すぐに分かる事実: 熱

2022 年 8 月 1 日 | カピル・バスラ著、イーストマン・ケミカル社

熱伝達流体 (HTF) は、反応器、オートクレーブ、蒸留塔、リボイラー、ミキサー、乾燥機などのプロセス機器の加熱と冷却を行います。 HTF システム設計では、起動時の残留水と動作中の分解生成物の両方を効果的にシステム排気できるようにする必要があります。

新しい HTF システム (図 1) を試運転する場合、主な懸念事項は水の影響です。新しいシステムは残留水による過剰な圧力に対して脆弱になる可能性があります。 製造中またはメンテナンス後の現場でシステムに対して実施される静水圧テスト (漏れチェック) は、典型的な水源となります。 完全な水の除去は、トラップや配管の高さの変化によって妨げられる場合があります。 最適なシステム設計では、戦略的に配置された低点排水管に向けて傾斜を備えた配管設備が提供されます。 水を排出した後、充填する前に、排出されるガスの露点が –34 ～ –40°C に達し、水分が十分に乾燥したことを示すまで、システムの回路に暖かく乾燥した空気 (または N2) をパージすることで、システムをさらに乾燥させることができます。 。 乾燥プロセスに細心の注意を払うと、起動時に意図した高い動作温度に到達するまでに必要な時間が大幅に短縮されます。

図 1. 熱伝達流体システムでは、始動時の残留水と動作中の流体劣化生成物の通気が必要です

循環前に、システム内の HTF の冷液レベルが適切であることを確認してください。 これは通常、拡張タンクの液面計によって示されます (図 1)。 次に、水分が多すぎることを想定して、液体を配管回路全体に循環させながらゆっくりと加熱します。 バルブ A は閉じており、バルブ B と C は開いています。 HTF は膨張タンクを通って循環され、100°C をわずかに超えるまで加熱されます。 この温度により、湿気が膨張タンクの蒸気空間にフラッシュされます。 バルブ E が開いており、不活性ガスの侵入によって水蒸気が蒸気空間から下流のキャッチ タンクまたはフレア システムに掃引されます。 このプロセスは、ポンプのキャビテーション、ポンプの吐出側での流量の異常、膨張タンクやパイプ内でのガタガタ音、ノック音、沸騰音など、湿気の症状が治まるまで続けられます。

HTF が適切に乾燥したと判断されると、流体はより高い動作温度まで加熱し続けることができるはずです。 通常の動作時の一般的なバルブの調整では、バルブ A と B が開き、バルブ C と E が閉じます。 このバルブの配置により、膨張タンク (通常、システム容積の約 25%) 内の温度を下げることができ、熱劣化率は無視できます。

動作中、動作温度が特定の HTF のバルク動作最大値に近づくにつれて、HTF は加速度的に劣化し、HTF の状態と組成が変化します。 熱劣化により、流体の粘度が増加し、コークスやファウリングの堆積のリスクを高める潜在的な固体形成を引き起こす高沸点化合物と、流体の粘度を低下させ沸点範囲よりも低い沸点を有する低沸点化合物の両方が生成されます。 HTFの。 さらに、低沸点含有量が増加すると、引火点が 45°C 以上低下する可能性があります。

低沸点物質は、定期的なシステムの通気によって管理できます。 システムは、低沸点物質の濃度が流体のサンプル分析に基づいた推奨制限を超えた場合にのみ最適に排気されます。

新しいシステムを試運転するときも、より高い温度が必要であることを除いて、同じ手順に従います。 多くの有機 HTF では、ベント手順は 180 ～ 200°C 付近の流体温度で行われます。 この温度範囲は、HTF 成分の大幅な損失を招くことなく、蒸気相へのフラッシュと熱伝達流体からの低沸点成分の分離をサポートします。 バルブ A が閉じ、バルブ B と C が開くと、すべての流体が膨張タンクを通って流れます。 このプロセスにより、膨張タンク内の流体の温度が上昇し、低沸点分解生成物の分圧が増加します。 これにより、低沸点物が気相にフラッシュし、バルブ E を開くことで除去がサポートされます。不活性ガスを使用して、これらの蒸気を液体の表面全体に効率的に掃き出し、ベント ラインから排出し、そこで凝縮することができます。そして廃棄のために収集されました。

また、膨張タンクを循環することにより、すべての HTF が低沸点物質のレベルを削減するという恩恵を受けることができます。

通気プロセスの後、通常動作の典型的なバルブの配置に戻ります。バルブ A と B が開き、バルブ C と E が閉じます。 この配置により、温度変化に伴う膨張タンクへの HTF の容積の熱膨張と膨張タンクからの熱収縮が可能になります。 継続的な通気とパージは推奨されません。これにより、HTF 自体の一部が消耗し、その特性、性能、寿命に関連した変化が生じる可能性があります。

編集者注:このコンテンツは、Eastman Chemical Co. (テネシー州キングスポート、www.eastman.com) の製品開発および顧客テクニカル サポートのスペシャリストである Kapil Bathla によって起草されました。