ES2254697T3 - Intercambiador de calor tipo a placas con proteccion contra la corrosion anodica. - Google Patents

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).

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.