グラスライニング(glass lining)とフッ素樹脂ライニングは化学プラントの高耐食性材料として多用します。
ところでこの2つをちゃんと使い分けしていますか？
どちらでも大丈夫、という使い方をしていることが多いでしょう。
この2つの材料で選択を迫られる状況になったときには、メリットデメリットをちゃんと見極める必要があります。
グラスライニングとフッ素樹脂の特徴
まずはガラスとフッ素樹脂の特徴を簡単に整理します。
ほかにも差はあるでしょうが、メイン部分だけを並べました。
| ガラス | フッ素樹脂 | |
| 耐食性 | 酸に強い | 酸アルカリに強い |
| 耐負圧 | 高い | 低い |
| 温度範囲 | 広い | 狭い |
| 故障 | 割れ 剥離 | 膨れ 浸透 |
| 価格 | 安い | 高い |
配管としての比較
グラスライニングとフッ素樹脂ライニングはそれぞれ配管・装置に使用できます。
ライニングとしての区分は少し違うので、分けて考えます。
まずは配管から。
グラスライニング配管の方が安い
グラスライニング配管とフッ素樹脂ライニング配管の比較として真っ先に考えるべきはコストです。
コストはグラスライニング配管の方が安いと思います。（厳密には会社によって違うでしょうが・・・）
フッ素樹脂ライニングは一般にはとても高価です。
耐食性としてどちらでも良いような場所であれば、グラスライニングを選ぶという感じですね。
グラスライニング配管(glass lining)の方が耐負圧が高く、温度範囲も広い
グラスライニング配管の方が耐負圧が高く、温度範囲も広いです。
JIS10kを想定しているので、加圧側はどれだけ高くても1000kPaまでで気にするのは負圧側。
グラスライニング配管とフッ素樹脂ライニングの耐熱・耐負圧の性能を超簡単に比較します。
| ガラス | フッ素樹脂 | |
| 耐熱 | -15～+150℃ | 100℃ or 150℃ |
| 耐負圧 | OK | 要相談 |
グラスライニング配管はAGCテクノロジーソリューションズを、フッ素樹脂ライニング配管はニチアスのカタログから基本的に引用しています。
グラスライニング配管は低温でも負圧でもかなりの範囲で使用可能です。
一方でフッ素樹脂ライニング配管は負圧には一般に弱いです。
というのも、ライニングというか張り付いてすらいないから・・・。
スカスカのフッ素樹脂ライニングは耐負圧性能がありません。
負圧になるとフッ素樹脂が変形して、配管を閉塞するトラブルを起こします。
フッ素樹脂ライニングでも耐負圧性能がある型式は販売されています。
耐負圧性能がない標準品と耐負圧品を比べれば、耐負圧品の方がコストが高いです。耐熱温度も高い傾向にあります。
フッ素樹脂ライニング配管の耐負圧と耐熱温度はメーカーと型式によってバラバラです。フッ素樹脂ライニング配管はこの意味で使う場所の使用条件をメーカーと相談して採用可否を判定しましょう。
長距離ならフッ素樹脂ライニングもあり
フッ素樹脂ライニングは高くて使用範囲も限定されているため、配管として使う意味がないのでは？と思うかも知れません。
使い道としては長距離の直線配管ならフッ素樹脂ライニング配管も可能性が出てきます。
というのもライニング配管の1ピース長さの差があるからです。
グラスライニングだと1ピース当たり2～4mですが、フッ素樹脂ライニングだと5m越のものもあります。
m当たりの単価で考えれば、フッ素樹脂ライニング配管の方がメリットが出る可能性があります。
装置回りなどエルボやチーズで細かくくみ上げないといけない場合、直線部分が短くなるのでメリットは出ないでしょう。
ラック上などの直線部が長い箇所が狙い目です。
装置としての比較
装置としてのグラスライニングとフッ素樹脂ライニングの比較をしましょう。
配管と比べると装置は故障した時のリスクが大きいという特徴があり、運転・メンテナンスとの比較がより大事になってきます。
グラスライニングは槽型反応器・熱交換器に使う
グラスライニング装置と言えば槽型反応器でしょう。
グラスライニングの耐負圧・温度範囲の広さが反応器にも活かされる形です。
ガラスでもフッ素樹脂でもライニングは不連続部があると、難易度が上がると考えた方が良いです。
特に、フッ素樹脂ライニングだと撹拌機やバッフルなどのライニングが難しそうなイメージです。グラスライニングは実績も多いですからね。
グラスライニング装置としては、多管式熱交換器も有名です。
最近ではフッ素樹脂ライニングの多管式熱交換器も開発されていますが、金額・能力考えてもガラスの方が無難でしょう。
フッ素樹脂ライニングはタンクに使う
個人的にはフッ素樹脂ライニングにメリットはないと思っていますが、それでもフッ素樹脂ライニングを使う場合があります。
例えばタンクです。
フッ素樹脂ライニングのタンクはFRPタンクとの比較で、FRPよりも設備レベルをアップさせたい場所などに使う感じです。
フッ素樹脂はアルカリにも耐えるし、フッ素が含まれる薬液にも耐えます。
こういう特殊ケースではグラスライニング設備よりはフッ素樹脂ライニングにする方が良いです。
一方で、塩酸などのハロゲンガスはフッ素樹脂ライニングでは透過するので、グラスライニングの方が良いでしょう。
- アルカリやフッ素ならフッ素樹脂ライニング装置
- 塩酸などハロゲンガスならガラスライニング装置
この例はあくまで一般的な性質として紹介しています。かなりの部分がメンテナンスと関連するでしょう。例えばアルカリやフッ素でもグラスライニングを使って定期的に点検・交換することもあれば、塩素ラインでもフッ素樹脂ライニングで定期的に点検・交換するという発想も考えられます。
ガラスライニングタンクは形状が皿型にほぼ固定化されますが、フッ素樹脂ライニングだと皿型以外にも平型でも対応できる場合があります。これももしものために知っておいた方が良いかもしれませんね。
静電気を考えるならガラス
化学プラントでは静電気着火が非常に怖いです。
静電気着火のリスクを少しでも抑えようとするなら、グラスライニングを選ぶ方が良いです。
どちらも電気を通しにくく静電気を貯める性質を持ちますが、ガラスの方が体積抵抗率が低く静電気が溜まりにくいです。
参考
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さらに知りたい方は、以下の記事をご覧ください。
最後に
グラスライニングとフッ素樹脂ライニングの比較を行いました。
グラスライニングの方が安く、耐負圧・温度範囲も広いので汎用性があります。
長距離配管やアルカリなどの限定的な場所でフッ素樹脂ライニングを使うという感じでしょう。
実際の採用を検討するときはメーカーと打ち合わせをしましょう。
本記事の知識は、その前のアタリを付けるための知識として持っていれば良いと思います。
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