Седмичната промяна на химията
Договорен химически преработвател използва един и същ реактор за киселинна-катализирана реакция (рН 1, 80 градуса) една седмица и алкално осапунване (рН 13, 90 градуса) следващата седмица. Топлообменникът е изложен на двете крайности, с изплакване с вода между партидите. Люлеенето на pH обхваща 14 порядъка на концентрацията на водородни йони. Температурата се променя с 10 градуса между двата процеса.
Металните топлообменници не могат да издържат тази услуга. Неръждаемата стомана пасивира в киселината, но се атакува от горещата основа. Титанът е устойчив на алкали, но се атакува от киселината при повишена температура. Никеловите сплави са устойчиви на алкали, но се атакуват от силни киселини. Нито един метал не покрива двете крайности на pH.
PTFE покрива целия диапазон на pH-от концентрирана солна киселина до концентриран натриев хидроксид-при температури до 260 градуса. Това е единственият практичен топлообменен материал за процеси, които се редуват между киселинна и алкална химия.
Универсалната pH устойчивост на PTFE
Химическата устойчивост на PTFE произтича от силата на въглерод-флуорната връзка. С енергия на дисоциация на връзката от приблизително 485 kJ/mol, C-F връзката е една от най-силните в органичната химия. Не се разрушава от киселини (протониране), основи (нуклеофилна атака) или преход между тях.
Полимерът няма функционални групи, които могат да бъдат протонирани в киселина или депротонирани в основа. Той няма хидролизируеми връзки. Не набъбва и не се разтваря в нито една среда. Повърхностният химичен състав е идентичен, независимо дали епруветката е потопена в киселина с рН 1, алкална среда с рН 13 или вода за изплакване между тях.
Металните материали разчитат на пасивни филми, които са стабилни само в специфични граници на pH и потенциал. Филмът, който предпазва в киселина, може да се разтвори в основа. Филмът, който предпазва в алкали, може да се разтвори в киселина. Преходът между двете е период на уязвимост, когато нито един от филмите не е напълно оформен. PTFE няма такава уязвимост. По своята същност е инертен при всички стойности на pH.
| Параметър за съвместимост на pH | Неръждаема стомана 316L | Титан клас 2 | PTFE |
|---|---|---|---|
| Безопасен диапазон на рН при 80 градуса | 2-10 (зависим от хлорида) | 2-12 (чувствителен към флуорид) | 0-14 |
| Киселинна устойчивост | Добър (окисляващи киселини) | Добър (окисляващи киселини) | Отличен (всички киселини) |
| Алкална устойчивост | Лош (каустик SCC над pH 10) | Добър (до pH 12) | Отлично |
| Уязвимост на прехода | Да (пасивно пре{0}}формиране на филм) | да | не |
| Експлоатационен живот при ежеседмичен цикъл на pH | 6-12 месеца | 12-24 месеца | 10+ години |
Премахване на пасивацията и кондиционирането
Металните нагреватели при променливо pH изискват пасивиране или кондициониране преди всяка промяна на химията. Киселинният процес оставя металната повърхност в състояние, подходящо за киселина, но не и за основа. Преди алкалната партида топлообменникът трябва да се пасивира в горещ алкален слой, за да се възстанови алкалноустойчивият-фолио. Преди киселинната партида, тя трябва да бъде пасивирана в киселина. Тези стъпки на кондициониране отнемат време, химикали и вода за изплакване. Те генерират отпадъци.
PTFE не изисква кондициониране. След киселинната партида реакторът се изплаква. PTFE повърхността е химически идентична преди и след изплакването. Алкалната партида започва веднага. Времето и разходите за пасивиране между партидите са елиминирани. Използването на реактора се увеличава.
Предотвратяване на кръстосано{0}}замърсяване
Същата химическа инертност на PTFE, която позволява цикъл на рН, също предотвратява кръстосано-замърсяване между партидите. PTFE повърхността не абсорбира или адсорбира химикали от процеса. Киселината от киселинната партида не се пренася в алкалната партида. Алкалният партиден продукт не е замърсен с киселинни остатъци. Валидирането на почистването между партидите е опростено. За фармацевтични и -химически приложения с висока чистота, тази устойчивост на кръстосано-замърсяване е толкова ценна, колкото и съвместимостта с pH.
Резюме
PTFE топлообменник работи надеждно в резервоар, където технологичният флуид се променя от киселинна към алкална всяка седмица. PTFE е химически инертен в целия диапазон на pH (0-14) при температури до 260 градуса, без уязвимост по време на преходите на pH. Не се изисква пасивиране или кондициониране между партидите. Универсалната pH съвместимост елиминира режим на повреда, който ограничава експлоатационния живот на металния нагревател до месеци при променливо pH обслужване.
Инженерна поддръжка за спецификация на PTFE топлообменник в много{0}}продуктови и pH-циклични приложения е достъпна при подаване на химични процеси, диапазони на pH, работни температури и процедури за смяна.
