ذوب تکه های هیدروکسید سدیم جامد (NaOH، نقطه ذوب 318 درجه) فراتر از دمای استفاده مداوم PFA (200 درجه حداکثر) است. PFA را نمی توان برای ذوب NaOH جامد استفاده کرد. با این حال، برای حفظ NaOH مذاب در دمای 250-300 درجه، PFA نیز مناسب نیست، پلیمر نرم میشود، خزش میکند و تجزیه میشود. برای گرم کردن محلول های NaOH (50٪ آبی، 80-120 درجه)، PFA عالی است. آسیب مکانیکی ناشی از لبه های تیز کریستال یک نگرانی ثانویه است: حتی در دمای اتاق، کریستال های تیز NaOH می توانند PFA را خراش دهند. در سرویس مذاب، کریستال ها ناپدید می شوند، اما دما بسیار بالا است. برای گرم کردن پرک NaOH جامد (مثلاً ذوب شدن در بخاری درام)، از یک بخاری فلزی (فولاد، Incoloy یا نیکل) با پوشش محافظ در صورت نیاز استفاده کنید. PFA ماده مناسبی برای خدمات سوزاننده مذاب بالای 200 درجه نیست، صرف نظر از اثر سایشی کریستال ها.
محدودیت های دما برای PFA در NaOH
حداکثر دمای سرویس مداوم PFA در هوا 200 درجه است. در محلول 50 درصد NaOH، بسته به غلظت و تنش، حد 150-180 درجه است. بالاتر از 200 درجه، PFA به طور قابل توجهی نرم می شود (مدول کاهش می یابد<100 MPa). At 250°C, PFA begins to decompose (release of HF, CO₂). At 318°C (melting point of solid NaOH), PFA would melt (305–315°C) and degrade catastrophically. Thus, PFA cannot be used for melting solid NaOH or holding molten NaOH at typical processing temperatures (250–400°C).
آسیب مکانیکی ناشی از کریستال های تیز
حتی در دماهای پایینتر، در صورتی که بخاری قبل از ذوب شدن تکهها نصب شود، تکههای جامد NaOH (نمبین، زاویهدار) میتوانند سطح PFA را خراش دهند. خراش ها باعث ایجاد متمرکز کننده استرس می شوند (به مقاله 91 مراجعه کنید)، اما مسئله اصلی دما باقی می ماند. اگر دمای سرویس در محدوده PFA باشد (مثلاً ذوب جامدات با نقطه ذوب کم-ذوب- مانند گوگرد در 115 درجه)، خراشیدگی نگران کننده خواهد بود. برای NaOH، دما نقطه نمایش است.
| وضعیت خدمات | دما (درجه) | PFA مناسب است؟ | خطر آسیب مکانیکی | مواد توصیه شده |
|---|---|---|---|---|
| تکه های NaOH جامد (نگهداری، بدون حرارت) | 25 | بله | خراشیدن از لبه های تیز | PFA قابل قبول است، اما از سایش اجتناب کنید |
| ذوب NaOH جامد (ذوب اولیه) | 25 → 318 | خیر (بیشتر از حد PFA است) | N/A | فولاد، Incoloy، نیکل |
| NaOH مذاب (فرآوری) | 250–350 | خیر (PFA تجزیه می شود) | N/A | نیکل 200، اینکونل 600 |
| محلول 50 درصد NaOH | 80–120 | بله | هیچ (کریستال ها حل شده) | PFA، PTFE، تیتانیوم |
| محلول 30 درصد NaOH | 60–100 | بله | هیچ کدام | PFA، PP، PVDF |
| گرمایش NaOH جامد برای ذوب (غیر مستقیم) | 25-100 (بخاری در بیرون) | بله (اگر خارجی) | N/A | از بخاری باند خارجی روی درام استفاده کنید |
توصیه های عملی برای ذوب ورقه ای NaOH
اگر نیاز به ذوب تکه های جامد NaOH در ظرفی دارید که از بخاری های PFA نیز برای گرم کردن محلول بعدی استفاده می کند:
NaOH را با استفاده از یک منبع حرارتی خارجی ذوب کنید(هیتر درام، هوای گرم، ژاکت بخار) قبل از انتقال به مخزن گرم شده PFA{0}.
NaOH مذاب را در آب حل کنیدبرای تشکیل محلول (گرمای انحلال باعث افزایش دما می شود - به آرامی اضافه کنید).
خنک به<180°C، سپس از بخاری PFA برای حفظ دما استفاده کنید.
سعی نکنید تکه های جامد NaOH را مستقیماً با یک هیتر غوطه ور PFA ذوب کنید. بخاری بیش از حد گرم می شود (PFA نرم می شود و تغییر شکل می دهد) قبل از اینکه تکه ها کاملاً ذوب شوند.
مثال فیلد (چه کاری نباید انجام داد)
یک کارخانه شیمیایی با استفاده از یک بخاری PFA با قدرت 6 کیلووات، سعی کرد تکه های جامد NaOH را در یک درام 200 لیتری ذوب کند. پس از 30 دقیقه، غلاف PFA نرم شد و در برابر هسته فلزی فرو ریخت. بخاری از بین رفت. این کارخانه به یک بخاری درام خارجی (سبک باند، 2 کیلو وات) که دیواره درام را گرم می کرد تغییر داد. NaOH در 4 ساعت ذوب شد، سپس به یک مخزن نگهدارنده PFA (80 درجه) برای رقیق شدن منتقل شد. بخاری PFA در آنجا به مدت 5 سال کار کرد.
وقتی PFA برای سرویس NaOH مناسب است
PFA برای موارد زیر عالی است:
محلول های NaOH را رقیق کنید (<30%): up to 100°C
محلول های غلیظ NaOH(30-50%): تا 120-150 درجه با نظارت دقیق
محلول های پاک کننده سوز آور(CIP): تا 150 درجه برای دوره های کوتاه
PFA برای موارد زیر مناسب نیست:
NaOH جامد(هر درجه حرارت، به دلیل سایش و در نهایت گرم شدن بیش از حد)
NaOH مذاب (>200 درجه)
فشار-، سوزاننده-درجه حرارت بالا (>150 درجه مخصوصاً با استرس)
نتیجه گیری: از PFA برای ذوب NaOH جامد استفاده نکنید
بخاری های PFA را نمی توان برای ذوب تکه های هیدروکسید سدیم جامد استفاده کرد زیرا دمای مورد نیاز (318 درجه) از نقطه ذوب PFA (305-315 درجه) بیشتر است. لبه های کریستالی تیز یک نگرانی ثانویه است. مسئله اصلی تجزیه حرارتی است. برای ذوب NaOH جامد، از بخاری های درام خارجی، ژاکت های بخار یا بخاری های غوطه ور فلز (Incoloy، نیکل) استفاده کنید. برای محلول های NaOH (50٪ یا کمتر) تا 120 درجه، PFA عالی است. این دو برنامه را با هم اشتباه نگیرید. ذوب به فلز نیاز دارد. برگزاری به PFA نیاز دارد. از ابزار مناسب برای کار استفاده کنید. بخاری PFA که NaOH جامد را ذوب می کند، یک ذوب در انتظار وقوع است. PFA را در محلول ها نگه دارید، نه جامدات. بخاری شما دوام می آورد. روند شما امن خواهد بود.
