ES2254697T3 - Intercambiador de calor tipo a placas con proteccion contra la corrosion anodica. - Google Patents
Intercambiador de calor tipo a placas con proteccion contra la corrosion anodica.Info
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Abstract
Un intercambiador (1) de calor tipo a placas que comprende varias placas metálicas paralelas (7) entre las que se forman de manera alternativa cámaras frías permeables (9) para el líquido refrigerante y cámaras calientes permeables (8) para el líquido caliente a enfriar, que comprende una carcasa (2) que rodea las placas (7), dicha carcasa (2) tiene tuberías de suministro (3, 5) y tuberías de descarga (4, 6) para los líquidos, que comprende un primer pasillo de distribución (10), para suministrar el líquido caliente a las cámaras calientes (8), que comprende un segundo pasillo de distribución (13), para suministrar el líquido refrigerante a las cámaras frías (9), y comprende un primer pasillo de recogida (11) para descargar el líquido caliente refrigerado, y un segundo pasillo de recogida (4) para descargar el líquido refrigerante, en el que las placas metálicas (7) y la carcasa (2) están diseñadas para el paso de ácido sulfúrico como el líquido caliente, y para el paso de agua como líquidorefrigerante, en el que la región a través de la cual fluye el ácido sulfúrico tiene al menos un cátodo metálico (16) y un electrodo de referencia (27), en el que al menos la mitad de las placas metálicas (7) tienen una pluralidad de contactos eléctricos (23) conectados con el ánodo (21) de una fuente de voltaje c.c. variable, en el que el cátodo metálico (16) igualmente está conectado con la fuente de voltaje c.c., y en el que la fuente de voltaje c.c. pertenece a un potenciostato (20) que está conectado eléctricamente con el electrodo de referencia (27).
Description
Intercambiador de calor tipo a placas con
protección contra la corrosión anódica.
La invención se refiere a un intercambiador de
calor tipo a placas que comprende varias placas metálicas paralelas,
entre las cuales se forman de forma alternada cámaras frías
permeables para enfriar líquido, y cámaras calientes permeables
para el líquido caliente a enfriar, que comprende una carcasa que
rodea las placas, dicha carcasa tiene tuberías de suministro y
tuberías de descarga para los líquidos, que comprenden un primer
pasillo de distribución para suministrar el líquido caliente a las
cámaras calientes, que comprende un segundo pasillo de distribución
para suministrar el líquido refrigerante a las cámaras frías, y que
comprende un primer pasillo de recogida para descargar el líquido
caliente enfriado y un segundo pasillo de recogida para descargar el
líquido refrigerante.
El Documento WO 86/01837 describe una protección
contra la corrosión anódica para intercambiadores de calor. Las
placas de metal anódicas se conectan a la salida de una corriente
positiva directa de un rectificador mediante una conexión
sencilla.
El objetivo subyacente de la invención es
proteger de forma más uniforme dicho intercambiador de calor tipo a
placas frente a la corrosión por ataque de ácido sulfúrico. De
acuerdo con la invención, esto se consigue mediante la forma en que
tanto las placas metálicas como la carcasa están diseñadas para el
paso de ácido sulfúrico como líquido caliente y para el paso de
agua como líquido refrigerante, en que la región a través de la
cual fluye el ácido sulfúrico tiene al menos un cátodo metálico y un
electrodo de referencia, en que al menos la mitad de las placas
metálicas tienen varios contactos eléctricos que se conectan con el
ánodo de una fuente de voltaje c.c. de voltaje eléctrico variable,
en que el cátodo metálico igualmente está en contacto eléctrico con
la fuente de voltaje c.c., y que la fuente de voltaje c.c. pertenece
a un potenciostato que está eléctricamente conectado con el
electrodo de referencia.
De forma determinante, se coloca un cátodo
metálico en un primer pasillo de distribución y/o en el primer
pasillo de recogida, donde entra en contacto directo con el ácido
sulfúrico. De forma particular en el caso de placas metálicas de
gran superficie, puede ser determinante hacer pasar un cátodo
metálico a través de diferentes cámaras calientes, dicho cátodo
metálico es hermético frente a las placas de metal y está
eléctricamente aislado. De esta forma se consigue el contacto con
el ácido sulfúrico que fluye entre las cámaras.
Las placas de metal protegidas anódicamente, que
están equipadas con contactos eléctricos asociados, pueden por
ejemplo tener de 2 a 5 contactos eléctricos por placa, cuando las
placas deben protegerse de manera bastante uniforme frente a la
corrosión en todas las regiones. La carcasa puede disponer también
de uno o más contactos eléctricos, conectados con la fuente de
voltaje c.c. variable, con el fin de conseguir la protección
anódica. De forma determinante, todas las placas metálicas quedarán
protegidas anódicamente. Mediante la protección anódica, se forma
una capa de óxido metálico en la capa contra la que fluye el ácido
sulfúrico, dicha capa de óxido metálico evita el ataque
corrosivo.
El intercambiador de calor tipo a placas
protegido contra la corrosión de acuerdo con la invención puede
usarse por ejemplo en plantas para producir ácido sulfúrico, en el
que el ácidos sulfúrico tiene una contenido en H_{2}SO_{4}
comprendido en el intervalo entre 90 y 100% en peso, y una
temperatura en el intervalo comprendido entre 140ºC y el punto de
ebullición que debe enfriarse por intercambio de calor indirecto.
Las placas pueden estar fabricadas de acero aleado, que además de
hierro, contiene concretamente los metales aleantes cromo, níquel y
molibdeno.
Las formas de realización del intercambiador de
calor tipo a placas se explicarán en referencia a los dibujos, en
los que:
Fig. 1. Muestra una sección transversal del
intercambiador de calor tipo a placas en un esquema.
Fig. 2. Muestra una variante de la disposición de
un cátodo metálico
Fig. 3. Muestra un electrodo de referencia en
sección longitudinal en un esquema.
El intercambiador (1) de calor tipo a placas de
la Fig. 1 tiene una carcasa (2) que comprende una tubería de
suministro (3) y una tubería de salida (4) para el ácido sulfúrico
que se va a enfriar, así como una tubería de suministro (5) y una
tubería de salida (6) para el agua de refrigeración. En la carcasa
(2) se alojan las placas metálicas parelelas (7), entre las cuales
se disponen las cámaras calientes (8) para el paso del ácido
sulfúrico que se va a enfriar y las cámaras frías (9) para el paso
del agua de refrigeración. El ácido entra a través de la tubería de
suministro (3) y en primer lugar accede a un primer pasillo de
distribución (10), a partir del cual fluye a través de las cámaras
calientes (8) hasta una primera tubería de salida (11) y abandona
el intercambiador (1) a través de la tubería de salida (4). El agua
de refrigeración entra en el intercambiador (1) a través de la
tubería de suministro (5) y se suministra mediante el segundo
pasillo de distribución (13) a las cámaras frías (9), alcanza el
segundo pasillo de
recogida (4) y a continuación la tubería de salida (6).
recogida (4) y a continuación la tubería de salida (6).
Se proporciona un primer cátodo metálico (16) en
el primer pasillo de distribución (10), y el cátodo metálico
aislado se extiende a través de la carcasa (2). Análogamente, se
proporciona un segundo cátodo metálico (17) en el primer pasillo de
recogida (11). Durante el funcionamiento del intercambiador (1),
ambos cátodos (16) y (17) están en contacto con el ácido sulfúrico,
cuyo ataque corrosivo debe detenerse. En la proximidad del contacto
con el ácido sulfúrico, los cátodos están fabricados en acero
inoxidable, por ejemplo, que tiene una resistencia elevada a la
fragilidad al hidrógeno, y en el exterior de la carcasa (2) están
conectados con los polos negativos (19) y (19a) de un potenciostato
(20) mediante cables eléctricos (18) o (18a). De forma conocida
per se, el potenciostato tiene una fuente de voltaje variable
c.c. cuyo polo positivo (21) se conecta a los contactos eléctricos
(23) de las placas metálicas (7) a proteger mediante el cable
eléctrico (22). La carcasa (2) tiene igualmente un contacto
eléctrico (23a), con el fin de de obtener protección contra la
corrosión anódica. A diferencia del dibujo, cada una de las placas
(7) a proteger tiene una pluralidad de contactos eléctricos (23)
conectados con el polo positivo (21), por ejemplo, de 2 a 5
contactos eléctricos por placa. Lo más importante, es definitivo
disponer los contactos (23) en los bordes de las placas, con el fin
de conseguir una realización de la protección anódica simple desde
el punto de vista estructural.
El potenciostato (20) tiene una conexión (25)
para un cable eléctrico (26) que conduce a un electrodo de
referencia (27) Este electrodo de referencia (27) proporciona la
medida base para el potenciostato (20), y de forma conocida per
se, puede estar constituido por un electrodo, por ejemplo, de
calomelanos, un electrodo Hg/Hg_{2}SO_{4}, o una barra de
cadmio como se muestra en la Fig. 3. Rodeado por un aislante
eléctrico (31), la barra de cadmio (30) se coloca en una carcasa
(32) que tiene un diafragma (33). Este diafragma es permeable al
ácido sulfúrico, de forma que la barra de cadmio (30) está inmersa
de continuo en el ácido sulfúrico que fluye a través del mismo. El
potencial calculado de esta forma se lleva al potenciostato (20)
mediante el cable eléctrico (26).
En el caso de placas metálicas grandes, la
protección anódica en la región intermedia de la superficie de la
placa puede posiblemente ser más pequeña que en las proximidades del
borde de la placa. Para proporcionar suficiente corriente anódica
para la deseada protección contra la corrosión, en este caso
también, es determinante hacer pasar un cátodo metálico a través de
la región intermedia de las placas (7), tal como se representa
esquemáticamente mediante la Fig. 2. El cátodo constituye una barra
metálica (16a), y el cátodo sellado y aislado eléctricamente se
extiende a través de las placas (7). De esta forma, se puede
determinar con precisión la corriente anódica necesaria en la
región de la placa susceptible a la corrosión.
Claims (6)
1. Un intercambiador (1) de calor tipo a placas
que comprende varias placas metálicas paralelas (7) entre las que
se forman de manera alternativa cámaras frías permeables (9) para el
líquido refrigerante y cámaras calientes permeables (8) para el
líquido caliente a enfriar, que comprende una carcasa (2) que rodea
las placas (7), dicha carcasa (2) tiene tuberías de suministro (3,
5) y tuberías de descarga (4, 6) para los líquidos, que comprende
un primer pasillo de distribución (10), para suministrar el líquido
caliente a las cámaras calientes (8), que comprende un segundo
pasillo de distribución (13), para suministrar el líquido
refrigerante a las cámaras frías (9), y comprende un primer pasillo
de recogida (11) para descargar el líquido caliente refrigerado, y
un segundo pasillo de recogida (4) para descargar el líquido
refrigerante, en el que las placas metálicas (7) y la carcasa (2)
están diseñadas para el paso de ácido sulfúrico como el líquido
caliente, y para el paso de agua como líquido refrigerante, en el
que la región a través de la cual fluye el ácido sulfúrico tiene al
menos un cátodo metálico (16) y un electrodo de referencia (27), en
el que al menos la mitad de las placas metálicas (7) tienen una
pluralidad de contactos eléctricos (23) conectados con el ánodo (21)
de una fuente de voltaje c.c. variable, en el que el cátodo
metálico (16) igualmente está conectado con la fuente de voltaje
c.c., y en el que la fuente de voltaje c.c. pertenece a un
potenciostato (20) que está conectado eléctricamente con el
electrodo de referencia (27).
2. El intercambiador de calor tipo a placas (1)
según se reivindica en la reivindicación 1, caracterizado en
que se ubica un cátodo metálico (16) en el primer pasillo de
distribución (10).
3. El intercambiador de calor tipo a placas (1)
según se reivindica en la reivindicación 1 ó 2, caracterizado
en que se ubica un cátodo metálico (17) en el primer pasillo de
recogida (11).
4. El intercambiador de calor tipo a placas (1)
según se reivindica en la reivindicación 1, o en cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado en que un cátodo
metálico (16a) se extiende a través de una pluralidad de cámaras
calientes (8), dicho cátodo metálico (16a) está herméticamente
cerrado contra las placas metálicas (7) y aislado
eléctricamente.
5. El intercambiador de calor tipo a placas (1)
según se reivindica en la reivindicación 1, o en cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado en que diferentes
placas metálicas (7) tienen de 2 a 5 contactos eléctricos (23) por
placa (7).
6. El intercambiador de calor tipo a placas (1)
según se reivindica en la reivindicación 1, o en cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado en que la carcasa
(2) tiene al menos un contacto eléctrico (23a) que está conectado
con la fuente de voltaje c.c. variable.
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