Snížení mikrobiologické aktivity použitím potrubí z PVDF

Obrázek 1: Kulové kohouty vyrobené z materiálu Red Kynar PVDF jsou k dispozici v různých typech a velikostech (zprava doleva elektrický, ruční a vzduchový pohon). Obrázek poskytla společnost Plast‑OMatic Valves Obrázek 1: Kulové kohouty vyrobené z materiálu Red Kynar PVDF jsou k dispozici v různých typech a velikostech (zprava doleva elektrický, ruční a vzduchový pohon). Obrázek poskytla společnost Plast‑OMatic Valves

Využitím potrubí z materiálu PVDF (polyvinylidenfluorid) Red Kynar lze dosáhnout snížení dodatečných nákladů na údržbu a eliminace počtu neočekávaných prostojů.

Systémy odpařovacích chladicích věží se běžně používají v mnoha průmyslových odvětvích, včetně ropných rafinérií, chemické výroby, zpracování kovů, zpracování pryže, výroby skla a textilu. Chladicí věž je typ tepelného výměníku, který snižuje teplotu vody tím, že ji přivádí do kontaktu se vzduchem, což usnadňuje odpařování a vysoce účinné odvádění tepla. Chladicí věže jsou vystaveny atmosféře a často i slunečnímu záření, takže musejí odolávat UV záření a dalším faktorům prostředí, včetně mikrobiologické aktivity, která může nepříznivě ovlivnit jednotlivé komponenty věže.

Mikroorganismy

Umístění chladicí věže vzhledem k potenciálním zdrojům kontaminace může přispívat k mikrobiologické aktivitě celého systému. Olej, kontaminace z technologických procesů a fosfáty znečišťující vodu jsou živiny, které přispívají k výživě mikroorganismů. Pro zachování účinného přenosu tepla a minimalizaci korozního potenciálu je nezbytné kontrolovat mikrobiální aktivitu. Základní strategie kontroly nejčastěji využívá tzv. oxidační biocidy, což jsou chemické sloučeniny, jako je chlornan sodný, „stabilizovaný“ brom, oxid chloričitý a několik dalších.

Bakterie se ve vodě chladicích věží rozmnožují, přičemž počet volně cirkulujících planktonních organismů je jen malým zlomkem bakterií nacházejících se na povrchu, tedy organismů usazených. Usazené organismy vylučují extracelulární polymer, který spojuje bakteriální buňky dohromady a vytváří pružný film nebo povlak známý spíše jako sliz. Částice zachycující sliz ukrývají živé i mrtvé bakterie a mohou se rozrůstat do složitého společenství známého jako biofilm. Biofilm působí jako izolační prostředek při přenosu tepla a ucpává potrubí, čímž snižuje jeho průtok.

Biofilm

Pokud se tvorba biofilmu vymkne kontrole, začne v něm růst množství organismů produkujících metabolické bioprodukty a různé enzymy, které iniciují a podporují tvorbu koroze. Biofilmy také brání přístupu inhibitorů koroze a kyslíku k základnímu kovu a překonání tzv. mikrobiologicky ovlivněné koroze (MIC). Mohou napadat celý systém zadržování vody.

Spolu s bakteriálními slizotvornými látkami mohou další mikroorganismy, jako jsou řasy, vytvářet další problémy, například ucpávat otvory v systému. Živá a mrtvá biomasa a řasy poskytují další živiny široké škále mikroorganismů, tj. houbám, plísním a prvokům. Zvyšují riziko výskytu patogenních organismů, např. bakterie legionelly. Regulací přítomnosti bakterií pod určitou úroveň se zachová zamýšlený provoz chladicí věže a udrží se celkově zdravé prostředí.

Možnosti ošetřování

Účinným zákrokem ke snížení mikrobiologické aktivity je použití chlornanu sodného. Přívodní systémy chlornanu sodného však představují vlastní problém kvůli složce chloru, která je korozivní pro mnoho běžných systémů určených k manipulaci s kapalinami. Petersova tabulka odkazuje na chemickou odolnost plastových a kovových potrubí pod tlakem s chemikáliemi pro úpravu vody, které se používají k úpravě mikrobiologické aktivity (1).

Z tohoto důvodu lze jako konstrukční materiál pro tyto přívodní systémy chlornanu sodného aplikovat Red Kynar (červený kynar) PVDF, přičemž je k dispozici široká škála komponent pro manipulaci s kapalinami. Obrázek 1 ukazuje příklad různých typů kulových ventilů z materiálu Red Kynar PVDF.

Napájecí systémy

Již více než 30 let vyrábí společnost AmeriChem Systems, Inc., (ASI) korozivzdorné systémy na zakázku; tyto systémy jsou individuálně navrženy podle potřeb zákazníka. Jejich zkušenosti s výrobou průmyslových zařízení poskytují klientům nákladově efektivní řešení ve všech výrobních oborech.

Společnost ASI vyrábí napájecí systémy s chlornanem sodným, které potlačují růst řas a bakterií v chladicích věžích. Podle Dana Wagnera, prezidenta společnosti ASI, se modulární systémy chemického napájení staly preferovanou volbou zákazníků a koncových uživatelů. Tyto speciálně navržené a komplexně dodávané systémy zkracují dobu instalace na místě až o 50 % a zjednodušují činnosti spojené s uvedením do provozu, protože systémy jsou plně funkční a odzkoušené již ve výrobním závodě.

Provedení z materiálu Red Kynar PVDF

Přívodní systém je vyroben ze všech smáčených materiálů v provedení Red Kynar PVDF. Pro potrubí obsahuje směs Red Kynar PVDF řady 700 malé množství pigmentu pro zajištění neprůhlednosti vůči UV záření. Materiál Red Kynar PVDF se již dlouhodobě využívá v průmyslu při manipulaci s chlorem ve formě potrubí, armatur, čerpadel, nádrží a nádob.

Během let používání se materiál Kynar PVDF ukázal jako vynikající díky své odolnosti vůči slunečnímu záření. V aplikacích zahrnujících kombinaci slunečního záření a chloru prodlužuje přídavek červeného pigmentu do materiálu Kynar 700 PVDF životnost potrubí tím, že působí jako blokátor UV záření a udržuje stabilitu obsažené chemikálie. Na obrázku 2 je zobrazen systém navržený společností AmeriChem Systems, Inc., s použitím červeného materiálu Kynar PVDF na všech kontaktních plochách.

PLE2202 MAG SOL Arkema fig 2Obrázek 2: Příklad potrubního systému z materiálu Red Kynar PVDF konstrukční třídy 80 určeného pro dávkování chlornanu sodného. Obrázek poskytla společnost Arkema

Jedním z příkladů použití systému napájení z materiálu Red Kynar PVDF systému dávkujícího 12,5% chlornan sodný je společný projekt společností Fluor, Daewoo a Hyundai (FDH JV), jenž byl realizován v chemickém závodě v Kuvajtu. Projektant a koncový uživatel požádali společnost AmeriChem Systems, Inc., o radu, jak nejlépe ověřit, že jejich odpařovací chladicí věžový systém nevykazuje mikrobiologickou aktivitu.

Pro zajištění dlouhodobého bezúdržbového provozu se společnosti ASI, FDH JV a majitel objektu rozhodli použít při navrhování tohoto systému komponenty potrubí Red Kynar PVDF konstrukční třídy 80, které byly vzájemně spojeny metodou nátrubkového svařování. Díky vynikající odolnosti materiálu vůči chloru byl vybrán Red Kynar PVDF. Pro tento jednopalcový potrubní systém byla zvolena metoda spojování nátrubkovým spojením, protože tento typ spoje poskytuje pevné, nepropustné a stabilní spojení.

Společnost ASI má zkušenosti s výrobou potrubních systémů z materiálu Red Kynar PVDF pro dodávky chemikálií o průměru od půl palce (1/2") do čtyř palců (4"). Volba tloušťky konstrukční třídy 80 určené podle velikosti ocelové trubky poskytuje dodatečný stupeň bezpečnosti tím, že má silnější stěnu trubky, než jaká může být použita v běžném chemickém prostředí. Obrázek 3 zobrazuje červenou trubkovou tvarovku spojenou s příslušným armaturním prvkem.

PLE2202 MAG SOL Arkema Fig3 socket fusion ASI 002Obrázek 3: Metoda nátrubkového svařování běžně používaná pro trubky a tvarovky z materiálu Red Kynar PVDF konstrukční třídy 80. Obrázek poskytla společnost Arkema

Instalace linky na výrobu chlornanu sodného v horkém a slunečném prostředí Blízkého východu slouží bez problémů již šest let a v roce 2022 je stále v provozu. Společnost Arkema udává pro materiál Red Kynar PVDF v provozu s 12,5% chlornanem sodným hodnotu 200 °F (93 °C).

To poskytuje dostatečný bezpečnostní faktor pro venkovní instalace vystavené vysokým teplotním výkyvům. Majitelé věří, že použitím materiálu Red Kynar PVDF namísto typického kovového systému se vyhnuli dodatečným nákladům na údržbu a neočekávaným provozním výpadkům. Jiné možnosti, například potrubí z exotických kovů, by sice fungovaly dobře, ale za mnohem vyšší ceny než tento snadno navržený polymerní systém z materiálu Red Kynar PVDF.

Informace o autorech článku:

Alexandra Petersová získala bakalářský titul v oboru chemického inženýrství na Villanova University. Pracuje ve společnosti Arkema Inc. jako inženýrka marketingu a aplikací pro koncové uživatele v divizi výroby vysoce účinných polymerů. Je také členka organizací ASTM a ASME B31.3. Alexandru můžete kontaktovat na adrese Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.

Marco DeAngelo získal bakalářský titul v oboru chemického inženýrství na Penn State University. Pracuje pro společnost Arkema Inc. jako inženýr prodeje v terénu v divizi High Performance Polymers. Je členem Material Technology Institute (MTI), kde prezentuje získané poznatky o homopolymeru a kopolymeru PVDF určených pro účely ochrany proti korozi. Marca můžete kontaktovat na adrese Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.

Dan Wagner získal bakalářský titul v oboru strojního inženýrství na Marquette University. Působí jako prezident společnosti AmeriChem Systems a posledních 16 let navrhuje a vyrábí zakázkové systémy pro rozvod chemických látek. Je také člen AWS, ASME a FMA (Fabricators & Manufacturers Association). Dana můžete kontaktovat na adrese Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript..

Řízení a údržba průmyslového podniku

Časopis Řízení a údržba průmyslového podniku již přes 10 let patří mezi neodmyslitelný zdroj informací v oblasti průmyslové údržby a diagnostiky. Část obsahu je z pera licenčních autorů Plant Engineering z USA.

www.udrzbapodniku.cz