Łączniki rurowe z tytanu w produkcji spandexu – uwagi dotyczące stosowania

Wewnętrzne połączenia reaktora – dysze zasilające, tuleje osłon termometrycznych i kołnierze przewodów recyrkulacyjnych – mają bezpośredni kontakt z gorącymi mieszaninami izocyjanianów i polarnymi rozpuszczalnikami. Połączenie wysokiej temperatury i obecności chlorków z niektórych układów katalizatorów sprawia, że ​​korozja szczelinowa stanowi poważny problem, zwłaszcza pod uszczelkami i połączeniami gwintowanymi. Powszechnie stosuje się tytan klasy 2 i 7 (klasa 7 z dodatkiem palladu, dla lepszej odporności na kwasy redukujące). Z danych terenowych wynika, że ​​tytanowe osłony termometryczne mają zazwyczaj trwałość alternatywnych osłon ze stali nierdzewnej od trzech do pięciu razy, bez mierzalnej utraty ścianki po kilku latach pracy.

Płaszczowo-rurowe i płytowe wymienniki ciepła spełniają zarówno funkcje grzewcze, jak i chłodzące – chłodzenie stopionego polimeru, wstępne podgrzewanie rozpuszczalnika i obsługa skraplacza odzyskanego DMAC. Po stronie rury często znajduje się solanka lub woda chłodząca, podczas gdy po stronie płaszcza znajdują się gorące roztwory polimerów lub strumienie pary. Rury i blachy rurowe z tytanu eliminują ryzyko pękania korozyjnego naprężeniowego wywołanego chlorkami, które często powoduje zatykanie rur w jednostkach 316L lub 904L. Ponadto powierzchnie tytanowe brudzą się wolniej, więc ogólny współczynnik przenikania ciepła pozostaje stabilny w czasie, a czyszczenie mechaniczne jest potrzebne rzadziej.

Roztwór polimeru przemieszcza się z reaktora do naczynia odgazowującego, a następnie do strefy przędzenia. Oznacza to długie rurociągi z kolankami, trójnikami i połączeniami kołnierzowymi. Linie widzą wysokie ciśnienie, a gruby polimer przykleja się do każdej szorstkiej powierzchni wewnętrznej. Gładki otwór zmniejsza osadzanie się osadu, więc spadek ciśnienia rośnie wolniej, a przepłukiwanie rozpuszczalnikiem jest potrzebne rzadziej. Na zakrętach i zwężkach cząstki żelu ściernego powodują erozję bardziej miękkich metali, ale tytan lepiej się wytrzymuje, więc te złączki mają dłuższą żywotność.

Zanim masa polimerowa trafi do pakietu przędzalniczego, przechodzi przez wiele etapów filtracji – filtry wstępne, obudowy wkładów, a czasem także elementy ze spieków metalowych. W kolektorach i szybkozłączach wokół obudów filtrów obserwuje się skoki ciśnienia przy każdym płukaniu wstecznym układu. Żele są również ścierne. Złączki z kutego tytanu utrzymują powierzchnie uszczelniające w nienaruszonym stanie nawet po setkach cykli łączenia i rozłączania. Nie zacierają się, więc gwinty pozostają czyste – czego nie można powiedzieć o bardziej miękkich gatunkach stali nierdzewnej. Tytan nie wypłukuje żadnych jonów metali do strumienia polimeru, więc filtrat pozostaje wolny od zanieczyszczeń, które mogłyby mieć wpływ na kolor lub stabilność przędzy.

Wewnątrz pakietu wirującego płyty rozdzielacza przepływu i pierścienie uszczelniające są małymi, ale funkcjonalnie krytycznymi częściami. Roztwór polimeru na tym etapie jest bardzo lepki i zawiera drobne żele, które mają tendencję do przylegania do chropowatych powierzchni, powodując wahania ciśnienia i późniejsze pękanie włókien. Wykończenie powierzchni tytanu można poddać obróbce mechanicznej z bardzo małą chropowatością, a jego niekatalityczny charakter oznacza, że ​​nie powoduje on żadnych reakcji ubocznych, które mogłyby odbarwić polimer. Dane zakładu wskazują, że pakiety przędzalnicze wyposażone w elementy wewnętrzne z tytanu wykazują bardziej spójne odczyty ciśnienia w ciągu 30-dniowej kampanii w porównaniu z alternatywnymi rozwiązaniami ze stali powlekanej, gdzie zużycie powłoki często prowadzi do spadku wydajności po dwóch tygodniach.

Pośrednie zbiorniki magazynujące rozpuszczalnik, mieszanki monomerów i gotowy roztwór polimeru są wyposażone w łączniki wskaźnika poziomu, dolne dysze wylotowe i kurki nadmiarowe ciśnienia. Nawet niewielka korozja w tych przewodach pomocniczych może wprowadzić jony metali, które wpływają na stabilność termiczną przechowywanego materiału. Złączki tytanowe na tych połączeniach o małej średnicy zapewniają naddatek na korozję, który pozostaje niezawodny zarówno w warunkach przechowywania, jak i w podwyższonej temperaturze. Materiał wytrzymuje również zróżnicowane naprężenia rozszerzające, które występują podczas procedur usuwania pary ze zbiornika, nie powodując pęknięć na złączach spawanych.

Sekcje odzysku i destylacji przetwarzają pozostałości, które mogą mieć odczyn kwaśny (pH 4–7) i zawierają katalizatory i wodę. Do regeneracji wykorzystywana jest także para wodna. Tytan toleruje te zmieniające się warunki bez utraty grubości. Coroczne kontrole grubości ścianek rur tytanowych nie wykazują prawie żadnego zmniejszenia, podczas gdy linie 317L w tym samym serwisie często wymagają wymiany w czasie krótszym niż dwa lata.