סביבת-הגופנית הקוסטית
בתעשיית העיסה והנייר, עיסת קראפט מייצרת ליקר לבן-תמיסה של נתרן הידרוקסיד ונתרן גופרתי בריכוזים של 50-100 גרם/ליטר כל אחד, הפועלת ב-80-100 מעלות. הנתרן גופרתי הוא חומר מפחית חזק. הנתרן הידרוקסיד הוא אלקלי חזק. יחד, הם יוצרים סביבה שתוקפת חומרים רבים באמצעות מנגנונים כימיים משולבים.
פחמן אטום -גרפיט ספוג בחומר מקשר פנולי או פוראן שרף-משמש עבור מחליפי חום בשירות זה. הגרפיט מספק מוליכות תרמית ועמידות כימית. קלסר השרף מספק אטימות. הקלסר הוא החוליה החלשה. תמיסות גופרית אלקליות חמות תוקפות את השרף, וגורמות לפירוק מתקדם של החומר המרוכב.
ל-PTFE אין קלסר שרף לפירוק. הפלואורופולימר ההומוגנית אינרטי מבחינה כימית לסודה קאוסטית ונתרן גופרתי בכל הריכוזים והטמפרטורות של עד 260 מעלות.
מנגנון הפירוק של קלסר השרף
שרף פנולי, המקשר הנפוץ ביותר בפחמן אטום, נוצר על ידי עיבוי של פנול ופורמלדהיד. הפולימר המתקבל מכיל טבעות ארומטיות המקושרות על ידי גשרי מתילן, עם קבוצות הידרוקסיל פנוליות. בתמיסה אלקלית חמה, קבוצות ההידרוקסיל מנותקות פרוטונים, ויוצרות יוני פנולטים. קבוצות הפנולט מגבירות את מסיסות השרף בשלב המימי.
נתרן גופרתי מאיץ את הפירוק. יוני סולפיד הם נוקלאופיליים ויכולים לתקוף את גשרי המתילן, לשבור את הקשרים הצולבים שנותנים לשרף את החוזק המכני שלו. הגופרית יכול גם להפחית כל קבוצה פונקציונלית מחומצנת בשרף, ולשנות את המבנה שלו. ההשפעה המשולבת של אלקלי וסולפיד מפרקת את השרף מהר יותר מאשר אלקלי בלבד.
כשהשרף מתכלה, חלקיקי הגרפיט מאבדים את הקלסר שלהם. פני השטח נהיים מחוספסים כאשר חלקיקים משתחררים. נקבוביות מתפתחת. בסופו של דבר, נקבוביות מחוברת מאפשרת לנוזל התהליך לחדור דרך דופן הצינור. המחליף דולף ויש להחליף אותו.
| פרמטר השפלה | פחמן אטום (שרף פנולי) | PTFE |
|---|---|---|
| מבנה קלסר/חומר | שרף פנולי במטריקס גרפיט | פלואורפולימר הומגני |
| עמידות אלקליות של קלסר | גרוע (היווצרות פנולט, מסיסות) | לא רלוונטי (ללא קלסר) |
| מנגנון התקפה של סולפיד | התקפה נוקלאופילית על גשרי מתילן | אין תגובה |
| מצב פני השטח לאחר שנתיים | מחוספס, נקבובי | חלק, ללא שינוי |
| חיי שירות באלכוהול לבן ב-90 מעלות (שנים) | 3-6 | 15+ |
בסיס חסינות PTFE
ל-PTFE אין פונקציונליות כימית שיכולה להגיב עם סודה קאוסטית או נתרן גופרתי. קשרי C-F יציבים בפני התקפה נוקלאופיליה על ידי יוני הידרוקסיד וסולפיד. לפולימר אין טבעות ארומטיות, אין קבוצות הידרוקסיל, ואין קשרים צולבים להישבר. זהו פחמן פלואור ליניארי רווי שהוא אינרטי מבחינה תרמודינמית בסביבה זו.
היעדר שלב מקשר אומר שאין מסלול פירוק מועדף. כל קיר הצינור הוא אותו חומר. פני השטח מתכלים באופן אחיד בקצב של אפס. הצינור נשאר אטום ותקין מבחינה מכנית לכל חיי הציוד.
יתרון התחזוקה והאמינות
מחליפי פחמן אטומים בשירות אלכוהול לבן דורשים בדיקה תקופתית לאיתור פירוק שרף. מצב פני השטח מנוטר, והמחליף מוחלף כאשר מתפתחת נקבוביות משמעותית. ההחלפה היא אירוע מתוכנן, אך הוא מתרחש מספר פעמים במהלך חיי מפעל העיסה.
מחליפי PTFE אינם דורשים תחליף לפירוק כימי. חיי השירות נקבעים על ידי זחילה מכנית, הניתנת לחיזוי וניתנת לניהול. מרווח התחזוקה משתרע בין שנים לעשרות שנים. ההפחתה באירועי החלפה חוסכת הן בעלויות הציוד והן בזמן השבתה בייצור.
תַקצִיר
מחליפי חום PTFE מעלים ביצועים של פחמן אטום בסודה קאוסטית חמה עם נתרן גופרתי מומס מכיוון שלפלואורופולימר ההומוגנית אין חומר מקשר שרף להתפרק. שרף פנולי בפחמן אטום מותקף על ידי אלקלי וסולפיד, מה שמוביל לנקבוביות ולדליפה תוך 3-6 שנים. PTFE מספק חיי שירות של 15+ שנים עם אפס פירוק כימי. ביטול הכשל הקשור לקלסר מאריך את מרווחי התחזוקה ומפחית את עלות הבעלות הכוללת.
תמיכה הנדסית למפרט מחליף חום PTFE ביישומי עיסת נייר ויישומי גופרתי אלקליין אחרים זמינה עם הגשת הרכב המשקאות, הטמפרטורה ונתוני חיי השירות הנוכחיים של הציוד.
