Bagaimana Penukar Fluoropolimer Mendukung Pabrik Konsentrasi Asam Fosfat?

Dengan mengolah batuan fosfat dengan asam sulfat, asam fosfat tercipta. Asam lemah yang dihasilkan kemudian dipekatkan dengan cara penguapan menjadi asam pedagang atau asam food grade. Penukar panas yang digunakan dalam proses konsentrasi ini harus tahan terhadap panas, asam fosfat pekat yang mengandung pengotor fluorida dan klorida korosif.

Konsentrasi Proses Asam Fosfat
Asam fosfat biasanya diproduksi dengan mengolah batuan fosfat dengan asam sulfat untuk menghasilkan larutan asam encer yang mengandung sekitar 28-32% P₂O₅. Asam lemah selanjutnya dipekatkan dengan menghilangkan air, biasanya dalam kondisi vakum untuk mengurangi titik didih. Asam dipekatkan hingga kandungan P.2 O.5 yang dapat diterima untuk penggunaan komersial seperti untuk memproduksi pupuk atau untuk aplikasi tingkat makanan.

Penukar panas sangat penting dalam proses konsentrasi. Mereka digunakan untuk memanaskan terlebih dahulu asam lemah yang masuk sebelum memasuki tahap penguapan, dan untuk mengembunkan uap yang terbentuk selama penguapan. Penukar panas memulihkan panas proses, sehingga meningkatkan efisiensi energi dan meminimalkan biaya operasional.

Masalah korosi pada konsentrasi asam fosfat
Salah satu masalah utama dalam konsentrasi asam fosfat adalah sifat korosif asam terutama pada suhu tinggi (80-100 derajat ) yang diperlukan untuk proses konsentrasi. Asam fosfat sudah bersifat agresif terhadap banyak bahan tetapi adanya pengotor seperti fluorida (dari batuan fosfat) dan klorida membuat asam lebih bersifat kaustik. Kotoran tersebut mendorong korosi pada baja tahan karat dan beberapa paduan nikel tinggi, yang menyebabkan kegagalan dini dan seringnya pemeliharaan dan penggantian penukar panas.

Polytetrafluoroethylene (PTFE) dan perfluoroalkoxy (PFA) menunjukkan ketahanan yang sangat tinggi terhadap asam fosfat dan pengotor korosifnya dan oleh karena itu merupakan pilihan yang baik untuk penukar panas dalam aplikasi ini. Kelambanan kimia menyiratkan bahwa penukar panas tidak akan membusuk dengan adanya pengotor fluorida dan klorida dan dapat dioperasikan dengan andal dalam jangka panjang dalam kondisi sulit ini.

Desain Penukar Panas Fluoropolimer
Penukar panas cangkang-dan-tabung adalah jenis yang paling banyak digunakan di pabrik konsentrasi asam fosfat. Dalam hal ini, asam fosfat pekat dilewatkan melalui tabung fluoropolimer dan uap atau air panas dialirkan pada sisi cangkang untuk menghasilkan panas yang diperlukan untuk penguapan. Tabung terbuat dari zat fluoropolimer yang tahan terhadap asam fosfat korosif serta pengotor fluorida dan klorida untuk memastikan umur panjang dan kinerja.

Penukar panas PTFE banyak digunakan pada suhu hingga 110 derajat yang mencakup suhu kerja umum dari proses konsentrasi. Untuk aplikasi suhu yang lebih tinggi, penukar panas PFA juga tersedia. PFA dapat mentolerir suhu yang sedikit lebih tinggi (hingga sekitar 260 C) dan menambahkan sedikit penyangga keamanan untuk aplikasi yang lebih ketat.

Kemampuan penukar panas fluoropolimer untuk mengatasi tantangan asam fosfat pekat dan panas telah terbukti, memberikan solusi perpindahan panas yang andal dan tahan korosi untuk pabrik konsentrasi asam fosfat.

Pemilihan Bahan Penukar Panas Konsentrasi Asam Fosfat
Pemilihan bahan yang tepat untuk penukar panas di fasilitas konsentrasi asam fosfat sangat penting untuk memastikan pengoperasian yang andal dan meminimalkan pemeliharaan. Kesesuaian berbagai bahan untuk digunakan dalam asam fosfat pekat panas dengan pengotor fluorida dan klorida dibandingkan dalam tabel berikut:

Bahan Maks. Suhu. Ketahanan Korosi terhadap Asam Fosfat Ketahanan Fluorida Ketahanan Klorida Konsentrasi Asam Fosfat Kesesuaian PTFE 110 derajat Sangat Baik Sangat Baik Sangat Baik Baik untuk situasi suhu cukup tinggi yang bersifat asam dengan pengotor.
PFA ~260 derajat Luar Biasa Luar Biasa Luar Biasa Terbaik untuk aplikasi suhu tinggi.
Grafit ~200 derajat Baik Buruk Buruk Terbatas pada suhu rendah dan kurang sesuai karena serangan fluorida.
Hastelloy ~500 derajat Adil Adil Mahal. Resistensi yang buruk terhadap fluorida dan klorida dalam asam fosfat panas.
PTFE dan PFA, seperti dapat dilihat, merupakan bahan pilihan karena ketahanannya yang sangat baik terhadap lingkungan asam dan terhadap pengotor fluorida dan klorida yang korosif. Hastelloy dan grafit agak tahan, namun tidak dapat diandalkan seperti fluoropolimer dalam aplikasi ini.

Kesimpulan
Penukar panas fluoropolimer (terutama PTFE dan PFA) merupakan teknologi penting yang memungkinkan konsentrasi asam fosfat yang andal dan efisien. Bahan ini tahan terhadap efek korosif asam fosfat panas serta pengotor fluorida dan kloridanya sehingga menjamin kinerja jangka panjang-penukar panas. Bahan khusus (seperti PTFE dan PFA) diperlukan untuk lingkungan yang sangat korosif (seperti pabrik konsentrasi asam fosfat). Bahan-bahan ini sangat tahan terhadap serangan kimia, dan digunakan untuk meminimalkan korosi, memaksimalkan umur peralatan, dan meminimalkan biaya pemeliharaan. Pemilihan material yang tepat sangat penting untuk keberlanjutan dan efisiensi operasi yang sangat diinginkan ini.