השינוי השבועי בכימיה
מעבד כימי חוזה משתמש באותו כור לתגובה מזורזת חומצה- (pH 1, 80 מעלות ) שבוע אחד ולסבון בסיסי (pH 13, 90 מעלות ) בשבוע הבא. מחליף החום חשוף לשני הקצוות, עם שטיפת מים בין מנות. תנודת ה-pH מכסה 14 סדרי גודל בריכוז יוני מימן. הטמפרטורה משתנה ב-10 מעלות בין שני התהליכים.
מחליפי חום מתכתיים לא יכולים לשרוד את השירות הזה. נירוסטה פסיבית בחומצה אך מותקפת על ידי האלקלי החם. טיטניום מתנגד לאלקלי אך מותקף על ידי החומצה בטמפרטורה גבוהה. סגסוגות ניקל עמידות בפני אלקלי אך מותקפות על ידי חומצות חזקות. אף מתכת אחת לא מכסה את שני ה-pH קיצוניים.
PTFE מכסה את כל טווח ה-pH-מחומצת הידרוכלורית מרוכזת ועד נתרן הידרוקסיד מרוכז-בטמפרטורות של עד 260 מעלות. זהו חומר מחליף החום המעשי היחיד לתהליכים המתחלפים בין כימיה חומצית לאקלינית.
עמידות ה-pH האוניברסלית של PTFE
העמידות הכימית של PTFE נובעת מחוזק הקשר הפחמן-פלואור. עם אנרגיית פירוק הקשר של כ-485 קילו-ג'ל/מול, הקשר C-F הוא אחד החזקים בכימיה אורגנית. זה לא נשבר על ידי חומצות (פרוטונציה), אלקליות (התקפה נוקלאופיליה), או המעבר ביניהם.
לפולימר אין קבוצות פונקציונליות שניתן לבצע פרוטונציה בחומצה או להפרוטונציה באלקלי. אין לו קשרים ניתנים להידרוליזה. הוא אינו מתנפח או מתמוסס באף אחת מהסביבה. כימיה פני השטח זהה בין אם הצינור טבול בחומצה pH 1, pH 13 אלקלי או מי השטיפה שביניהם.
חומרים מתכתיים מסתמכים על סרטים פסיביים שהם יציבים רק בטווחי pH ופוטנציאל ספציפיים. הסרט המגן בחומצה עלול להתמוסס באלקלי. הסרט המגן באלקלי עלול להתמוסס בחומצה. המעבר בין השניים הוא תקופה של פגיעות כאשר אף סרט לא נוצר במלואו. ל-PTFE אין פגיעות כזו. הוא אינרטי מטבעו בכל ערכי ה-pH.
| פרמטר תאימות pH | נירוסטה 316L | טיטניום דרגה 2 | PTFE |
|---|---|---|---|
| טווח pH בטוח ב-80 מעלות | 2-10 (תלוי כלוריד) | 2-12 (רגיש לפלואוריד) | 0-14 |
| עמידות לחומצה | טוב (חומצות מחמצנות) | טוב (חומצות מחמצנות) | מעולה (כל החומצות) |
| עמידות אלקלית | גרוע (SCC קאוסטית מעל pH 10) | טוב (עד pH 12) | מְעוּלֶה |
| פגיעות מעבר | כן (יצירת סרטים פסיביים-) | כֵּן | לֹא |
| חיי שירות תחת מחזור pH שבועי | 6-12 חודשים | 12-24 חודשים | 10+ שנים |
ביטול הפסיביות וההתניה
מחממים מתכתיים בשירות pH לסירוגין דורשים פסיביות או מיזוג לפני כל שינוי כימיה. תהליך החומצה מותיר את פני המתכת במצב המתאים לחומצה אך לא לבסיס. לפני האצווה הבסיסית, יש לפסיבי את המחליף באלקלי חם כדי לבנות מחדש את הסרט העמיד ל-אלקליין. לפני אצווה החומצה, יש לפסיבי אותה בחומצה. שלבי מיזוג אלו גוזלים זמן, כימיקלים ומי שטיפה. הם מייצרים פסולת.
PTFE אינו דורש התניה. לאחר אצווה החומצה, הכור נשטף. משטח ה-PTFE זהה מבחינה כימית לפני ואחרי השטיפה. אצווה אלקליין מתחילה מיד. הזמן והעלות של הפסיבציה בין אצוות מתבטלים. ניצול הכור עולה.
מניעת זיהום-
אותה אינרטיות כימית של PTFE המאפשרת מחזוריות של pH מונעת גם זיהום צולב- בין אצוות. משטח ה-PTFE אינו סופג או סופח כימיקלים בתהליך. החומצה מקבוצת החומצה אינה עוברת אל המנה הבסיסית. מוצר האצווה הבסיסי אינו מזוהם בשאריות חומצה. אימות הניקוי בין אצוות הוא פשוט יותר. עבור יישומים כימיים פרמצבטיים ו-בטוהר גבוה, עמידות זו לזיהום- זה חשובה כמו תאימות ה-pH.
תַקצִיר
מחליף חום PTFE פועל בצורה אמינה במיכל שבו נוזל התהליך משתנה מדי שבוע מחומצי לבסיסי. PTFE אינרטי מבחינה כימית בכל טווח ה-pH (0-14) בטמפרטורות של עד 260 מעלות, ללא פגיעות במהלך מעברי pH. אין צורך בפסיבציה או מיזוג בין אצוות. תאימות ה-pH האוניברסלית מבטלת מצב כשל המגביל את חיי השירות של המחמם המתכתי לחודשים בשירות pH לסירוגין.
תמיכה הנדסית עבור מפרט מחליף חום PTFE ביישומי מחזור-רב-מוצר ו-pH-זמינה עם הגשת כימיקלים לתהליך, טווחי pH, טמפרטורות הפעלה והליכי החלפה.
