Millistes keemiateenustes ületab grafiitsoojusvaheti PTFE-seadet?

Nii grafiit kui ka PTFE on söövitava soojusülekande meistrid, kuid mõlemal on oma tugevad küljed. Teenuste tundmine, kus grafiit ületab PTFE-d, hoiab ära kulukaid väärkasutusi. PTFE on suurepärane kemikaalikindel ja mehaaniliselt painduv materjal, kuid grafiidil on suurepärane soojusjuhtivus ja vastupidavus kõrgele temperatuurile, mistõttu on see materjal kitsas valikus söövitavate toimingute jaoks. Grafiit vs PTFE soojusvahetid on hästi arusaadavad ning insenerid saavad valida kõige usaldusväärsema ja kuluefektiivsema lahenduse.

Kuum väävelhape (70–98%) - Grafiidi kindlus
Üks agressiivsemaid tööstuskemikaale on kontsentreeritud kuum väävelhape. Grafiit (immutatud fenool- või PTFE-vaiguga, mitteläbilaskev tüüp) toimib selles keskkonnas hästi kuni 200 kraadini. Materjal on vastupidav nii oksüdatsioonile kui ka dehüdratsioonile ning säilitab struktuurse terviklikkuse isegi kõrge kontsentratsiooni korral.

Kuigi PTFE on väävelhappes püsivaks tööks piiratud umbes 110 kraadiga. Sellest kõrgemal temperatuuril PTFE nõrgeneb ja kaotab oma mehaanilise tugevuse. Samuti muutub otsustavaks soojusjuhtivuse vahe. Kontsentreeritud happe jahutamiseks või soojendamiseks on vaja tõhusat soojusülekannet, et vältida lokaalset üle- või alajahtumist, mis võib kiirendada korrosiooni või põhjustada toote kahjustamist.

Sellistes rakendustes nagu väävelhappe lahjendamine, kontaktseadme või happe kontsentreerimise seadmete etappidevaheline jahutamine{0}} on grafiitsoojusvahetid tavaliselt ainsad mittemetallilised lahendused. Neil on suurepärane soojusjuhtivus ja need võimaldavad kompaktset disaini. Nende korrosioonikindlus on aastate jooksul stabiilne.

Vesinikkloriidhape, orgaaniliselt saastunud
Vesinikkloriidhape on igas koguses enamiku metallide suhtes väga söövitav. Nii grafiit kui ka PTFE on puhta HCl-ga hästi talutavad. Siiski, kui hape sisaldab orgaanilisi saasteaineid, nagu klooritud lahustid, õlid või reaktsiooni kõrvalsaadused, on grafiit sageli eelistatud valik.

Grafiit peab HCl-le vastu kuni selle keemistemperatuurini (aseotroopse tugevuse korral 110 kraadi) ja orgaanilised ained ei mõjuta seda. PTFE talub samuti neid orgaanilisi aineid, kuid puuduseks on PTFE madalam soojusjuhtivus. Antud töö jaoks on PTFE-vaheti soojusülekandeala palju suurem. Kui protsessivedelik sisaldab kleepuvaid orgaanilisi aineid, suurendavad PTFE-üksuse pikemad torud ja suurem kest saastumise tõenäosust ja puhastamisraskusi. Grafiiti pakutakse kompaktse ploki või kesta-ja-toru kujul, mis minimeerib viibimisaega ja sadestamise pindala.

Praktikas pakub grafiit mõõduka kuni suure soojuskoormusega HCl-teenuste jaoks väiksemat, paremini reageerivat soojusvahetit, mida on lihtsam puhastada ja hooldada.

Teenused, mis nõuavad kõrget soojusülekannet
Grafiidi soojusjuhtivus on 80–120 W/m·K, mis on mitusada korda suurem kui PTFE-l (0,25 W/m·K). Grafiit on valitud materjal, kus kompaktsus ja suur soojustõhusus on kriitilise tähtsusega. Kasu on maksimaalne:

Suure -vooluhulgaga vedelikjahutus või -küte - Vedeliku grafiidi-vaheti üldine soojusülekandetegur on tavaliselt 600–1200 W/m2·K, PTFE puhul aga 200–400 W/m2·K. Erinevus seisneb selles, et grafiidiüksus võib sama töö jaoks olla 2–5 korda väiksem.

Söövitavate aurude kondenseerumine - Toru -külgmised kilekoefitsiendid on kondenseerumistegevuseks vajalikud. PTFE madal juhtivus on tõsine kitsaskoht kondenseeruva vedeliku kilekindluse tõttu. Grafiit kondenseerub tõhusalt, sageli vähem kui kolmandikul PTFE-seadme jaoks vajalikust pindalast.

Kiire partii kuumutamine või jahutamine - Partiitoimingute puhul, kus tsükliaeg on ülioluline, võimaldavad grafiidi väike soojusmass ja tugev soojusjuhtivus kiiret temperatuuritõusu. PTFE aeglane reageerimisvõime pikendab ka tsükliaega.

Grafiidi kompaktsus on otsustav tegur rakendustes, kus ruumi on vähe, nagu keemiliste reaktorite libisemised, farmaatsiapuhastusruumid või olemasolevate hoonete moderniseerimine.

Kui PTFE on parem kui grafiit (kinnitus)
Iga õiglane võrdlus peab tunnustama teenuseid, mille puhul PTFE on parem. PTFE on parem kui grafiit allpool:

Teenus, miks peaksite valima PTFE
Tugevad oksüdeerivad happed (nt kontsentreeritud lämmastikhape, kroomhape) Oksüdatsioonitingimustes rünnatakse vaigu immutamist, mis põhjustab läbilaskmatu grafiidi korrosioonikindluse kaotuse. PTFE on sisuliselt mitte-oksüdeeriv.
Kuumad tugevad leelised (nt . 50% NaOH üle 100 kraadi) Kuumad leelised ründavad grafiiti. PTFE talub söövitavaid aineid kuni temperatuuripiiranguteni.
Oleum (vaba SO₃ sisaldav suitsev väävelhape) Grafiit reageerib vaba SO-ga 3 . PTFE on stabiilne.
Kõrge vibratsiooniga või veehaamriga süsteemid Grafiit on rabe ja seetõttu praguneb. PTFE on paindlik, nii et talub mehaanilist lööki.
Vedelikes sisalduvad suured või abrasiivsed ained Grafiidi läbipääsud ummistuvad või lagunevad. PTFE torud võivad painduda ja läbida osakesi.
Grafiit reageerib oleumi, kuumade tugevate söövitavate ainete või oksüdeerivate hapetega, nt kontsentreeritud lämmastik. Nende teenuste puhul tuleks uurida PTFE-d või muid materjale (nt tantaal, ränikarbiid).

Kokkuvõttev tabel: Otsuse tegemise juhend
Lühike juhend grafiidi või PTFE valimiseks keemilisteks töödeks on toodud allolevas tabelis:

Chemical Service Eelistatakse grafiit-PTFE-materjale
Kuum H2SO4 (70-98%, 80-200oC) Suurepärane piiratud temperatuur