У виробництві спандексу технологічні потоки містять полярні розчинники, такі як DMAC або DMF, непрореаговані ізоціанати та амінні подовжувачі ланцюга. Секції полімеризації працюють при температурах вище 200 градусів. Нижчі блоки проходять через повторювані цикли нагрівання та охолодження та час від часу очищення парою. У такому середовищі локалізована корозія-точкова, тріщинна атака та корозійне розтріскування під напругою-є частою причиною несправності нержавіючої сталі 316L та деяких нікелевих сплавів.
Фітинги з титану стали стандартним вибором у всій галузі не як екзотичне оновлення, а як перевірене рішення постійних проблем із надійністю. Далі пояснюється, де і чому найчастіше вказуються титанові компоненти, виходячи з фактичного досвіду виробництва.
Реактори полімеризації
Внутрішні з’єднання реактора – живильні форсунки, гільзи термогільз і фланці лінії рециркуляції – знаходяться в прямому контакті з гарячими ізоціанатними сумішами та полярними розчинниками. Поєднання високої температури та присутності хлоридів із певних каталітичних систем робить щілинну корозію справжньою проблемою, особливо під прокладками та різьбовими з’єднаннями. Зазвичай використовується титан класів 2 і 7 (клас 7 з додаванням паладію для кращої стійкості до відновних кислот). Польові записи показують, що титанові термогільзи зазвичай перевищують термін служби альтернативних нержавіючих матеріалів у три-п’ять разів, без вимірної втрати стінки після кількох років експлуатації.
Теплообмінне обладнання
Кожухотрубні та пластинчасті теплообмінники виконують як нагрівання, так і охолодження – охолодження розплаву полімеру, попередній нагрів розчинника та обслуговування конденсатора для відновлення DMAC. Сторона труби часто бачить розсіл або охолоджуючу воду, тоді як сторона оболонки переносить гарячі полімерні розчини або потоки пари. Титанові труби та трубні дошки усувають ризик корозійного розтріскування під напругою, спричиненого хлоридом, що часто змушує труби заглушувати в блоках 316L або 904L. Крім того, титанові поверхні забруднюються повільніше, тому загальні коефіцієнти теплопередачі з часом залишаються більш стабільними, а механічне очищення потрібна рідше.
Трубопроводи передачі процесу
Полімерний розчин переміщується з реактора в дегазаційну ємність, потім в прядильну зону. Це означає довгі труби з колінами, трійниками та фланцевими з’єднаннями. Лінії відчувають високий тиск, і товстий полімер прилипає до будь-якої шорсткої внутрішньої поверхні. Гладкий отвір зменшує накопичення, тому падіння тиску зростає повільніше, і промивання розчинником потрібно рідше. На вигинах і переходах частинки абразивного гелю роз'їдають м'які метали, але титан тримається краще, тому така арматура має довший термін служби.
Колектори фільтраційних ковзанок
Перш ніж полімерний добавка потрапить у спінінг-пакет, він проходить через кілька етапів фільтрації – попередні фільтри, корпуси картриджів і іноді спечені металеві елементи. Колектори та швидкороз’ємні муфти навколо корпусів фільтрів відчувають стрибки тиску кожного разу, коли система виконує зворотне промивання. Гелі теж абразивні. Ковані титанові фітинги зберігають ущільнювальні поверхні неушкодженими після сотень циклів з’єднання-роз’єднання. Вони не жолобляться, тому нитки залишаються чистими – чого не можна сказати про м’які нержавіючі марки. А титан не вимиває жодних іонів металів у потік полімеру, тому фільтрат залишається вільним від забруднень, які можуть вплинути на колір або стабільність пряжі.
Компоненти спінінга
Всередині прядильного пакета пластини розподільника потоку та ущільнювальні кільця є невеликими, але функціонально критичними частинами. Розчин полімеру на цій стадії має високу в’язкість і містить дрібні гелі, які мають тенденцію прилипати до шорстких поверхонь, викликаючи коливання тиску та подальший розрив нитки. Поверхню титану можна обробити до дуже низької шорсткості, а її некаталітична природа означає, що вона не викликає жодних побічних реакцій, які могли б змінити колір полімеру. Заводські дані вказують на те, що прядильні пакети, оснащені титановими внутрішніми частинами, демонструють більш послідовні показники тиску протягом 30-денної кампанії порівняно з альтернативами з нержавіючої сталі з покриттям, де знос покриття часто призводить до зниження продуктивності через два тижні.
Допоміжні з'єднання резервуару для зберігання
Резервуари для проміжного зберігання розчинника, мономерних сумішей і готового полімерного розчину обладнані вуздечками для вимірювання рівня, нижніми випускними патрубками та кранами для скидання тиску. Навіть незначна корозія в цих допоміжних лініях може викликати іони металу, які впливають на термічну стабільність матеріалу, що зберігається. Титанові фітинги на цих з’єднаннях малого діаметру забезпечують стійкість до корозії, яка залишається надійною як за умов навколишнього середовища, так і для зберігання при високій температурі. Матеріал також витримує диференційовані напруги розширення, які виникають під час процедур випаровування резервуарів, без утворення тріщин на зварних з’єднаннях.
Цикли відновлення та переробки
Секції відновлення та дистиляції обробляють залишки, які можуть бути кислими (pH 4-7) і містити каталізатори та воду. Пара також використовується для регенерації. Титан витримує ці різні умови, не втрачаючи товщини. Щорічна перевірка товщини стінок титанових труб майже не зменшує, тоді як лінії 317L у тій самій експлуатації часто потребують заміни менш ніж за два роки.
Загалом у цих послугах вказано титан, оскільки він просто служить довше та спричиняє менше незапланованих зупинок. Багато заводів, які перейшли на титанову арматуру, повідомляють про довші кампанії та менше ремонтних робіт. Оскільки темпи виробництва зростають, а умови процесу стають більш вимогливими, використання титану, ймовірно, також пошириться на інші частини заводу, особливо там, де нові марки еластомерів вимагають вищих температур або більш агресивних розчинників.
