Linija za dekapiranje iz nerjavečega jekla je potrebovala nadomestni potopni grelec iz PTFE za kopel z dušikovo-fluorovodikovo kislino pri 60 stopinjah. Obstoječi grelec je odpovedal po samo šestih mesecih delovanja-teflonski plašč je imel mehurje in počil vzdolž celotnega ogrevanega dela. Vzdrževalna ekipa je sumila, da grelnik ni bil dimenzioniran in je deloval s previsoko vatno gostoto.
Mešane kislinske lužilne kopeli so med najzahtevnejšimi kemikalijami za PTFE potopne grelnike. Komponenta fluorovodikove kisline napade PTFE s prepustnostjo, komponenta dušikove kisline pa oksidira površino polimera. Kombinacija HF in dušikove kisline pri 60 stopinjah zahteva konzervativno zasnovo z nizko vatno gostoto in veliko površino.
Zakaj luženje mešane kisline zahteva nizko gostoto v vatih
Fluorovodikova kislina prežema PTFE s hitrostjo, ki je odvisna od temperature in koncentracije. Dušikova kislina oksidira površino polimera. Skupaj razgradita premaz hitreje kot katera koli kislina posebej.
Varna gostota vatov za PTFE potopni grelnik pri luženju z mešano kislino pri 60 stopinjah je 0,8–1,0 W/cm². Nad tem območjem površinska temperatura preseže varno mejo za polimer in stopnja razgradnje se pospeši.
| Sestava kisline | Temperatura | Varna vatna gostota | Površina za 5 kW | Pričakovana življenjska doba |
|---|---|---|---|---|
| 10 % HNO₃ + 2 % HF | 50 stopinj | 1,0–1,2 W/cm² | 4.167–5.000 cm² | 3–5 let |
| 10 % HNO₃ + 2 % HF | 60 stopinj | 0,8–1,0 W/cm² | 5.000–6.250 cm² | 2–4 leta |
| 15 % HNO₃ + 3 % HF | 60 stopinj | 0,7–0,9 W/cm² | 5556–7143 cm² | 18–36 mesecev |
| 20 % HNO₃ + 4 % HF | 60 stopinj | 0,6–0,8 W/cm² | 6.250–8.333 cm² | 12–24 mesecev |
| 15 % HNO₃ + 3 % HF | 70 stopinj | 0,5–0,7 W/cm² | 7.143–10.000 cm² | 8–18 mesecev |
Zahteve glede varne gostote in površine za luženje z mešano kislino
Zgornja meja temperature za mešano kislino
Površinska temperatura je krmilna spremenljivka. Za luženje mešane kisline pri 60 stopinjah v razsutem stanju temperatura površine ne sme preseči 85–90 stopinj. Nad tem območjem se stopnja prepustnosti HF in stopnja oksidacije dušikove kisline pospešita, PTFE pa se hitro razgradi.
Za ohranjanje površinske temperature pod 90 stopinj mora biti gostota vatov omejena na 0,8–1,0 W/cm² v kopeli z zmernim mešanjem. V območjih nizkega-pretoka meja pade na 0,6–0,8 W/cm².
Izračun zahtevane površine
Zahtevana površina je odvisna od moči in gostote vatov. Za delovanje 5 kW pri 0,9 W/cm² je zahtevana površina 5556 cm². En sam ravni grelnik s premerom plašča 50 mm in ogrevano dolžino 1500 mm zagotavlja približno 2356 cm²-manj kot polovico potrebe. Potrebna je več{13}}konfiguracija ali več grelnikov.
Če rezervoar ne more sprejeti enega samega velikega grelnika, lahko več manjših grelnikov, razporejenih po rezervoarju, zagotovi zahtevano površino ob ohranjanju nizke gostote vatov.
| Moč | Varna vatna gostota | Zahtevana površina | Dolžina enega grelnika (50 mm ovoj) | Multi{0}}Konfiguracija prehodov |
|---|---|---|---|---|
| 3 kW | 0,9 W/cm² | 3.333 cm² | 2.122 mm | 2 prehoda × 1.061 mm |
| 4 kW | 0,9 W/cm² | 4.444 cm² | 2.829 mm | 3 prehodi × 943 mm |
| 5 kW | 0,9 W/cm² | 5.556 cm² | 3.537 mm | 4 prehodi × 884 mm |
| 6 kW | 0,9 W/cm² | 6.667 cm² | 4.244 mm | 5 prehodov × 849 mm |
| 8 kW | 0,9 W/cm² | 8.889 cm² | 5.659 mm | 6 prehodov × 943 mm |
Zahteve glede površine in konfiguracije grelnika za luženje z mešano kislino pri 0,9 W/cm²
Praktični koraki specifikacije za storitev mešane kisline
Začnite s kislinsko sestavo. Višje koncentracije HF in dušikove kisline zahtevajo manjšo gostoto v vatih. Za 10 % HNO₃ + 2 % HF vatna gostota ne sme preseči 1,0 W/cm². Za 15 % HNO₃ + 3 % HF se meja zniža na 0,9 W/cm².
Izberite gostoto v vatih iz dejanskih pogojev pretoka na mestu grelnika. V zmerno mešani kopeli je primernih 0,9 W/cm². V območju nizkega-pretoka zmanjšajte na 0,7 W/cm².
Izračunajte potrebno površino iz moči in gostote v vatih. Delovanje 5 kW pri 0,9 W/cm² zahteva 5556 cm². Če en sam grelnik ne more zagotoviti tega območja znotraj rezervoarja, razmislite o več grelnikih, razporejenih po obodu.
Preverite, ali temperatura površine grelnika ostaja pod 90 stopinj. Če izračunana temperatura površine preseže to mejo, dodatno zmanjšajte gostoto v vatih ali izboljšajte pretok na površini grelnika.
Ko standardni grelniki ne morejo izpolniti zahteve po vatni gostoti
Rezervoarji za luženje z mešano kislino z visokimi zahtevami po moči in omejenim perifernim prostorom pogosto ne morejo sprejeti standardnih potopnih grelnikov PTFE pri nizkih gostotah v vatih, ki jih zahteva kemija. Konfiguracija potopnega grelnika iz PTFE po meri z veliko površino, nizko gostoto v vatih in položajem,-optimiziranim za pretok, odpravlja glavni vzrok neusklajenosti gostote vatov. Postopek specifikacije zahteva sestavo kisline, delovno temperaturo, dimenzije rezervoarja, pogoje pretoka in zahtevano moč. Pri napravah s linijami za dekapiranje z mešano kislino ta-pristop, specifičen za aplikacijo, zmanjša degradacijo premaza in podaljša življenjsko dobo grelnika.
