PTFE 熱交換器は塩素-アルカリ電池ブライン加熱における水銀アマルガムの腐食にどのように耐えるのですか?

水銀汚染のリスク
水銀電池技術を使用した塩素-アルカリプラントでは、元素水銀を陰極として水と塩の溶液に電流を流すことにより、塩素と水酸化ナトリウムが生成されます。循環する塩水には、通常 1 ～ 20 ppm の微量レベルの溶解水銀が含まれていますが、場合によってはかなり高い濃度に達することがあります。このブラインと接触している金属製熱交換器は水銀による攻撃を受ける可能性があります。

水銀は、水銀と金属の合金の生成である融合によって金属を攻撃します。アルミニウムは非常に弱いです。銅、ニッケル、亜鉛、鉛は水銀にすぐに溶けます。ステンレス鋼やチタンでさえ、水銀が不動態皮膜の欠陥部分の表面を濡らすと、水銀による脆化、または液体金属脆化を経験します。攻撃は素早く、襲いかかると驚くべきもので、悲惨なものになります。

水銀は PTFE に影響を与えません。フルオロポリマーには、水銀が結合する可能性のある金属成分が含まれていません。水銀は PTFE 表面を濡らしません。PTFE 上の水銀の接触角は約 150 度であり、これはどの材料ペアでも最大の値の 1 つです。水銀は玉状になり、下にある物質に触れることなく転がり落ちます。

水銀の融合プロセス
水銀による液体金属の脆化は複数の段階からなるプロセスです。-水銀はまず金属表面を浸す必要があり、そのためには機械的損傷、化学的溶解、または熱ストレスのいずれかによって不動態酸化膜を破壊する必要があります。水銀は地金に触れると粒界に沿って急速に広がります。水銀原子は粒子間の結合を緩めます。金属は機械的強度を失い、通常の降伏点をはるかに下回る力が加わると破損します。

このプロセスは、水銀との相互作用により数分から数時間の間に発生する可能性がある-素早い障害です。水銀を含む塩水にさらされたステンレス鋼熱交換器の不動態コーティングに傷が付くと、事前の警告なしに致命的な故障が発生する可能性があります。故障モードは不明であり、その結果、水銀と塩水が環境に放出されます。

プロセス安全性の利点

水銀攻撃のリスクの排除は、単に機器の寿命の問題ではなく、{0}}プロセスの安全性の問題でもあります。壊滅的な熱交換器の故障により水銀で汚染された塩水が放出され、環境と健康に深刻な危険が生じます。{2}水銀は残留性があり、生体蓄積性の毒素です。リリースにより、規制の執行、サイトの修復、長期的な責任が引き起こされる可能性があります。-

PTFE は、この故障モードに対して固有の安全性を提供します。この材料は水銀による攻撃を受けません。液体金属脆化メカニズムはありません。水銀暴露による致命的な故障はありません。熱交換器は、ブライン中の水銀濃度に関係なく、その耐用年数全体にわたって安全に動作します。

廃止措置・廃棄給付金

水銀汚染された塩水サービスから取り外された熱交換器には、水銀残留物が付着しています。{0}金属交換体は金属表面に浸透した水銀で汚染されています-水銀は洗浄によって完全に除去することはできません。使用済み熱交換器は、関連するすべての規制とコストへの影響を考慮して、水銀汚染廃棄物として処理および処分する必要があります。{4}

PTFE は水銀を吸収しません。水銀は液滴として表面に残りますが、界面活性剤溶液ですすぐことで除去できます。除染された PTFE には水銀残留物がありません。廃棄は簡単です-無害な産業廃棄物またはリサイクル-。

まとめ

PTFE 熱交換器は、水銀{0}}で汚染された塩素-アルカリ塩水サービスに特に適しています。フッ素ポリマーは、この環境下で金属交換体を予測不可能で危険なものにする水銀のアマルガム化や液体金属脆化の故障モードの影響を受けません。- -非湿潤 PTFE 表面により水銀との接触が防止されます。除染と廃棄が簡素化されます。近代化が進む水銀電池プラントにとって、PTFE 熱交換器は、脆弱な金属ユニットの安全で信頼性の高い代替品となります。

水銀サービス PTFE 熱交換器仕様のエンジニアリング サポートは、塩水の化学的性質、水銀濃度範囲、動作温度、および現在の機器の故障履歴を提出すると利用できます。