یک خط ترشی فولاد ضد زنگ برای حمام اسید نیتریک{0}هیدروفلوئوریک در دمای 60 درجه به یک بخاری غوطه وری PTFE جایگزین نیاز داشت. بخاری موجود تنها پس از شش ماه کارکرد از کار افتاده بود-غلاف PTFE تاول زده بود و در تمام قسمت گرم شده ترک خورده بود. تیم تعمیر و نگهداری مشکوک بودند که بخاری کمتر از اندازه بوده و با تراکم وات بسیار بالا کار می کند.
حمام ترشی مخلوط اسیدی یکی از پرکاربردترین مواد شیمیایی برای بخاری های غوطه وری PTFE هستند. جزء اسید هیدروفلوئوریک از طریق نفوذ به PTFE حمله می کند و جزء اسید نیتریک سطح پلیمر را اکسید می کند. ترکیب HF و اسید نیتریک در 60 درجه نیاز به یک طراحی محافظه کارانه با چگالی وات کم و مساحت سطح بزرگ دارد.
چرا ترشی مخلوط اسیدی به چگالی وات کم نیاز دارد؟
هیدروفلوریک اسید با سرعتی که به دما و غلظت بستگی دارد به PTFE نفوذ می کند. اسید نیتریک سطح پلیمر را اکسید می کند. آنها با هم، پوشش را سریعتر از هر یک از اسیدها به تنهایی تخریب می کنند.
چگالی وات ایمن برای یک هیتر غوطه وری PTFE در ترشی مخلوط اسیدی در دمای 60 درجه 0.8-1.0 W/cm² است. بالاتر از این محدوده، دمای سطح از حد مطمئن پلیمر فراتر می رود و سرعت تخریب تسریع می شود.
| ترکیب اسیدی | دما | چگالی وات ایمن | مساحت سطح برای 5 کیلو وات | عمر خدمات مورد انتظار |
|---|---|---|---|---|
| 10% HNO3 + 2% HF | 50 درجه | 1.0-1.2 W/cm² | 4167-5000 سانتی متر مربع | 3-5 سال |
| 10% HNO3 + 2% HF | 60 درجه | 0.8-1.0 W/cm² | 5000 تا 6250 سانتی متر مربع | 2-4 سال |
| 15% HNO3 + 3% HF | 60 درجه | 0.7-0.9 W/cm² | 5556-7143 سانتی متر مربع | 18-36 ماه |
| 20% HNO3 + 4% HF | 60 درجه | 0.6-0.8 W/cm² | 6250-8333 سانتی متر مربع | 12-24 ماه |
| 15% HNO3 + 3% HF | 70 درجه | 0.5-0.7 W/cm² | 7143-10000 سانتی متر مربع | 8-18 ماه |
چگالی وات ایمن و مساحت سطح مورد نیاز برای ترشی اسید مخلوط
سقف دما برای سرویس اسید مخلوط
دمای سطح متغیر کنترل کننده است. برای ترشی مخلوط اسیدی در حجم 60 درجه، دمای سطح نباید از 85 تا 90 درجه تجاوز کند. بالاتر از این محدوده، نرخ نفوذ HF و سرعت اکسیداسیون اسید نیتریک تسریع می‌شود و PTFE به سرعت تخریب می‌شود.
برای نگه داشتن دمای سطح زیر 90 درجه، چگالی وات باید به 0.8 تا 1.0 W/cm² در حمام‌های با هم‌زدگی متوسط محدود شود. در مناطق جریان کم، حد مجاز به 0.6-0.8 W/cm² کاهش می یابد.
محاسبه مساحت سطح مورد نیاز
سطح مورد نیاز به وات و چگالی وات بستگی دارد. برای کارکرد 5 کیلووات با 0.9 وات بر سانتی متر مربع، مساحت سطح مورد نیاز 5556 سانتی متر مربع است. یک بخاری مستقیم با قطر غلاف 50 میلی متر و طول گرمایش 1500 میلی متر تقریباً 2356 سانتی متر مربع{11}}کمتر از نیمی از نیاز را فراهم می کند. به پیکربندی چند گذر{13} یا چند گرمکن نیاز است.
اگر مخزن نمی تواند یک بخاری بزرگ را در خود جای دهد، چندین بخاری کوچکتر که در اطراف مخزن توزیع شده اند می توانند سطح مورد نیاز را در حالی که چگالی وات پایینی دارند فراهم کنند.
| وات | چگالی وات ایمن | مساحت سطح مورد نیاز | طول بخاری تکی (غلاف 50 میلی متر) | چند{0}}پیکربندی پاس |
|---|---|---|---|---|
| 3 کیلو وات | 0.9 وات بر سانتی متر مربع | 3333 سانتی متر مربع | 2122 میلی متر | 2 پاس × 1061 میلی متر |
| 4 کیلو وات | 0.9 وات بر سانتی متر مربع | 4444 سانتی متر مربع | 2829 میلی متر | 3 پاس × 943 میلی متر |
| 5 کیلو وات | 0.9 وات بر سانتی متر مربع | 5556 سانتی متر مربع | 3537 میلی متر | 4 پاس × 884 میلی متر |
| 6 کیلو وات | 0.9 وات بر سانتی متر مربع | 6667 سانتی متر مربع | 4244 میلی متر | 5 پاس × 849 میلی متر |
| 8 کیلو وات | 0.9 وات بر سانتی متر مربع | 8889 سانتی متر مربع | 5659 میلی متر | 6 پاس × 943 میلی متر |
سطح سطح و پیکربندی بخاری مورد نیاز برای ترشی مخلوط اسیدی با 0.9 W/cm²
مراحل مشخصات عملی برای سرویس اسید مخلوط
با ترکیب اسید شروع کنید. غلظت بالاتر HF و اسید نیتریک نیاز به چگالی وات کمتری دارد. برای 10% HNO3 + 2% HF، چگالی وات نباید از 1.0 W/cm² تجاوز کند. برای 15% HNO3 + 3% HF، حد مجاز به 0.9 W/cm² کاهش می‌یابد.
چگالی وات را از شرایط جریان واقعی در محل بخاری انتخاب کنید. در یک حمام با آشفتگی متوسط، 0.9 W/cm² مناسب است. در یک منطقه جریان کم، به 0.7 W/cm² کاهش دهید.
مساحت سطح مورد نیاز را از روی وات و چگالی وات محاسبه کنید. کارکرد 5 کیلووات با 0.9 وات بر سانتی متر مربع به 5556 سانتی متر مربع نیاز دارد. اگر یک بخاری منفرد نمی تواند آن منطقه را در مخزن تامین کند، چندین بخاری را در اطراف محیط در نظر بگیرید.
بررسی کنید که دمای سطح بخاری زیر 90 درجه باقی بماند. اگر دمای سطح محاسبه شده از حد مجاز فراتر رفت، چگالی وات را بیشتر کاهش دهید یا جریان را در سطح بخاری بهبود دهید.
وقتی هیترهای استاندارد نمی توانند نیاز چگالی وات را برآورده کنند
مخازن ترشی اسید مخلوط با نیاز به وات بالا و فضای محیطی محدود اغلب نمی توانند بخاری های غوطه وری PTFE را در تراکم وات پایینی که شیمی نیاز دارد، در خود جای دهند. یک پیکربندی سفارشی بخاری غوطه‌وری PTFE با سطح بزرگ، چگالی وات کم و موقعیت بهینه‌شده جریان- علت اصلی عدم تطابق چگالی وات را برطرف می‌کند. فرآیند مشخصات به ترکیب اسید، دمای عملیاتی، ابعاد مخزن، شرایط جریان و وات مورد نیاز نیاز دارد. برای تأسیسات دارای خطوط ترشی مخلوط اسیدی، این رویکرد خاص{4}}کاربرد تخریب پوشش را کاهش می‌دهد و عمر مفید بخاری را افزایش می‌دهد.
