Риск чистящих химикатов
Технологические резервуары требуют периодической очистки и стерилизации. Перекись водорода (H₂O₂) в концентрации 30–50 % является распространенным чистящим средством, которое ценится за мощное окислительное действие и разложение на воду и кислород, не оставляющее химических остатков. Он закачивается в резервуар, циркулирует по всем смачиваемым поверхностям и выдерживается в течение заданного времени контакта.
Теплообменник,-обычно работающий в умеренной химической среде-внезапно подвергается воздействию сильного окислителя высокой концентрации. Для металлических нагревателей это воздействие может быть катастрофическим. Нержавеющая сталь катализирует разложение H₂O₂, выделяя тепло и газообразный кислород на поверхности металла. Локальный нагрев ускоряет коррозию. Титан подвергается воздействию пероксида, образуя не-защитный оксид, который отслаивается от поверхности.
ПТФЭ невосприимчив к перекиси водорода во всех концентрациях и температурах до 260 градусов. Случайное или намеренное воздействие во время очистки не повреждает теплообменник.
Проблема разложения металлического нагревателя
Перекись водорода термодинамически нестабильна. Разлагается на воду и кислород: 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂. Разложение экзотермическое, с выделением 98 кДж на моль H₂O₂. В отсутствие катализаторов разложение происходит достаточно медленно, чтобы его можно было контролировать. Металлы, особенно переходные металлы с несколькими степенями окисления, катализируют разложение.
Нержавеющая сталь содержит железо, хром и никель-все переходные металлы. Поверхность катализирует разложение H₂O₂. В результате разложения на поверхности металла образуются пузырьки газообразного кислорода, которые физически разрушают защитную пассивную пленку. Локальный нагрев в результате экзотермической реакции повышает температуру поверхности, еще больше ускоряя как разложение, так и коррозию. В результате возникает цикл саморазрушения-: при разложении обнажается свежий металл, который катализирует еще большее разложение, которое обнажает еще больше металла.
Титан подвергается воздействию H₂O₂ по другому механизму. Перекись окисляет пассивную пленку TiO₂ до не-защитного пероксокомплекса титана. Комплекс растворяется, обнажая свежий металл. Атака может быть быстрой, вызывая серьезные точечные дефекты в течение одного цикла очистки.
| Очистка параметров воздействия | Нержавеющая сталь | Титан | ПТФЭ |
|---|---|---|---|
| Катализ разложения H₂O₂ | Сильный | Умеренный | Никто |
| Механизм поверхностной атаки | Пассивное разрушение пленки + коррозия | Образование и растворение пероксокомплекса | Никто |
| Скорость коррозии в 35% H₂O₂ при 50 градусах, 2-часовое воздействие | Глубина атаки 0,5-2,0 мм. | Питтинг 0,2-1,0 мм | 0 |
| Состояние поверхности после-очистки | Шероховатый, корродированный | Потертый, обесцвеченный | Без изменений |
| Влияние на последующий процесс | Повышенное загрязнение; сокращение срока службы нагревателя | Повышенное загрязнение; сокращение срока службы нагревателя | Никто |
Основа инертности ПТФЭ
ПТФЭ не содержит переходных металлов, катализирующих разложение H₂O₂. Связи углерод-фтор устойчивы к окислению H₂O₂ при всех концентрациях. Атомы фтора защищают углеродную основу, не позволяя пероксиду отрывать электроны от полимерной цепи.
Поверхность остается неизменной после воздействия перекиси-химически, физически и визуально. Не происходит потери веса, шероховатости поверхности и изменений в характеристиках теплопередачи. Теплообменник возвращается к нормальному режиму технологического нагрева сразу после цикла очистки, без необходимости кондиционирования или репассивации.
Эта инертность не зависит от концентрации пероксида и температуры воздействия, в пределах общего температурного предела ПТФЭ, составляющего 260 градусов. Независимо от того, используется ли при очистке 5% или 50% H₂O₂, применяется ли она при 20 или 80 градусах, реакция ПТФЭ одинакова: никакой реакции.
Преимущество оперативной свободы
Устойчивость ПТФЭ к пероксиду позволяет предприятию использовать наиболее эффективный протокол очистки, не опасаясь повреждения теплообменника. Для повышения эффективности очистки можно использовать более высокие концентрации, более длительное время контакта и повышенные температуры. Теплообменник не налагает ограничений на процедуру очистки.
На предприятиях, где в разных резервуарах используются разные чистящие средства, теплообменник из ПТФЭ можно подвергать воздействию любого чистящего средства -пероксида, гипохлорита, надуксусной кислоты-без проблем с совместимостью. Универсальная химическая стойкость ПТФЭ упрощает протокол очистки и исключает риск случайного химического воздействия.
Краткое содержание
Теплообменники из ПТФЭ выдерживают случайный или преднамеренный контакт с концентрированной перекисью водорода во время очистки резервуара, поскольку полностью фторированный полимер не содержит переходных металлов, катализирующих разложение перекиси, и химических связей, подверженных окислению. Нержавеющая сталь и титан подвергаются быстрому разрушению. Устойчивость ПТФЭ обеспечивает свободу использования агрессивных протоколов очистки и исключает риск повреждения нагревателя во время операций очистки.
Техническая поддержка для проверки химической совместимости теплообменника из ПТФЭ доступна после предоставления чистящих химикатов, их концентраций, температур и продолжительности воздействия.
