PFA冷凝回收裝置四氟減壓蒸餾裝置

一、裝置清單及說(shuō)明：

1. PFA反應(yīng)瓶

材質(zhì)為PFA，半透明，耐受強(qiáng)酸強(qiáng)堿，是氫fu酸反應(yīng)瓶毫升為常用500ml 1000ml，其他規(guī)格等可自行選擇，若需要3頸及以上建議選擇500ml以上規(guī)格，可根據(jù)要求選擇有液位計(jì)，可看出瓶?jī)?nèi)液體量，瓶頸和瓶體螺紋密封，拆卸安裝方便，便于清洗，可根據(jù)客戶要去加工直徑（17口/19口/24口）。

2. 接收瓶裝置500ml

目前接收瓶裝置可以選擇2種，種是四氟反應(yīng)瓶做接收裝置，第二種是選擇fep試劑瓶做接收瓶，第二種fep試劑瓶的鏈接處需要多一些接頭，fep材質(zhì)耐受酸堿透明可視里面的溶液，PFA反應(yīng)瓶透明，可以觀察瓶?jī)?nèi)狀態(tài)。

3. 四氟冷凝管

四氟冷凝管是根據(jù)玻璃冷凝管的構(gòu)造改進(jìn)的，基本的原理和玻璃的是一樣的，冷凝管內(nèi)可以加上填充物，如四氟圓球，增加冷凝回流的面積，可以和燒瓶直接連接做冷凝回流裝置，也可以和四氟轉(zhuǎn)接頭連接，冷凝回收到接收瓶中。

4. 四氟恒壓分液漏斗

四氟恒壓滴液漏斗又名恒壓分液漏斗，也是分液漏斗的一種。它和其他分液漏斗一樣，都可以進(jìn)行分液、萃取等操作。與其他分液漏斗不同的是，恒壓分液漏斗可以內(nèi)部壓強(qiáng)不變，一是可以防止倒吸，二是可以使漏斗內(nèi)液體順利流下，三是減小增加的液體對(duì)氣體壓強(qiáng)的影響，從而在測(cè)量氣體體積時(shí)更加準(zhǔn)確。

管連接。實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程利于控制，減少勞動(dòng)強(qiáng)度，當(dāng)需要分離的液體量大時(shí)，只需搬動(dòng)活塞的三通便可將斗體內(nèi)的兩種液體同時(shí)流至下管，無(wú)需更換容器便可一次完成。

5. fep分液漏斗

漏斗壁對(duì)溶劑無(wú)粘貼性和吸附，可完全排空，分界面清晰可見，密封性好，可防止分液漏斗中的化學(xué)品滲透；活塞裝置易于拆除，方便清潔；透明度高，方便使用人員在實(shí)際樣品分離中，觀察腔體內(nèi)的液體變化；采用高純實(shí)驗(yàn)級(jí)聚四氟乙烯材質(zhì)的加工的控制閥，能夠靈活控制流量；與玻璃分液漏斗相比，優(yōu)勢(shì)是可以分離qingfushuan，且不易損壞，可長(zhǎng)期使用，內(nèi)壁光滑，不粘附任何物質(zhì)，清洗簡(jiǎn)單。

二、連接方式：

PFA反應(yīng)瓶+四氟冷凝管+接收瓶

PFA反應(yīng)瓶+四氟恒壓分液漏斗+四氟冷凝管+接收瓶

PFA反應(yīng)瓶+fep分液漏斗+四氟冷凝管+接收瓶

背景

礦物燃料與核電力設(shè)施使用換熱器，使工藝蒸汽冷凝回到液體形態(tài)。熱交換器的工作原理是，通過(guò)從一種介質(zhì)（蒸汽）中轉(zhuǎn)移熱量至另一種介質(zhì)（空氣、水、或乙二醇）中。很多新近的封閉式冷卻水系統(tǒng)、電力設(shè)施使用乙二醇（C2H6O2）作為熱傳遞液體，因?yàn)?b>乙二醇有很高的熱傳遞效率。

雖然乙二醇是超級(jí)好的熱傳遞流體，但如果它從冷卻器中泄漏并進(jìn)入冷凝蒸汽中時(shí)，會(huì)造成嚴(yán)重問(wèn)題。在升高的溫度與壓力下，水中乙二醇會(huì)降解為有機(jī)酸，會(huì)酸化冷凝液，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)快速的腐蝕。有機(jī)酸的增長(zhǎng)也會(huì)嚴(yán)重破壞離子交換樹脂床與礦物質(zhì)脫除塔。發(fā)現(xiàn)早期針孔大的熱交換器泄漏，對(duì)于保持維護(hù)電力設(shè)施與工藝設(shè)備的完整性，非常重要。雖然很多工廠使用痕量水平的胺來(lái)中和，來(lái)控制回路的pH，但這些胺常規(guī)地都是按照控制來(lái)自二氧化碳溶解產(chǎn)生的碳酸，來(lái)給藥的。乙二醇泄漏造成的有機(jī)酸的大量流入，很容易壓垮這種pH控制，并造成冷凝液明顯的酸化。

問(wèn)題

電廠通常檢測(cè)pH與陽(yáng)離子電導(dǎo)率來(lái)監(jiān)測(cè)蒸汽回路水的純度。然而，那些參數(shù)并不總是足夠。充分早地探測(cè)乙二醇的早期泄漏以預(yù)防顯著的下游問(wèn)題十分重要。因?yàn)閜H與陽(yáng)離子電導(dǎo)率的偏離，僅僅在乙二醇分解之后才產(chǎn)生，這些檢測(cè)對(duì)于探測(cè)泄漏來(lái)說(shuō)，經(jīng)常已經(jīng)太晚了。

水中乙二醇在熱的高壓蒸汽回路中降解。如果熱交換器中發(fā)生泄漏，這種泄漏的現(xiàn)象在乙二醇降解之前，可能無(wú)法通過(guò)pH與電導(dǎo)率探測(cè)到。在這一點(diǎn)上，工藝設(shè)備（例如：礦物質(zhì)脫除塔、樹脂床、冷凝液拋光器、鍋爐、渦輪機(jī)等）可能已經(jīng)暴露在酸性的冷凝液或蒸汽中。

乙二醇是一種含碳38.7%的有機(jī)分子，因此能夠使用在線、連續(xù)的總有機(jī)碳（TOC）分析來(lái)探測(cè)到。Sievers? M系列在線TOC分析儀能夠在乙二醇在冷凝液蒸汽中降解之前，更早地檢測(cè)到乙二醇的泄漏。

解決方案

在Sievers分析儀進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)室研究中，Sievers M系列TOC分析儀表現(xiàn)出對(duì)乙二醇的回收率在97.3%－99.1% ，對(duì)于碳含量在0.5－25 ppm 碳 （1.3－64.7ppm 乙二醇）。Sievers M系列TOC分析儀的回收率總結(jié)如下表：

在圖2中，分析儀顯示出對(duì)檢測(cè)乙二醇有高的線性響應(yīng)?；诙炕厥章剩ā?7.3%），與高度的線性（R2=1.0000），Sievers M系列TOC分析儀很適用于檢測(cè)冷凝液蒸汽中寬廣范圍的乙二醇濃度。

幾個(gè)著名的組織（EPRI、VGB、與 Eskom）建議100－300 ppb作為蒸汽循環(huán)補(bǔ)給水的合適的背景TOC水平。水或蒸汽循環(huán)中的這個(gè)TOC背景很好地位于Sievers M系列TOC分析儀的檢測(cè)水平0.03 ppb之上，同時(shí)這個(gè)TOC背景也足夠低，可以輕松檢測(cè)背景TOC濃度之上的乙二醇泄漏造成的TOC偏移。

由于乙二醇泄漏造成的事故的成本，從設(shè)備維修與更換、以及停產(chǎn)期間損失的能量產(chǎn)出等方面，可能是成百上千美元。由于乙二醇有毒并有危險(xiǎn)，額外的緩和被污染的冷凝水也非常關(guān)鍵。使用Sievers M系列在線TOC分析儀，冷凝蒸汽每2分鐘被分析一次，提供給設(shè)備操作者高解析度的數(shù)據(jù)，使用這些數(shù)據(jù)，可以快速識(shí)別并解決使用乙二醇溶液的熱交換器的泄漏。

參考文獻(xiàn)

1.Berry, D. and Browning, A. Guidelines for SelectingandMaintaining Glycol Based Heat Transfer Fluids.2011. Chem-Aqua, Inc.

2.EPRI Lead in Boiler Chemistry R&D. PersonalCommunication. January 28, 2015.

3.Ethylene vs. Propylene Glycol. www.dow.com.Accessed January

4.22,2015.http://www.dow.com/heattrans/support/selection/ethylene-vs-propylene.htm.

5.Heijboer, R., van Deelen-Bremer, M.H., Butter, L.M.,Zeijseink, A.G.L. The Behavior of Organics in aMakeup Water Plant. PowerPlant Chemistry. 8(2006):197-202

6.Faroon, O., Tylenda, C., Harper, C.C., Yu, Dianyi,Cadore, A., Bosch, S., Wohlers, D., Plewak, D.,Carlson-Lynch, H. Toxicological Profile for EthyleneGlycol. 2010. US Agency for Toxic Substances andDisease Registry (ASTDR).

7.Maughan, E.V., Staudt, U. TOC: The ContaminantSeldom Looked for in Feedwater Makeup and OtherSources of Organic Contamination in the Power Plant.PowerPlant Chemistry. 8(2006): 224-233.

8.Rossiter, W.J. Jr., Godette, M., Brown, P.W., Galuk,K.G. An Investigation of the Degradation of AqueousEthylene Glycol and Propylene Glycol Solutions usingIon Chromatography. Solar Energy Materials. 11(1985): 455-467.

9.Vidojkovic, S., Onjia, A., Matovic, B., Grahovac, N.,Maksimovic, V., Nastasovic, A. Extensive FeedwaterQuality Control and Monitoring Concept forPreventing Chemistry-related failures of Boiler Tubesin a Subcritical Thermal Power Plant. Applied ThermalEngineering. 59(2013): 683-694.

背景 

礦物燃料與核電力設(shè)施使用換熱器，使工藝蒸汽冷 凝回到液體形態(tài)。熱交換器的工作原理是，通過(guò)從 一種介質(zhì)（蒸汽）中轉(zhuǎn)移熱量至另一種介質(zhì)（空氣、 水、或乙二醇）中。很多新近的封閉式冷卻水系統(tǒng)、 電力設(shè)施使用乙二醇（C2H6O2）作為熱傳遞液體， 因?yàn)橐叶加泻芨叩臒醾鬟f效率。 

雖然乙二醇是超級(jí)好的熱傳遞流體，但是如果它從冷卻器中泄漏并進(jìn)入冷凝蒸汽中時(shí)，會(huì)造成嚴(yán)重問(wèn)題。在升高的溫度與壓力下，水中乙二醇會(huì)降解為有機(jī)酸，會(huì)酸化冷凝液，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)快速的腐蝕。有機(jī)酸的增長(zhǎng)也會(huì)嚴(yán)重破壞離子交換樹脂床與礦物質(zhì)脫除塔。 

早期發(fā)現(xiàn)針孔大的熱交換器泄漏，對(duì)于保持維護(hù)電 力設(shè)施與工藝設(shè)備的完整性，非常重要。雖然很多 工廠使用痕量水平的胺來(lái)中和，來(lái)控制回路的pH， 但是這些胺常規(guī)地都是按照控制來(lái)自二氧化碳溶解 產(chǎn)生的碳酸，來(lái)給藥的。乙二醇泄漏造成的有機(jī)酸 的大量流入，很容易壓垮這種pH控制，并造成冷凝 液明顯的酸化。

問(wèn)題 

電力廠通常檢測(cè)pH與陽(yáng)離子電導(dǎo)率，監(jiān)測(cè)蒸汽回路 水的純度。然而，那些參數(shù)并不總是足夠，充分早 地探測(cè)乙二醇的早期泄漏，以預(yù)防顯著的下游問(wèn)題。 因?yàn)閜H與陽(yáng)離子電導(dǎo)率的偏離，僅僅在乙二醇分解 之后才產(chǎn)生，這些檢測(cè)對(duì)于探測(cè)泄漏來(lái)說(shuō)，經(jīng)常已經(jīng)太晚了。

水中乙二醇在熱的高壓蒸汽回路中降解。如果熱交換器中發(fā)生泄漏，這種泄漏的現(xiàn)象在乙二醇降解之 前，可能通過(guò)pH與電導(dǎo)率不會(huì)被探測(cè)到。在這一點(diǎn)上，工藝設(shè)備（例如：礦物質(zhì)脫除塔、樹脂床、冷 凝液拋光器、鍋爐、渦輪機(jī)等）可能已經(jīng)暴露在酸性的冷凝液或蒸汽中。

乙二醇是一種含碳38.7%的有機(jī)分子，因此能夠使 用在線、連續(xù)的總有機(jī)碳（TOC）分析來(lái)探測(cè)到。Sievers* M系列在線TOC分析儀能夠在乙二醇在冷 凝液蒸汽中降解之前，早期檢測(cè)到乙二醇的泄漏。

解決方案 

在Sievers分析儀進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)室研究中，Sievers M 系列TOC分析儀表現(xiàn)出對(duì)乙二醇的回收率在97.3% －99.1%，對(duì)于碳含量在0.5－25 ppm 碳（1.3－ 64.7ppm 乙二醇）。Sievers M系列TOC分析儀的回 收率總結(jié)如下表：

在圖2中，分析儀顯示出對(duì)檢測(cè)乙二醇有高的線性 響應(yīng)?；诙炕厥章剩ā?7.3%），與高度的線 性（R2=1.0000），Sievers M系列TOC分析儀很適 用于檢測(cè)冷凝液蒸汽中寬廣范圍的乙二醇濃度。

幾個(gè)著 名的組織（EPRI、VGB、與Eskom）建議 100－300 ppb作為蒸汽循環(huán)補(bǔ)給水的合適的背景 TOC水平。水或蒸汽循環(huán)中的這個(gè)TOC背景很好地 位于Sievers M系列TOC分析儀的檢測(cè)水平0.03 ppb 之上，同時(shí)這個(gè)TOC背景也足夠低，可以輕松檢測(cè) 背景TOC濃度之上的乙二醇泄漏造成的TOC偏移。

由于乙二醇泄漏造成的事故的成本，從設(shè)備維修與更換、以及停產(chǎn)期間損失的能量產(chǎn)出等方面，可能 是成百上千美元。由于乙二醇有毒并有危險(xiǎn)，額外的緩和被污染的冷凝水也非常關(guān)鍵。使用Sievers M 系列在線TOC分析儀，冷凝蒸汽每2分鐘被分析一 次，提供給設(shè)備操作者高解析度的數(shù)據(jù)，使用這些 數(shù)據(jù)，可以快速識(shí)別并解決使用乙二醇溶液的熱交換器的泄漏。

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1.Berry, D. and Browning, A. Guidelines for Selecting  andMaintaining Glycol Based Heat Transfer  Fluids. 2011. Chem-Aqua, Inc.

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4.Heijboer, R., van Deelen-Bremer, M.H., Butter,  L.M., Zeijseink, A.G.L. The Behavior of Organics in a Makeup Water Plant. PowerPlant  Chemistry. 8(2006): 197-202

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7.Rossiter, W.J. Jr., Godette, M., Brown, P.W., Galuk,  K.G. An Investigation of the Degradation of  Aqueous Ethylene Glycol and Propylene Glycol  Solutions using Ion Chromatography. Solar  Energy Materials. 11 (1985): 455-467.

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