आंतरिक कठोर जल पैमाना | ठंडा जल विश्लेषण; ΔP वृद्धि | आंतरिक डीस्केलिंग |
| सेल बैंक में असमान शीतलन | प्रवाह कुवितरण | व्यक्तिगत सेल तापमान मानचित्रण | पुनर्संतुलन प्रवाह; पीटीएफई ग्रिड पर विचार करें |
| सफ़ाई के बाद लगातार कम यू-मान | दीवार का पतला होना या स्थायी पैमाना | अल्ट्रासोनिक मोटाई माप | पीटीएफई के साथ कुंडल प्रतिस्थापन |
| मौसमी प्रदर्शन भिन्नता | ठंडे पानी के तापमान में उतार-चढ़ाव | चिलर या कूलिंग टावर लॉग समीक्षा | अपसाइज़ कूलिंग वॉटर सिस्टम या PTFE कॉइल |
कॉपर रिफाइनरी परिचालन अनुभव और हीट एक्सचेंजर प्रदर्शन मानकों से निदान के तरीके।
PTFE दूषण चक्र को क्यों तोड़ता है?
पीटीएफई कूलिंग कॉइल्स रखरखाव प्रक्रियाओं के बजाय भौतिक गुणों के माध्यम से कॉपर इलेक्ट्रोरिफाइनिंग सेवा में प्रदर्शन हानि के मूल कारणों को संबोधित करते हैं।
कॉपर सल्फेट स्केल न्यूक्लिएशन के लिए उच्च ऊर्जा सतह साइटों की आवश्यकता होती है। पीटीएफई की कम सतह ऊर्जा कुछ न्यूक्लिएशन साइटें प्रदान करती है। जो स्केल बनता है वह कमजोर रूप से चिपकता है और सामान्य इलेक्ट्रोलाइट प्रवाह के तहत फैल जाता है। गर्मी हस्तांतरण सतहें रासायनिक हस्तक्षेप के बिना लंबे समय तक साफ रहती हैं।
सल्फ्यूरिक एसिड 150{5}}200 ग्राम/लीटर और 60 डिग्री पर पीटीएफई पर हमला नहीं करता है। कोई क्षरण नहीं होता. दीवार का पतलापन विकसित नहीं होता। कूलिंग कॉइल अपनी स्थापित दीवार की मोटाई और गर्मी हस्तांतरण विशेषताओं को अनिश्चित काल तक बनाए रखता है। इस वातावरण में सीसा और स्टेनलेस स्टील के विकल्प दोनों ही उत्तरोत्तर ख़राब होते जाते हैं।
पीटीएफई कॉइल्स के साथ कूलिंग वॉटर साइड फाउलिंग संभव है, लेकिन चिकनी आंतरिक बोर जंग लगी धातु की तुलना में स्केल आसंजन को बेहतर ढंग से रोकती है। रासायनिक रूप से निष्क्रिय ट्यूब की दीवार पिनहोल संक्षारण स्थलों के माध्यम से इलेक्ट्रोलाइट में ठंडा पानी के दूषित पदार्थों के रिसने की किसी भी संभावना को समाप्त कर देती है।
टैंकहाउस रूपांतरण से परिणाम
एक तांबे की रिफाइनरी ने 40{3}}सेल सेक्शन में लेड कूलिंग कॉइल को पीटीएफई हीट एक्सचेंजर्स से बदल दिया। लेड कॉइल्स को हर 4-6 सप्ताह में डीस्केलिंग की आवश्यकता होती है, सफाई के बीच यू-मान 40% गिर जाता है। फाउल कॉइल वाली कोशिकाओं में इलेक्ट्रोलाइट तापमान पीक करंट ऑपरेशन के दौरान 68 डिग्री तक पहुंच गया, जिससे एम्परेज में कटौती हुई।
पीटीएफई कॉइल्स को 15 डिग्री पर ठंडे पानी का उपयोग करके समतुल्य कूलिंग ड्यूटी के लिए आकार दिया गया था। ग्रिड कॉन्फ़िगरेशन ने शीतलन सतह को सेल की चौड़ाई में समान रूप से वितरित किया। 12 महीने के निरंतर संचालन के बाद, इलेक्ट्रोलाइट तापमान बिना किसी एम्परेज प्रतिबंध के 61±2 डिग्री पर बना रहा। यू-मान स्वच्छ आधार रेखा के 8% के भीतर रहा। 12 महीने की अवधि के दौरान कोई भी रासायनिक डीस्केलिंग नहीं की गई।
सारांश
कॉपर इलेक्ट्रोरिफाइनिंग में कूलिंग की अक्षमता कॉपर सल्फेट स्केलिंग और धातु कॉइल के एसिड क्षरण से उत्पन्न होती है। नैदानिक तापमान और यू-मान माप प्रमुख तंत्र की पहचान करते हैं, जो सुधारात्मक कार्रवाई का मार्गदर्शन करते हैं।
पीटीएफई हीट एक्सचेंजर्स भौतिक गुणों के माध्यम से दोनों तंत्रों को संबोधित करते हैं: कम सतह ऊर्जा स्केल आसंजन को कम करती है, और रासायनिक जड़ता एसिड संक्षारण को समाप्त करती है। धातु कुंडलियों के चक्रीय क्षरण और पुनर्प्राप्ति के बिना हीट ट्रांसफर प्रदर्शन स्थिर रहता है।
कूलिंग रखरखाव को कम करने और इलेक्ट्रोलाइट तापमान को स्थिर करने की मांग करने वाली तांबा रिफाइनरियों के लिए, पीटीएफई कूलिंग कॉइल साइजिंग के लिए इंजीनियरिंग विश्लेषण सेल आयाम, इलेक्ट्रोलाइट संरचना, ऑपरेटिंग तापमान, कूलिंग वॉटर विनिर्देशों और वर्तमान कूलिंग प्रदर्शन डेटा प्रस्तुत करने पर उपलब्ध है।
