L-Ambjent tas-Sulfat Ferriku
Is-soluzzjonijiet tas-sulfat ferriku jintużaw fil-pickling tal-azzar, il-produzzjoni tal-pigment tad-dijossidu tat-titanju, u bħala etchants fl-irfinar tal-metall. Is-soluzzjoni fiha ħadid ferriku f'konċentrazzjonijiet ta '50-200 g/L bħala Fe₂(SO₄)₃, b'aċidu sulfuriku ħieles ta' 20-100 g/L, li jaħdem f'60-90 grad. Il-kombinazzjoni ta 'qawwa ossidanti qawwija mill-jone ferriku u l-aċidità tal-aċidu sulfuriku toħloq ambjent aggressiv għal ħafna materjali.
Grafita li ma jgħaddix ilma-grafita mimli b'reżina fenolika jew furan biex telimina l-porożità-tintuża ħafna għall-iskambjaturi tas-sħana f'dan is-servizz. Il-grafita nnifisha tirreżisti kemm l-aċidu sulfuriku kif ukoll is-sulfat ferriku. L-impregnant tar-reżina, madankollu, ma jaqsamx din ir-reżistenza. Maż-żmien f'temperatura elevata, is-soluzzjoni tas-sulfat ferriku jossidizza r-reżina, u tikkawża degradazzjoni progressiva.
PTFE m'għandu l-ebda impregnant tar-reżina biex jiddegrada. Il-materjal kollu huwa kimikament inerti għal sulfat ferriku u aċidu sulfuriku. It-tqabbil bejn il-grafita li ma jgħaddix ilma minnu u l-PTFE f'dan is-servizz huwa bejn materjal kompost li l-legatur tiegħu jfalli bil-mod u materjal omoġenju li ma jistax jirreaġixxi kimikament mal-fluwidu tal-proċess.
Il-Mekkaniżmu tad-Degradazzjoni tar-Reżina
Il-grafita li ma jgħaddix ilma minnha hija mmanifatturata billi l-grafita poruża tkun mimlija b'reżina termosetting-tipikament fenolika jew furan-taħt vakwu u pressjoni. Ir-reżina timla l-pori interkonnessi, u tagħmel il-materjal impermeabbli għall-proċess tal-fluwidi. Il-grafita tipprovdi konduttività termali u reżistenza kimika. Ir-reżina tipprovdi impermeabilità.
Is-sulfat ferriku jattakka r-reżina permezz tal-ossidazzjoni. Il-jone ferriku (Fe³⁺) huwa ossidatur qawwi. Jiġbed l-idroġenu mill-polimeru tar-reżina, u joħloq radikali ħielsa li jirreaġixxu ma 'ossiġnu maħlul biex jiffurmaw gruppi karbonil u karbossili. Ir-reżina ossidizzata ssir fraġli. Mikro-xquq jiżviluppaw. Ix-xquq jesponu wiċċ tar-reżina friska għas-soluzzjoni, u jipperpetwaw l-attakk.
Hekk kif ir-reżina tiddegrada, jiżviluppaw diversi modi ta 'falliment. Ir-reżina-bond tal-grafita jiddgħajjef, u partiċelli tal-grafita jistgħu jiġu rilaxxati fil-fluss tal-proċess. It-telf tar-reżina mill-wiċċ joħloq porożità tal-wiċċ, iżid l-erja tal-wiċċ vera u jaċċellera aktar attakk. Eventwalment, il-porożità interkonnessa tiżviluppa mill-ħajt tat-tubu, u l-fluwidu tal-proċess joħroġ mill-ħajt tal-iskambjatur tas-sħana.
| Parametru tad-Degradazzjoni | Grafit li ma jgħaddix ilma minnu (reżina fenolika) | Grafit li ma jgħaddix ilma minnu (Raża Furan) | PTFE |
|---|---|---|---|
| Struttura li jgħaqqad/materjal | Raża fenolika f'matriċi tal-grafita | Raża Furan fil-matriċi tal-grafita | Fluworopolimeru omoġenju |
| Reżistenza għall-ossidazzjoni tal-legaturi | Fqir (attakkat minn Fe³⁺) | Moderat (aħjar minn fenoliċi) | N/A (l-ebda binder) |
| Rata ta 'degradazzjoni tar-reżina fi 80 grad f'Fe₂(SO₄)₃ | 0.1-0.3 mm/sena (riċessjoni tal-wiċċ) | 0.05-0.15 mm/sena | 0 |
| Rilaxx ta' partiċelli tal-grafita | Iva (kif tiddegrada r-reżina) | Iva (rata mnaqqsa) | Xejn |
| Kundizzjoni tal-wiċċ wara sentejn | Poruż, ħarxa | Moderatament imqaxxar | Lixx, mhux mibdul |
| Permeabilità wara 3-5 snin | Jista' jiżviluppa permezz ta'-tnixxijiet tal-ħajt | Jista' jiżviluppa permezz ta'-tnixxijiet tal-ħajt | Qatt (permeabilità żero) |
| Ħajja tas-servizz f'Fe₂(SO₄)₃ fi 80 grad (snin) | 3-6 | 5-8 | 15+ |
Il-Feedback dwar l-Erożjoni-Degradazzjoni Kompost
Id-degradazzjoni tar-reżina toħloq porożità tal-wiċċ. Il-wiċċ poruż huwa mekkanikament aktar dgħajjef mill-wiċċ mimli-raża oriġinali. F'soluzzjoni ta 'sulfat ferriku li jnixxi, il-wiċċ poruż jitnaqqar aktar malajr milli jkun wiċċ lixx u impermeabbli. L-erożjoni tneħħi r-reżina degradata u l-partiċelli tal-grafita parzjalment maqtugħa, u tesponi materjal frisk għal attakk kimiku.
Dan il-linja ta' feedback-attakk kimiku li joħloq porożità, il-porożità li taċċellera l-erożjoni, l-erożjoni li tesponi wiċċ frisk-ifisser li r-rata ta' degradazzjoni tal-grafita li ma jgħaddix ilma minnha hija aktar mgħaġġla milli tbassar ir-rata ta' ossidazzjoni kimika waħedha. Id-degradazzjoni kimo-mekkanika kkombinata tiddetermina l-ħajja attwali tas-servizz.
Il-PTFE m'għandux feedback bħal dan. Il-wiċċ omoġenju tal-polimeru jitnaqqar bil-mod u uniformi taħt il-fluss, mingħajr kontribut kimiku għat-telf tal-materjal. Ir-rata ta' erożjoni hija ddeterminata biss mill-veloċità tal-fluwidu u l-brix ta' kwalunkwe solidi sospiżi-fatturi li jaffettwaw iż-żewġ materjali iżda huma aggravati b'attakk kimiku fil-grafita biss.
Sommarju
L-iskambjaturi tas-sħana PTFE jegħlbu l-grafita li ma jgħaddix ilma minnu f'soluzzjonijiet ta 'sulfat ferriku sħun minħabba li l-PTFE huwa materjal omoġenju mingħajr l-ebda binder tar-reżina biex jossidizza. Il-grafita li ma jgħaddix ilma minnha tistrieħ fuq materja prima tar-reżina fenolika jew furan li tiġi attakkata progressivament mill-jone ferriku ossidanti, li toħloq porożità tal-wiċċ li taċċellera l-erożjoni u eventwalment twassal għal tnixxija mill--ħajt. Il-PTFE jipprovdi wiċċ lixx, kimikament inert li jiddegrada biss b'erożjoni mekkanika bil-mod, li jagħti ħajja ta' servizz ta' 15+ sena kontra 3-8 snin għall-grafita impervja.
L-appoġġ tal-inġinerija għall-ispeċifikazzjoni tal-iskambjatur tas-sħana PTFE f'sulfat ferriku u applikazzjonijiet oħra ta 'soluzzjoni ossidanti huwa disponibbli fuq is-sottomissjoni tal-kompożizzjoni tas-soluzzjoni, it-temperatura, il-veloċità tal-fluss u d-dejta tal-ħajja tas-servizz tat-tagħmir kurrenti.
