¿Cómo limpiar un tubo de PTFE bloqueado causado por sólidos polimerizados?

Mientras los circuitos cercanos continúan funcionando normalmente, un solo tubo en un haz de intercambiador de calor de PTFE puede quedar completamente ciego de repente y mostrar un flujo del 0%. La fuente suele ser un bloque duro de material polimerizado que se forma en una pequeña zona caliente o estancada dentro del tubo, más que incrustaciones o residuos. El depósito, que es resistente a las técnicas de lavado estándar, puede parecerse al carbón, la resina endurecida o un residuo de polímero cocido. El tubo bloqueado debe recuperarse en su lugar mediante un esfuerzo de limpieza controlado cuando la sustitución del intercambiador no sea factible o resulte demasiado costosa.

Durante esta operación, la tubería del intercambiador de PTFE proporciona un beneficio significativo: la pared flexible del tubo y el orificio liso y químicamente resistente permiten tanto una limpieza mecánica moderada como una limpieza agresiva con solventes sin los riesgos de corrosión asociados con los sistemas de tuberías metálicas.

Comprender cómo limpiar adecuadamente las partículas polimerizadas de los tubos de PTFE bloqueadas puede restaurar el rendimiento del intercambiador y al mismo tiempo evitar tiempos de inactividad adicionales y el reemplazo del haz de tubos.

Encontrar el tubo bloqueado
Es necesario identificar positivamente el tubo bloqueado antes de poder comenzar la limpieza.

Verificación del flujo cero
Por lo general, el encabezado de retorno se aísla o desconecta primero. A continuación, mientras se aplica presión de circulación, se examina cada salida de tubo para detectar variaciones de flujo.

Por lo general, un tubo obstruido muestra:

Flujo cero de descarga

disminución de la ecualización de la presión

Reducción de la capacidad de respuesta a la temperatura de salida.

No hay actividad de rubor evidente

En paquetes de múltiples-tubos, aislar el tubo problemático evita que el disolvente de limpieza o la presión de limpieza pasen a los circuitos circundantes.

Antes de iniciar cualquier proceso de limpieza mecánica, una identificación precisa es fundamental.

Reconociendo la formación de tapones polimerizados
Los depósitos polimerizados se forman frecuentemente en circunstancias que incluyen:

sobrecalentamiento local

Estancamiento de fluidos de proceso

Ruptura térmica

Reacciones que implican oxidación.

Curado de resina

Evaporación de disolventes.

El producto final podría ser cualquier cosa, desde tapones carbonizados duros hasta un residuo parecido a un gel blando-.

Los tapones de carbón duro podrían necesitar una combinación de tratamiento químico y mecánico, mientras que los depósitos blandos suelen ser más sencillos de disolver químicamente.

La obstrucción suele desarrollarse cerca de:

Aberturas de tubo

Puntos de restricción de flujo

zonas que se calientan

Zonas de baja-velocidad

Zonas de mala transmisión de calor.

Paso uno: lavado con disolvente a alta-velocidad
Limpieza en flujo inverso
El primer intento de limpieza generalmente debe implicar una circulación de solvente a alta-velocidad.

El lavado se realiza en la dirección opuesta-del flujo del proceso siempre que sea posible. El flujo inverso reduce la probabilidad de que el material suelto se compacte más aguas abajo y ayuda a eliminar los depósitos del lugar donde se acumularon por primera vez.

Selección de solventes
Compatibilidad química entre la solución limpiadora y:

tubos de PTFE

juntas

Sellos

Contenido del encabezado

Componentes de la bomba

Los disolventes típicos para residuos de polímeros podrían ser:

NMP o N-metil-2-pirrolidona

DMSO o dimetilsulfóxido

Limpiadores alcalinos que funcionan bien juntos

Cuando sean aceptables, fórmulas ácidas suaves

Para aumentar la eficacia de la disolución, el disolvente suele calentarse.

El aumento de temperatura acelera la penetración química en el material polimerizado y disminuye la viscosidad del depósito.

Movimiento de alta-velocidad
La alta velocidad del flujo aumenta:

Esfuerzo cortante cerca de la superficie del depósito.

Penetración de disolventes

Erosión de residuos ablandados por medios mecánicos.

El lavado con disolvente-a largo plazo puede ser suficiente para restaurar el flujo completo si la obstrucción está hecha de material blando o parcialmente curado.

La técnica puede requerir numerosos ciclos de circulación antes de que se produzca una mejora significativa.

Paso dos: limpieza mecánica con tapón duro
Cuando la limpieza química no es suficiente
Los tapones carbonizados duros o los materiales totalmente polimerizados pueden resistir incluso un tratamiento severo con solventes.

En estos casos, es posible que se requiera limpieza mecánica regulada.

El cerdo es un carnero levemente violento.

Elegir el cerdo adecuado
Normalmente, un raspador de limpieza compatible con PTFE está hecho de:

PTFE que es suave

Fluoropolímero adaptable

Materiales hechos de plástico blando.

Componentes recubiertos con elastómeros.

El pig siempre debe ser algo menor que el diámetro interno del tubo.

Una obstrucción mayor que el depósito inicial podría resultar de que un cerdo más grande quede atrapado permanentemente dentro del tubo.

Impulsando al cerdo a través del tubo
El cerdo se coloca en la entrada del tubo y se impulsa hacia adelante usando presión de agua regulada o presión de solvente.

El cerdo se desplaza mecánicamente a través del tubo mientras:

Rompe los depósitos endurecidos

Los residuos ablandados se raspan

Elimina los residuos del orificio del tubo.

La adaptabilidad de los tubos de PTFE permite realizar este procedimiento de limpieza sin poner en peligro la pared del intercambiador.

Para obstáculos importantes, pueden ser necesarias varias pasadas de limpieza.

Razones para nunca utilizar herramientas de limpieza de metales
Evite rayar la superficie de PTFE
Nunca se deben colocar raspadores, varillas de perforación o instrumentos de limpieza abrasivos de metal en la tubería del intercambiador de PTFE.

Las herramientas metálicas pueden:

Marque la pared del tubo

Crear surcos permanentes

Aumentar la tendencia a ensuciarse en el futuro

Daños en los tubos de pared delgada-

Introducir puntos de fuga

Para la resistencia a la suciedad, el PTFE depende principalmente de sus propiedades de superficie lisa y antiadherente, a diferencia de los tubos metálicos de los intercambiadores de calor.

Estas cualidades se dañan irreversiblemente una vez que se rayan.

Utilice únicamente instrumentos de limpieza suaves y no-metálicos.

Repetir el ciclo de limpieza
Las obstrucciones graves suelen requerir múltiples ciclos alternos de:

Circulación de disolvente caliente

Períodos de remojo

Lavado a la inversa

Pigging mecánicamente

Enjuague final-a alta velocidad

Cada ciclo degrada progresivamente la estructura del depósito hasta que se restablece el flujo total.

En general, la fuerza mecánica contundente no es tan eficaz como la paciencia y el avance gradual.

Cómo proceder si el tubo no está limpio
Como último recurso, taponamiento de tubos
En ocasiones, es posible que el tubo en particular quede bloqueado permanentemente en ambos extremos si todos los intentos de limpieza no tienen éxito.

Esta solución aísla el circuito bloqueado mientras permite que el intercambiador permanezca activo.

Las consecuencias suelen incluir:

Pequeña disminución en el área utilizada para la transferencia de calor.

Variaciones modestas en la distribución de la presión.

Reducción mínima de la capacidad térmica.

Es posible que tapar uno o más tubos no afecte significativamente el rendimiento general de los intercambiadores grandes.

Con frecuencia, esta es una mejor opción que reemplazar todo el intercambiador.

Prevención de futuras obstrucciones polimerizadas
Las intervenciones preventivas pueden minimizar considerablemente el riesgo de recurrencia.

Entre las prácticas sugeridas se encuentran:

Mantener una velocidad de flujo adecuada

Evitar zonas lentas

Prevenir el sobrecalentamiento local

Vigilando de cerca las temperaturas del proceso

Sistemas de lavado durante paradas.

Eliminar los residuos reactivos lo antes posible

Los regímenes frecuentes de limpieza con solventes también pueden ayudar a prevenir la lenta acumulación de polímeros antes del desarrollo de tapones duros.

Las ventajas del PTFE en situaciones de incrustaciones recuperables
En comparación con materiales más rígidos o químicamente reactivos, los tubos intercambiadores de PTFE ofrecen una serie de beneficios de limpieza.

Entre las principales ventajas se encuentran:

Superficies lisas y de baja-adhesión

Amplia compatibilidad con disolventes

Resistencia a agentes de limpieza agresivos

Forma de tubo adaptable

Superficies que no se corroen

Estas características aumentan la posibilidad de que un tubo obstruido se recupere con éxito en lugar de abandonarlo.

En conclusión
Con frecuencia es posible reparar un tubo intercambiador de PTFE obstruido causado por partículas polimerizadas combinando limpieza mecánica controlada con disolución química. Muchos residuos de polímeros se pueden ablandar o disolver mediante lavado a alta-velocidad con solventes calientes apropiados, y los depósitos endurecidos se pueden eliminar físicamente mediante raspadores suaves no-metálicos sin causar daños a la pared del tubo de PTFE.

Un circuito inactivo a menudo se puede restaurar al flujo operativo total mediante un enfoque metódico para limpiar las partículas polimerizadas del tubo de PTFE bloqueadas, evitando el costoso reemplazo del intercambiador y prolongando la vida útil del equipo. La recuperación exitosa requiere una evaluación exhaustiva de la compatibilidad de los solventes, el tamaño apropiado de los cerdos y numerosos ciclos de limpieza progresivos.

La historia operativa de un tubo frecuentemente continúa después de su obstrucción inicial.