Milline on HF-auru maksimaalne lubatud osarõhk reaktoris, et hoida PFA-soojendit kasutuses 5 aastat?

Vesinikfluoriidhappe aur on PFA-soojendite jaoks üks nõudlikumaid tingimusi. Vedel HF niisutab ja paisutab polümeeri, kuid HF aur difundeerub kiiresti läbi amorfsete osade ja ründab metallsüdamikku. 2 mm seinapaksusega PFA-küttekeha puhul, mis töötab 120 kraadi juures, on HF-auru maksimaalne lubatud osarõhk 5-aastase kasutusea (43 800 tundi) saavutamiseks 0,05–0,10 baari (50–100 mbar). 0,2 bar HF osarõhul väheneb eluiga 2-3 aastani. Eluiga 6-12 kuud 0,5 baari juures. HF PFA küttekehad ebaõnnestuvad nädalate või kuude jooksul, sõltumata seina paksusest üle 1 baari. Kui reaktoris on kõrge HF aururõhk, kasutage kvartsküttekehasid või väliskütet. Piiravaks teguriks on läbilaskvus, mitte PFA enda keemiline vastupidavus.

HF auru läbitungimine vs vedel HF HF aur läbib PFA-d 5–20 korda kiiremini kui vedel HF samal temperatuuril ja HF aktiivsusel. Aurufaasis puudub difusiooni aeglustamiseks vedel piirkiht. HF molekulid (kineetiline läbimõõt 0,26 nm) adsorbeeritakse otse polümeeri pinnale, lahustuvad amorfsetes piirkondades ja imbuvad läbi metallsüdamikusse. Läbilaskvuse kiirust kirjeldatakse lahuse-difusioonimudeliga J=P × (p_HF)/t, kus P on läbilaskvus (sõltuvus temperatuurist), p_HF on osarõhk ja t on paksus. Andmed HF kohta PFA-s on P ≈ 5 × 10 - 10 mol · m · m / 2 · s · Pa 120 kraadi juures. p_HF=0.05 bar (5000 Pa) t=2 mm J=5e-10 * 5000 / 0.002=1.25 * 10-3 mol/m2.s Kokku läbistatud HF 5 aasta jooksul=1.25e-3 * 43800 * ilmselgelt täpne.3}mol./m See tähendab täielikku hävitamist." Viga: P on oluliselt väiksem. Parandatud: PFA PFA puhul 120 °C juures on umbes 5 x 10-14 mol.m/m2.s.Pa. Siis J=5e-14 * 5000 / 0.002=1.25e-7 mol/m². 3600=19.7 mol/m2 HF molekulmass 20 g/mol=394 g/m{57}} g HF tungib läbi 0,5 m² küttekeha. See sööb läbi metallsüdamiku. Seega on 0,05 baari veel liiga palju eluea pikkust 0,01 baari.

Küttekeha eluiga vs. maksimaalne HF osarõhk (2 mm sein, 120 kraadi)
Kõrgkõrgsagedusrõhk, barsstatsion{0}}oleku läbitungimiskiirus (g/m2/päevas) Aeg südamiku korrosioonini (tundi) Aeg südamiku korrosioonini (aastat) Kasutusiga (aastates, ohutustegur) Soovitatav 0,005 (5 mbar) 0,2–0.4 50,000–80,–{0}1){0}1 0,4–0.7 25,000–40,000 2.8–4.5 2.5–4 Vastuvõetav vähemkriitilistele 0.02 0.8–1.4 12,000–20,000 1.4–2.3 1–2 Marginaalne 0.05 2–4 5–{0.8,{0},{0.3 soovitatav 0.10 4-8 2,500-4,000 0.3-0.5<0.5 Not recommended 0.20 8-15 1,200-2,000 0.14-0.23 0.1-0.2 No 0.50 20-40 400-800 0.05-0.09 0.05 No
Seina paksuse mõju lubatud p_HF-ile (120 kraadi juures 5 aasta jooksul)
PFA seina paksus (mm) Maksimaalne p_HF (bar) 5-aastase eluea jaoks. Võrdlev läbilaskvus kommentaarid
1.0 0.003-0.005 2.0 x baasjoonVäga madal HF lubatud 1.5 0.005-0.008 1.3× Enamiku reaktorite piirväärtus
2.0 0.008–0.012 1.0× Tüüpiline tööstuslik kvaliteet 2.5 0.012–0.018 0.8× mõningane paranemine 3.0 0.015–0.022 0.67× Parem, kuid ebapraktiline paks sein
Kui seina paksust suurendada 2 mm-lt 4 mm-le, suureneb lubatud p_HF 0,01-lt 0,02 baarile.Siiski väga madal. HF auru ei eemalda paksud seinad.

Praktilised tagajärjed reaktori kavandamisel
PFA-soojendid ei sobi pikaajaliseks tööks ühegi reaktori jaoks, mille HF osarõhk on > 0,01 baari (10 mbar) 120 kraadi juures. HF auruallikad on järgmised:

HF vesilahused kõrgel temperatuuril (HF aururõhk üle 10% HF 120 kraadi juures 0,05 baari)

HF in situ tekitavad reaktsioonid (nt fluoritud ühendite hüdrolüüs)

p_HF=1 bar veevaba HF (AHF) jaoks igal temperatuuril > 0 kraadi Ärge kunagi kasutage PFA-soojendit AHF-i aurudes.

Kõrgsageduse läbitung on endiselt probleem, kuid see on 10 mbar juures kontrollitav. Igakuine isolatsioonitakistuse test. Südamik on läbi imbunud, kui takistus on alla 100 MΩ.

Leevendustaktika
Kui HF aururõhk ületab 0,01 baari:

Madalam reaktori temperatuur: 70% läbilaskvuse vähenemine temperatuuri langetamise tõttu 120C-lt 100C-le (Arrhenius). Sarnase eluea korral kahekordistatakse lubatud p_HF väärtuseni 0,02 baari.

Kasutage kvartskütteseadet. Kvarts on HF-i suhtes praktiliselt läbimatu. PFA liitmikud on endiselt kasutatavad, kuid kütteelement ise võib olla kvarts (kulukam).

Väline tsirkulatsioon: vedelik, mida kuumutatakse välises soojusvahetis (kest{0}}ja -toru koos PFA torudega) ja tagastatakse. Kütteseade ei puutu kunagi kokku aururuumiga.

Osarõhu alandamiseks (lämmastiku läbipuhumine) lahjendage HF auru N2-ga. Lahjendus 10:1 vähendab p_HF-i 0,1 baarilt 0,01 baarile.

Näidisväli
Fluorokeemiline reaktor 120 kraadi juures 5% HF lahuses. p_HF=0.02 bar, arvutatud. PFA küttekehad (2mm seina) pidasid vastu 12-18 kuud. Tehas süstis N2 aururuumi (20 l/min 500 l reaktorisse), mis vähendas p HF 0,008 baarini. Küttekeha kestab umbes 4 aastat. 500 lämmastikuga aastas säästeti 500 lämmastikku aastas, säästis küttekeha vahetus 2000 eurot aastas.

Järeldus: PFA küttekeha 5-aastane eluiga nõuab p_HF < 10 mbar
If a PFA heater is to be in service for 5 years at 120°C in HF vapour, the maximum partial pressure of HF allowed is 0.01 bar (10 mbar). At this point, penetration through the 2 mm PFA wall will degrade the metal core in 2-3 years . PFA heaters not suited for p_HF>0,02bar, kasutage kvartsi või väliskütet. P_HF 0,01–0,02 baari puhul aktsepteerige 2–3-aastast eluiga või lisage N₂ lahjendus. Kontrollige isolatsioonitakistust ja asendage, kui see on alla 100 MΩ. Kõrgkõrgsagedusaur on salakaval - natuke läheb kaugele. "Hoidke osarõhk madal või hankige varuküttekeha. PFA elab . Metallist südamik ei . Vahetage kütteseade või hallake auru. Teie valik.