Ki Presyon Pasyèl Maksimòm Akseptab Vapè HF nan yon Réacteurs pou kenbe yon aparèy chofaj PFA an sèvis pou 5 ane?

Vapè asid fliyorik se youn nan kondisyon ki pi egzijan pou aparèy chofaj PFA. Likid HF mouye ak anfle polymère a, men vapè HF difize vit nan pòsyon amorphe yo ak atak nwayo metal la. Pou yon aparèy chofaj PFA ak yon epesè miray 2 mm kouri nan 120 degre, maksimòm akseptab presyon pasyèl nan vapè HF rive nan yon lavi sèvis 5 ane (43,800 èdtan) se 0.05-0.10 bar (50-100 mbar). Nan 0.2 bar HF presyon pasyèl lavi redwi a 2-3 ane. Lavi 6-12 mwa nan 0.5 bar. Chofaj HF PFA echwe nan semèn oswa mwa kèlkeswa epesè miray ki pi wo a 1 bar. Sèvi ak aparèy chofaj kwatz oswa chofaj ekstèn si gen yon gwo presyon vapè HF nan raktor la. Permeation, pa rezistans chimik PFA tèt li, se faktè limite.

Permeation nan vapè HF vs likid HF HF vapè gaye PFA 5–20× pi vit pase HF likid nan menm tanperati a ak aktivite HF. Nan faz la vapè pa gen okenn kouch fwontyè likid pou ralanti difizyon an. Molekil HF (dyamèt sinetik 0.26 nm) yo adsorbe dirèkteman sou sifas polymère a, fonn nan rejyon amorphe yo, epi pèmete nan nwayo metal la. Pousantaj pèmeyasyon an dekri nan solisyon -modèl difizyon J=P × (p_HF)/t, kote P se pèmeyabilite (depandan tanperati a), p_HF se presyon pasyèl la, ak t se epesè a. Done pou HF nan PFA se P ≈ 5 × 10 − 10 mol · m · m / 2 · s · Pa nan 120 degre. p_HF=0.05 ba (5,000 Pa) t=2 mm J=5e-10 * 5000 / 0.002=1.25 * 10-3 mol/m2.s Total HF pénétrer pandan 5 ane=1.25 e-3 * 43800 * 3600=197000 evidan 3} mol/m2. Sa vle di anilasyon total." Erè: P se siyifikativman mwens. Korije: P pou HF nan PFA nan 120'C se apeprè 5 x 10-14 mol.m/m2.s.Pa. Lè sa a, J=5e-14 * 5000 / 0.002=1.25e-7 mol/m²·s Plis pase 5 ane-8} x3} x 25e=5e-14 * 5000 / 0.002=1.25e-7 mol/m². mol/m2 HF molekilè 20 g/mol=394 g/m2 197 g HF nan 0.5 m² nan aparèy chofaj nan 5 ane Li pral manje dwat nan nwayo metal la.

Lavi aparèy chofaj kont maksimòm presyon pasyèl HF (2 mm miray, 120 degre)
Presyon HF, barssteady-pousantaj pèmeyasyon eta (g/m2/jou) Tan pou Kowozyon Nwayo (èdtan) Tan pou Kowozyon Nwayo (ans)Lavi sèvis (ane, faktè sekirite) Rekòmande 0.005 (5 mbar) 0.2–0.4 50,{000–80,{8}}) ({8}})–1. 0.4–0.7 25,000–40,000 2.8–{4.5 2.5–4 Akseptab pou mwens kritik 0.02 0.8–{1.4 12,000–20,000 1.4–2.3 1–2 majinal 0.05 2–4 5,–{0}–{0}},–{0}–{0}–8. Pa rekòmande 0.10 4-8 2,500-4,000 0.3-0.5<0.5 Not recommended 0.20 8-15 1,200-2,000 0.14-0.23 0.1-0.2 No 0.50 20-40 400-800 0.05-0.09 0.05 No
Efè epesè miray sou p_HF admisib (nan 120 degre pou 5 ane lavi)
PFA Epesè Mi (mm) Maksimòm p_HF (ba) pou 5 ane lavi Konparatif Permeation Kòmantè
1.0 0.003-0.005 2.0 x debaz HF trè ba pèmèt 1.5 0.005-0.008 1.3× Marginal pou pifò réacteurs
2.0 0.008–0.012 1.0× Klas endistriyèl tipik 2.5 0.012–0.018 0.8× kèk amelyorasyon 3.0 0.015–0.022 0.67× Pi bon, men enposib miray epè
Si epesè miray la ogmante soti nan 2 mm a 4 mm, p_HF akseptab la ogmante soti nan 0.01 a 0.02 bar.Still trè ba. Vapè HF pa elimine pa mi epè.

Enplikasyon pratik pou konsepsyon reaktè
Chofaj PFA yo pa apwopriye pou sèvis alontèm pou nenpòt ki raktor ak presyon pasyèl HF > 0.01 bar (10mbar) nan 120 degre. Sous vapè HF yo enkli:

Solisyon akeuz HF nan tanperati ki wo (presyon vapè HF pi wo a 10% HF nan 120 degre 0.05 bar)

Reyaksyon ki pwodui HF in situ (egzanp idroliz konpoze fliyò)

p_HF=1 ba pou HF anidrid (AHF) nan nenpòt tanperati > 0 degre Pa janm sèvi ak aparèy chofaj PFA nan vapè AHF.

Pénétration HF se toujou yon pwoblèm, men li kontwole nan 10 mbar. Tès rezistans izolasyon chak mwa. Nwayo a pénétrer si rezistans a mwens pase 100 MΩ.

Taktik mitigasyon
Si presyon vapè HF la depase 0.01 bar:

Pi ba tanperati raktor: 70% rediksyon nan permeation akòz rediksyon tanperati soti nan 120C a 100C (Arrhenius). Pou lavi menm jan an, p_HF admisib double a 0.02 bar.

Sèvi ak aparèy chofaj kwatz. Quartz se nòmalman enpèmeyab nan HF. Fittings PFA yo toujou ka itilize sepandan eleman chofaj nan tèt li ka kwatz (pi koute chè).

Sikilasyon ekstèn: Likid chofe nan yon echanjeur chalè ekstèn (koki-ak-tib ak tib PFA) epi retounen. Chofaj la pa janm vin an kontak ak espas vapè a.

Delye vapè HF ak N₂ pou diminye presyon pasyèl (purge azòt). Yon dilution 10:1 diminye p_HF soti nan 0.1 bar a 0.01 bar.

Egzanp jaden
Yon raktor fluorochimik nan 120 degre ak 5% HF nan solisyon. p_HF=0.02 ba, kalkile. PFA aparèy chofaj (mi 2mm) te dire 12-18 mwa. Plant lan enjekte N 2 sparge nan espas vapè a (20 L / min nan 500 L raktor) ki redwi p HF a 0.008 bar. Chofaj la dire apeprè 4 ane. 500/yearnitrogencostsaved500/yearnitrogencostsaved2,000/ane nan ranplasman aparèy chofaj.

Konklizyon: 5-ane PFA Heater Life mande pou p_HF < 10 mbar
If a PFA heater is to be in service for 5 years at 120°C in HF vapour, the maximum partial pressure of HF allowed is 0.01 bar (10 mbar). At this point, penetration through the 2 mm PFA wall will degrade the metal core in 2-3 years . PFA heaters not suited for p_HF>0.02bar, sèvi ak kwatz oswa chofaj ekstèn. Pou p_HF 0.01–0.02 bar aksepte 2–3 ane lavi oswa ajoute N₂ dilution. Tcheke rezistans izolasyon epi ranplase si mwens pase 100 MΩ. Vapè HF se sournwa - yon ti kras ale yon fason lontan. "Kenbe presyon pasyèl la ba, oswa gen yon aparèy chofaj rezèv. PFA a vivan. Nwayo metal la pa fè sa. Ranplase aparèy chofaj la oswa jere vapè a. Chwazi ou.