Нагрівання розплавленими солями

У хімічній технології часто необхідно нагрівати продукти до температур, перевищуючих гранично допустимі температури для ВТО. У таких випадках для рівномірного обігріву застосовують неорганічні рідкі теплоносії – розплавлені солі і рідкі метали.

З різних неорганічних солей і їх сплавів, які застосовуються для нагрівання до високих температур, найбільш практичне значення має нітрит-нітратна суміш – потрійна евтектична суміш, що містить (по масі) 40% азотистокислого натрія, 7% азотнокислого натрія і 53% азотнокислого калія (температура плавлення суміші 142,3 ºС). Цю суміш застосовується для нагріву при атмосферному тиску до температур 500-540 ºС. Суміш практично не викликає корозії вуглецевих сталей при температурах не вище приблизно 450 ºС для виготовлення апаратури і трубопроводів, працюючих при більш високих температурах, застосовують хромисті і хромонікелеві сталі. Крім того, трубопроводи обладнують паровим обігрівачем (за допомогою парових труб, прокладених поряд з сольовою лінією і укладений з нею в загальний короб теплової ізоляції).

Суміш застосовують практично тільки під час обігріву з вимушеною циркуляцією, яка здійснюється за допомогою спеціальних насосів пропелерного типу (вертикальних) чи безсальникових відцентрових насосів. Коефіцієнти тепловіддачі від суміші нижчі, ніж від перегрітої води, але під час вимушеної циркуляції досягається досить інтенсивний теплообмін.

Нітрит-нітратна суміш є сильним окислюючим агентом. Тому згідно вибухобезпеки не допустимий її контакт при високих температурах з речовинами органічного походження, а також зі стружкою і тирсою чорних і деяких кольорових металів (алюміній, магній).

Нагрівання ртуттю і рідкими металами

Для нагрівання до температур 400-800 ºС і вище в якості високотемпературних теплоносіїв можу бути ефективно застосовані ртуть, а також натрій, калій, свинець і інші легкоплавкі метали і їх сплави. Ці теплоносії відрізняються великою щільністю, термічною стійкістю, хорошою теплопровідністю і високими коефіцієнтами тепловіддачі. Проте рідкі метали і їх сплави характеризуються дуже малими значеннями критерія Прандтля (Pr≤0,07) у зв’язку з цим коефіцієнти тепловіддачі від рідких металів необхідно розраховувати за спеціальними формулами.

Більшість металевих теплоносіїв вогне- і вибухобезпечні і практично не діють на маловуглецеві і леговані сталі. Виключення становлять калій і натрій, які відрізняються надзвичайно високою хімічною активністю, потребують застосування нержавіючих сталей і спалахують зі швидкістю вибуху.

Легкоплавкі метали, крім ртуті, натрія, калія і їх сплавів, застосовуються головним чином у якості проміжних теплоносіїв для нагрівання бань. Проте деколи вони знаходять застосування в нагрівальних установках з природньою і особливо з примусовою циркуляцією.

Ртуть є природним металевим теплоносієм, який застосовується в пароподібному стані, причому тиск парів ртуті дуже низький (приблизно 2 ат при 400 ºС). У промисловості існують ртутно-парові нагрівальні установки, які працюють з природною циркуляцією теплоносія і відрізняються між собою високим ККД.

Проте пари металевих теплоносіїв дуже ядовиті. Так, наприклад, конденсація парів ртуті у повітрі виробничих приміщень не повинна перевищувати 0,01 мг/м³ повітря. Тому нагрівальні установки із застосуванням металевих теплоносіїв повинні бути абсолютно герметичні і обладнані потужною приточно-витяжною вентиляцією. Цей і деякі інші недоліки (погане змочування металів, висока вартість і ін.) обмежують можливість промислового застосування теплоносіїв цієї групи в процесах хімічної технології.