কেন একটি PTFE নিমজ্জন হিটার এইচএফ প্রতিরোধ করে কিন্তু গরম কস্টিকে ব্যর্থ হয়?

একটি রাসায়নিক প্ল্যান্ট প্রায় চার বছর ধরে 50 ডিগ্রিতে 20% হাইড্রোফ্লুরিক অ্যাসিড বাথের মধ্যে একটি PTFE নিমজ্জন হিটার চালায়। হিটারটি নির্ভরযোগ্যভাবে পারফর্ম করেছে, এবং অবশেষে যখন এটি প্রতিস্থাপন করা হয়েছিল, ব্যর্থতাটি যান্ত্রিক-একটি রক্ষণাবেক্ষণ ত্রুটির কারণে ক্ষতিগ্রস্থ টার্মিনাল ছিল-কেমিক্যাল নয়। একই প্ল্যান্ট 95 ডিগ্রিতে 25% সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড স্নানে একটি অভিন্ন হিটার ইনস্টল করেছে। পাঁচ মাসে ব্যর্থ হয়। রসায়ন এক চরম থেকে অন্য প্রান্তে পরিবর্তিত হয়েছিল, এবং PTFE উভয়ই পরিচালনা করতে পারেনি।

PTFE প্রায়ই সমগ্র pH পরিসর জুড়ে রাসায়নিকভাবে নিষ্ক্রিয় হিসাবে বর্ণনা করা হয়। এই বর্ণনাটি বেশিরভাগ অবস্থার জন্যই সঠিক কিন্তু চূড়ান্তভাবে ভেঙে যায়-বিশেষত গরম, ঘনীভূত কস্টিক সমাধান। কেন পিটিএফই এইচএফ প্রতিরোধ করে কিন্তু গরম কস্টিকে ব্যর্থ হয় তা বোঝার জন্য পলিমারের রসায়ন এবং বিভিন্ন রাসায়নিক প্রজাতি এটিকে আক্রমণ করার প্রক্রিয়াগুলি দেখতে হবে।

কেন PTFE হাইড্রোফ্লুরিক অ্যাসিড প্রতিরোধ করে

হাইড্রোফ্লুরিক অ্যাসিড শিল্প ব্যবহারের সবচেয়ে আক্রমনাত্মক রাসায়নিকগুলির মধ্যে একটি। এটি কাচ, কোয়ার্টজ এবং বেশিরভাগ ধাতু আক্রমণ করে। এটি ত্বকে প্রবেশ করে এবং হাড়ের ক্ষতি করে। তবুও পিটিএফই সহজেই এটি পরিচালনা করে।

কারণ হল কার্বন-ফ্লোরিন বন্ধন। PTFE হল কার্বন পরমাণুর একটি চেইন যা সম্পূর্ণরূপে ফ্লোরিন পরমাণু দ্বারা বেষ্টিত। কার্বন-ফ্লোরিন বন্ধন হল জৈব রসায়নের সবচেয়ে শক্তিশালী একক বন্ধন, যার বন্ড শক্তি প্রায় 485 kJ/mol। এইচএফের সেই বন্ধন ভাঙার শক্তি বা রাসায়নিক প্রক্রিয়া নেই।

HF এছাড়াও PTFE দ্রবীভূত বা ফুলে না। পলিমার চেইনগুলি শক্তভাবে প্যাক করা হয় এবং ফ্লোরিন পরমাণুগুলি কার্বন ব্যাকবোনকে আক্রমণ থেকে রক্ষা করে। এইচএফ অণুগুলি সময়ের সাথে পলিমারের মাধ্যমে প্রবেশ করতে পারে, তবে তারা এটির সাথে প্রতিক্রিয়া করে না। প্রবেশের হার ধীর এবং তাপমাত্রা-নির্ভর, কিন্তু পলিমার নিজেই অক্ষত থাকে।

কেন গরম ঘনীভূত কস্টিক PTFE আক্রমণ করে

সোডিয়াম হাইড্রক্সাইড এবং অন্যান্য শক্তিশালী ঘাঁটি একটি ভিন্ন প্রক্রিয়ার মাধ্যমে PTFE আক্রমণ করে। উচ্চ ঘনত্ব এবং উচ্চ তাপমাত্রায়, হাইড্রক্সাইড আয়ন পলিমার পৃষ্ঠকে ডিফ্লোরিনেট করতে পারে। প্রতিক্রিয়া কার্বন চেইন থেকে ফ্লোরিন পরমাণুগুলিকে সরিয়ে দেয়, অসম্পৃক্ত বন্ধন এবং প্রতিক্রিয়াশীল সাইটগুলি তৈরি করে যা আরও আক্রমণের জন্য ঝুঁকিপূর্ণ।

মাঝারি তাপমাত্রায় প্রতিক্রিয়া ধীর হয়। 60 ডিগ্রী এবং 10% NaOH এ, আক্রমণ নগণ্য। 95 ডিগ্রী এবং 25% NaOH এ, ডিফ্লুরিনেশন হার পরিমাপযোগ্য হয়ে ওঠে। পলিমার পৃষ্ঠ বিবর্ণ, রুক্ষ, এবং অবশেষে ফাটল হয়ে যায়। অবক্ষয় প্রথমে পৃষ্ঠের মধ্যে সীমাবদ্ধ থাকে, কিন্তু সময়ের সাথে সাথে এটি আরও গভীরে প্রবেশ করে।

ঘনত্ব এবং তাপমাত্রার একটি ফাংশন হিসাবে PTFE-তে কস্টিক আক্রমণের হার

পারমিয়েশন ডিফারেন্স

এইচএফ এবং কস্টিক কীভাবে পিটিএফইতে প্রবেশ করে তাতেও পার্থক্য রয়েছে। এইচএফ অণুগুলি ছোট এবং মেরু, এবং তারা একটি মাঝারি হারে পলিমারের মাধ্যমে ছড়িয়ে পড়ে। একবার খাপের মধ্য দিয়ে, তারা MgO অন্তরণে পৌঁছায় এবং নিরোধক প্রতিরোধকে হ্রাস করে। পলিমার নিজেই অক্ষত থাকে।

কস্টিক দ্রবণে হাইড্রক্সাইড আয়ন এবং জল থাকে। হাইড্রক্সাইড আয়নগুলি HF এর চেয়ে বড় এবং কম মোবাইল, কিন্তু তারা পলিমার পৃষ্ঠের সাথে বিক্রিয়া করে। প্রতিক্রিয়াটি একটি অবনমিত স্তর তৈরি করে যা মূল PTFE এর চেয়ে বেশি প্রবেশযোগ্য, আরও প্রবেশকে ত্বরান্বিত করে। পারমিয়েশন এবং পৃষ্ঠ আক্রমণের সংমিশ্রণ সমতুল্য তাপমাত্রায় এইচএফের চেয়ে কস্টিককে আরও ক্ষতিকারক করে তোলে।

কেন তাপমাত্রা ঘনত্বের চেয়ে বেশি গুরুত্বপূর্ণ

PTFE-তে কস্টিকের আক্রমণ তাপীয়ভাবে সক্রিয় হয়। প্রতি 10 ডিগ্রি তাপমাত্রার বৃদ্ধি প্রতিক্রিয়া হারকে প্রায় দ্বিগুণ করে। 95 ডিগ্রিতে একটি স্নান 75 ডিগ্রিতে একটির চেয়ে প্রায় চার গুণ বেশি আক্রমণাত্মক এবং 65 ডিগ্রিতে একটির চেয়ে আট গুণ বেশি আক্রমণাত্মক।

এই কারণেই একটি PTFE হিটার যা 20% NaOH-এ 60 ডিগ্রিতে বছরের পর বছর স্থায়ী হয় তা 20% NaOH-এ 95 ডিগ্রিতে মাসগুলিতে ব্যর্থ হতে পারে। ঘনত্ব গুরুত্বপূর্ণ, কিন্তু তাপমাত্রা প্রভাবশালী পরিবর্তনশীল।

খাপের তাপমাত্রা বাল্ক তাপমাত্রার চেয়েও বেশি গুরুত্বপূর্ণ। 110-120 ডিগ্রী একটি আবরণ তাপমাত্রা সহ 95 ডিগ্রী বাল্ক এ চালিত একটি হিটার পলিমারকে বাল্ক তাপমাত্রার পরামর্শের চেয়ে দুই থেকে চার গুণ বেশি আক্রমণ করার জন্য উন্মুক্ত করে। খাপের তাপমাত্রা কমাতে ওয়াটের ঘনত্ব হ্রাস করা হট কস্টিকের পরিষেবা জীবন বাড়ানোর সবচেয়ে কার্যকর উপায়।

কস্টিক পরিষেবার জন্য ব্যবহারিক নির্দেশিকা

PTFE মাঝারি তাপমাত্রায় কস্টিক পরিষেবার জন্য উপযুক্ত। 70 ডিগ্রির নিচে স্নানের জন্য এবং 15% এর নিচে ঘনত্বের জন্য, একটি PTFE নিমজ্জন হিটার ভাল কাজ করে এবং দীর্ঘ পরিষেবা জীবন প্রদান করে। 80 ডিগ্রির বেশি বা 20% এর বেশি ঘনত্বের স্নানের জন্য, পরিষেবা জীবন সংক্ষিপ্ত করা হয় এবং বিকল্প উপকরণগুলি বিবেচনা করা উচিত।

গরম ঘনীভূত কস্টিকের জন্য, স্টেইনলেস স্টিল 316L বা টাইটানিয়াম PTFE-এর চেয়ে বেশি উপযুক্ত হতে পারে, যদি স্নানে ক্লোরাইড না থাকে যা পিটিং সৃষ্টি করবে। ক্লোরাইডে-কস্টিক রয়েছে, উপাদানের বিকল্পগুলি আরও সংকুচিত হয় এবং একটি বিশেষ সংকর ধাতুর প্রয়োজন হতে পারে।

বিভিন্ন ঘনত্ব এবং তাপমাত্রায় কস্টিক পরিষেবার জন্য উপাদান সুপারিশ

যখন PTFE সঠিক পছন্দ

PTFE হল মাঝারি তাপমাত্রায় কস্টিক পরিষেবার জন্য সঠিক পছন্দ, স্নানের জন্য যেখানে রসায়ন অ্যাসিড এবং ক্ষারকের মধ্যে বিকল্প হয় এবং যেখানে HF বা মিশ্র অ্যাসিড উপস্থিত থাকে সেগুলির জন্য। এর বিস্তৃত রাসায়নিক প্রতিরোধ এটিকে সবচেয়ে নিরাপদ পছন্দ করে তোলে যখন রসায়ন অনিশ্চিত বা পরিবর্তনশীল হয়।

গরম ঘনীভূত কস্টিকে, পিটিএফই তার সীমাতে পৌঁছে যায়। পলিমার হ্রাস পায়, খাপ ব্যর্থ হয় এবং হিটারটি অবশ্যই প্রতিস্থাপন করতে হবে। কম ওয়াটের ঘনত্ব, একটি ঘন খাপ এবং উন্নত প্রবাহ অ্যাক্সেস সহ একটি কাস্টম PTFE নিমজ্জন হিটার কনফিগারেশন প্রান্তিক কস্টিক পরিস্থিতিতে পরিষেবা জীবনকে প্রসারিত করতে পারে, তবে এটি কস্টিক বর্ণালীর চূড়ান্ত প্রান্তে মৌলিক অসঙ্গতিকে অতিক্রম করতে পারে না। স্পেসিফিকেশন প্রক্রিয়ার জন্য স্নানের রসায়ন, ঘনত্ব, তাপমাত্রা এবং পূর্ববর্তী হিটারের ব্যর্থতার ইতিহাস প্রয়োজন।