L-Isfida tad-Demel likwidu
Il-produzzjoni tal-aċidu fosforiku bi proċess imxarrab-tinvolvi d-diġestjoni tal-blat tal-fosfat bl-aċidu sulfuriku. Id-demel likwidu li jirriżulta fih 28-32% P₂O₅ bħala aċidu fosforiku, kristalli tas-sulfat tal-kalċju (ġibs), partiċelli tal-blat mhux reazzjoni, u impuritajiet metalliċi varji. Id-demel likwidu huwa joborxu. Huwa korrużiv. Huwa msaħħan għal 70-85 grad biex imexxi r-reazzjoni tad-diġestjoni u biex jikkonċentra l-aċidu fi stadji ta 'evaporazzjoni sussegwenti.
L-iskambjaturi tas-sħana f'dan is-servizz għandhom jirreżistu kemm l-attakk kimiku tal-aċidu fosforiku sħun kif ukoll l-erożjoni mekkanika tas-solidi sospiżi. Ħġieġ -mimli PTFE-PTFE kompost bi 15-25% fibra tal-ħġieġ-xi kultant jitqies għal din l-applikazzjoni minħabba li l-mili tal-ħġieġ iżid l-ebusija u huwa pperċepit li jtejjeb ir-reżistenza għall-brix.
Madankollu, ħġieġ-mimli PTFE għandu vulnerabbiltà kritika fl-aċidu fosforiku sħun: il-mili tal-ħġieġ jiġi attakkat kimikament mill-aċidu. L-aċidu fosforiku jdub il-fibri tal-ħġieġ, u jħalli matriċi PTFE poruża u mdgħajfa mekkanikament. Il-kombinazzjoni ta 'attakk kimiku fuq il-mili u l-erożjoni mid-demel likwidu tipproduċi rata ta' degradazzjoni li taqbeż dik ta 'PTFE verġni mhux mimli.
Il-Mekkaniżmu ta' Xoll tal-Mili tal-Ħġieġ
Fibri tal-ħġieġ użati bħala mili PTFE huma tipikament E-ħġieġ-kompożizzjoni tal-kalċju-aluminoborosilikat. Fl-aċidu fosforiku sħun, iseħħu r-reazzjonijiet li ġejjin. L-aċidu jattakka n-netwerk tas-silika, u jxolji s-silikon mill-istruttura tal-ħġieġ. Ossidi tal-kalċju, aluminju u boron fil-ħġieġ jirreaġixxu ma 'aċidu fosforiku biex jiffurmaw melħ tal-fosfat li jinħall.
Il-fibri tal-ħġieġ, oriġinarjament imxerrda bħala elementi ta' rinfurzar diskreti tul il-matriċi PTFE, jinħall progressivament mill-wiċċ 'l ġewwa. Kull fibra maħlula tħalli vojt ċilindriku fil-PTFE. L-ispazji jikkonċentraw l-istress u jipprovdu mogħdijiet għal aktar penetrazzjoni tal-aċidu fil-materjal. Il-wiċċ isir roughened hekk kif il-mili jinħall, iżid il-fattur tal-frizzjoni u jnaqqas ir-reżistenza għall-brix.
Verġni PTFE m'għandu l-ebda mili biex jinħall. L-aċidu fosforiku jikkuntattja biss il-wiċċ tal-fluworopolimeru kimikament inert. Ir-rata ta' erożjoni hija determinata biss mill-brix mekkaniku tal-PTFE mill-partiċelli tad-demel likwidu-rata li hija aktar baxxa mill-kimika kkombinata-plus-degradazzjoni mekkanika tal-materjal tal-ħġieġ-mimli.
| Parametru tal-Prestazzjoni | Ħġieġ-PTFE Mimli | Verġni PTFE |
|---|---|---|
| Kontenut tal-mili (%) | 15-25 (fibra tal-ħġieġ) | 0 |
| Reżistenza kimika tal-mili f'H₃PO₄ sħun | Fqir (il-ħġieġ jinħall) | N/A |
| Kundizzjoni tal-wiċċ wara 2,000 siegħa fid-demel likwidu | Mħarbta, poruż (spazji ta' dissoluzzjoni tal-mili) | Lixx (xedd uniformi biss) |
| Rata ta' erożjoni fid-demel likwidu fi 80 grad (relattiva) | 1.5-2.5× PTFE verġni | 1.0 (linja bażi) |
| Żamma tas-saħħa tat-tensjoni wara 2,000 siegħa (%) | 50-70 | >90 |
| Stabbiltà tat-trasferiment tas-sħana | Jiddegrada hekk kif il-wiċċ iħares | Stabbli |
Il-Paradoss tal-Erożjoni
Il-mili tal-ħġieġ huwa miżjud ma 'PTFE biex iżid l-ebusija u l-ebusija, bl-istennija ta' reżistenza għall-brix imtejba. F'ambjenti niexfa jew mhux-kimikament-attivi li joborxu, PTFE mimli-ħġieġ juri reżistenza aħjar għall-brix minn PTFE verġni. Il-fibri tal-ħġieġ iġorru t-tagħbija tal-kuntatt minn partiċelli li joborxu, u jipproteġu l-matriċi PTFE aktar artab.
Fl-aċidu fosforiku imxarrab, l-attakk kimiku fuq il-fibri tal-ħġieġ jaqleb din ir-relazzjoni. L-aċidu ħoll il-fibri fil-wiċċ. Il-matriċi PTFE li jifdal, issa mhux sostnuta mill-mili, hija aktar suxxettibbli għall-erożjoni mill-wiċċ PTFE verġni kontinwu u omoġenju. Il-mili li kien maħsub biex itejjeb ir-reżistenza għall-brix isir il-mekkaniżmu għal degradazzjoni aċċellerata.
Dan il-paradoss huwa lezzjoni fl-għażla tal-materjal għat-tagħmir tal-proċess kimiku: il-prestazzjoni tal-mili għandha tiġi evalwata taħt il-kundizzjonijiet kimiċi speċifiċi tas-servizz, mhux preżunt minn data ġenerali tal-proprjetà mekkanika.
Sommarju
L-iskambjaturi tas-sħana PTFE verġni jegħlbu l-PTFE mimli ħġieġ-f'slurries ta 'aċidu fosforiku sħun minħabba li l-mili tal-ħġieġ jinħall fl-aċidu, u joħloq vojt li jħarbat il-wiċċ u jaċċellera l-erożjoni. L-attakk kimiku fuq il-mili flimkien ma 'erożjoni tad-demel likwidu mekkaniku jipproduċi rata ta' degradazzjoni 1.5-2.5 darbiet dik ta 'PTFE mhux mimli. Verġni PTFE, mingħajr l-ebda mili biex jattakka, jipprovdi wiċċ lixx, kimikament inert li jonqos bil-mod u uniformi. Għal servizz ta 'demel likwidu li joborxu f'ambjenti kimiċi korrużivi, PTFE mhux mimli huwa l-għażla tal-materjal superjuri.
L-appoġġ tal-inġinerija għall-għażla tal-materjal tal-iskambjatur tas-sħana PTFE f'aċidu fosforiku u applikazzjonijiet oħra ta 'demel likwidu korrużiv huwa disponibbli fuq is-sottomissjoni ta' konċentrazzjoni ta 'aċidu, kontenut ta' solidi ta 'demel likwidu u karatteristiċi ta' partiċelli, temperatura operattiva, u data kurrenti tal-ħajja tas-servizz tat-tagħmir.
