एक धातु फिनिशिंग लाइन एक सफाई अनुक्रम संचालित करती है जो एक क्षारीय क्लीनर और एक एसिड कुल्ला के बीच वैकल्पिक होती है। दोनों चरणों के लिए एक ही टैंक का उपयोग किया गया था, रसायन शास्त्र प्रति शिफ्ट में दो बार बदला गया था। मौजूदा स्टेनलेस स्टील हीटर कुछ ही महीनों में ख़राब हो गया था। संयंत्र को एक ऐसे हीटर की आवश्यकता थी जो 60 डिग्री और 40 डिग्री के बीच तापमान चक्र के साथ पीएच 12 पर क्षारीय क्लीनर और पीएच 2 पर एसिड रिंस दोनों को सहन कर सके। सवाल यह था कि क्या एक एकल पीटीएफई विसर्जन हीटर दोनों चरम सीमाओं को संभाल सकता है।
पीटीएफई पूरी पीएच रेंज में एसिड और क्षार दोनों का प्रतिरोध करता है। यह मध्यम तापमान पर किसी भी वातावरण में घुलता, संक्षारित या रासायनिक रूप से ख़राब नहीं होता है। यह इसे उन कुछ सामग्रियों में से एक बनाता है जो वैकल्पिक अम्लीय क्षारीय सेवा में काम कर सकते हैं। लेकिन अकेले रासायनिक प्रतिरोध संतोषजनक प्रदर्शन की गारंटी नहीं देता है। थर्मल साइकलिंग, पारगमन दर और वैकल्पिक सेवा के यांत्रिक तनाव पर भी विचार किया जाना चाहिए।
पीटीएफई वैकल्पिक सेवा के लिए उपयुक्त क्यों है?
अधिकांश धातुएँ अम्ल या क्षारीय सेवा के लिए उपयुक्त होती हैं, दोनों के लिए नहीं। स्टेनलेस स्टील 316L कई एसिड का प्रतिरोध करता है लेकिन गर्म सांद्रित कास्टिक में संक्षारित हो जाता है। टाइटेनियम ऑक्सीकरण एसिड और हल्के कास्टिक का प्रतिरोध करता है लेकिन एसिड को कम करने में विफल रहता है। निकेल कास्टिक का प्रतिरोध करता है लेकिन नाइट्रिक एसिड में संक्षारित हो जाता है।
PTFE संक्षारण प्रतिरोध के लिए निष्क्रिय फिल्म पर निर्भर नहीं है। इसके कार्बन-फ्लोरीन बंधन अम्ल और क्षारीय दोनों वातावरणों में स्थिर होते हैं। पॉलिमर हाइड्रोजन आयनों और हाइड्रॉक्साइड आयनों के लिए समान रूप से निष्क्रिय है। यह इसे वैकल्पिक सेवा के लिए डिफ़ॉल्ट विकल्प बनाता है।
| सामग्री | एसिड प्रतिरोध | क्षारीय प्रतिरोध | वैकल्पिक सेवा | टिप्पणियाँ |
|---|---|---|---|---|
| पीटीएफई | उत्कृष्ट | उत्कृष्ट | उत्कृष्ट | सर्वोत्तम विकल्प |
| स्टेनलेस स्टील 316L | अच्छा | मध्यम | सीमांत | गर्म कास्टिक में संक्षारण होता है |
| टाइटेनियम | अच्छा (ऑक्सीकरण) | अच्छा | सीमांत | एसिड को कम करने में संक्षारण करता है |
| क्वार्ट्ज | उत्कृष्ट | गरीब | उपयुक्त नहीं | क्षारीय में घुल जाता है |
| पीवीडीएफ | अच्छा | अच्छा | अच्छा | कम तापमान सीमा |
अम्लीय {{0}क्षारीय सेवा को वैकल्पिक करने के लिए सामग्री की उपयुक्तता
थर्मल साइक्लिंग चैलेंज
वैकल्पिक सेवा में अक्सर तापमान परिवर्तन शामिल होता है। क्षारीय क्लीनर 60-70 डिग्री पर काम कर सकता है, जबकि एसिड रिंस 30-40 डिग्री पर काम करता है। टैंक प्रति शिफ्ट में दो बार इन तापमानों के बीच चक्र करता है, जिससे हीटर पर थर्मल साइक्लिंग लागू होती है।
पीटीएफई में थर्मल विस्तार का उच्च गुणांक है। प्रत्येक तापमान परिवर्तन के साथ आवरण फैलता और सिकुड़ता है। निकला हुआ किनारा जोड़, टर्मिनल संक्रमण, और किसी भी यांत्रिक समर्थन को उस आंदोलन को समायोजित करना चाहिए। कठोरता से स्थापित हीटर उन बिंदुओं पर तनाव का अनुभव करेगा जहां विस्तार बाधित है।
एक यांत्रिक रूप से इंटरलॉक किया हुआ निकला हुआ किनारा पीटीएफई को पॉलिमर पर कतरनी तनाव लगाए बिना विस्तार और अनुबंध करने की अनुमति देता है। एक लचीला ठंडा क्षेत्र संक्रमण गर्म खंड और टर्मिनल बाड़े के बीच गति को समायोजित करता है। ये डिज़ाइन सुविधाएँ साइकिलिंग सेवा में सेवा जीवन का विस्तार करती हैं।
| तापीय चक्र आयाम | प्रति दिन साइकिल | फ्लैंज पर तनाव | अनुशंसित डिज़ाइन |
|---|---|---|---|
| <10°C | 2–4 | कम | मानक निकला हुआ किनारा |
| 10-20 डिग्री | 2–6 | मध्यम | इंटरलॉक किया हुआ निकला हुआ किनारा |
| 20-30 डिग्री | 4–8 | उच्च | इंटरलॉक्ड + लचीला ठंडा क्षेत्र |
| >30 डिग्री | 6–12 | बहुत ऊँचा | कस्टम विस्तार डिज़ाइन |
थर्मल साइक्लिंग तनाव और अनुशंसित निकला हुआ किनारा डिजाइन
पारगमन विचार
पारगमन अम्ल और क्षारीय दोनों सेवाओं में होता है। दर तापमान, सांद्रता और आवरण की मोटाई पर निर्भर करती है। वैकल्पिक सेवा में, पारगम्य वातावरण प्रति शिफ्ट में दो बार बदलता है, लेकिन कुल एक्सपोज़र समय समान होता है।
क्षारीय सेवा में पारगम्य दर आम तौर पर समान तापमान पर अम्ल सेवा की तुलना में कम होती है। हाइड्रॉक्साइड आयन हाइड्रोजन आयन की तुलना में बड़ा और कम गतिशील होता है। हालाँकि, तापमान चक्रण थर्मल तनाव पैदा करके पारगमन को तेज कर सकता है जो पॉलिमर में सूक्ष्म पथ खोलता है।
वैकल्पिक सेवा के लिए डिज़ाइन सुविधाएँ
वैकल्पिक सेवा के लिए एक PTFE विसर्जन हीटर में कई डिज़ाइन सुविधाएँ शामिल होनी चाहिए।
एक यांत्रिक रूप से इंटरलॉक किया हुआ निकला हुआ किनारा पॉलिमर पर दबाव डाले बिना थर्मल विस्तार को समायोजित करता है। एक मोटा आवरण-2.0–2.5 मिमी-लंबा प्रवेश पथ प्रदान करता है। कम वाट घनत्व-0.8-1.2 डब्लू/सेमी²-शीथ तापमान को एक सीमा के भीतर रखता है जो पारगम्यता और थर्मल तनाव को कम करता है। विटॉन या पीटीएफई गैसकेट के साथ एक सीलबंद टर्मिनल संलग्नक एसिड और क्षारीय दोनों वाष्पों का प्रतिरोध करता है।
| डिज़ाइन सुविधा | वैकल्पिक सेवा में लाभ | अनुशंसित विशिष्टता |
|---|---|---|
| यांत्रिक रूप से इंटरलॉक किया हुआ निकला हुआ किनारा | थर्मल विस्तार को समायोजित करता है | साइकिल चलाने के लिए मानक |
| मोटा आवरण | लंबा पारगम्य पथ | 2.0-2.5 मिमी |
| कम वाट घनत्व | कम आवरण तापमान | 0.8-1.2 डब्ल्यू/सेमी² |
| सीलबंद टर्मिनल | दोनों वाष्पों का प्रतिरोध करता है | NEMA 4X, विटॉन गैसकेट |
| लचीला ठंडा क्षेत्र | मूवमेंट को समायोजित करता है | उच्च चक्र गणना के लिए |
वैकल्पिक सेवा में पीटीएफई विसर्जन हीटरों के लिए डिज़ाइन सुविधाएँ
जब एक एकल हीटर उपयुक्त नहीं होता है
एक एकल पीटीएफई हीटर मध्यम तापमान पर अधिकांश वैकल्पिक अम्लीय क्षारीय सेवा के लिए उपयुक्त है। यह उपयुक्त नहीं है जब क्षारीय चरण 80 डिग्री और 20% सांद्रता से अधिक हो, या जब एसिड चरण में ऊंचे तापमान पर हाइड्रोफ्लोरिक एसिड होता है। उन मामलों में, पीटीएफई क्षारीय चरण में ख़राब हो सकता है या एसिड चरण में तेजी से प्रवेश कर सकता है।
यदि सेवा शर्तें पीटीएफई की सीमा से अधिक हैं, तो विकल्प सीमित हैं। कोई भी सामान्य सामग्री गर्म सांद्र कास्टिक और गर्म सांद्र एसिड दोनों को संभाल नहीं पाती है। संयंत्र को प्रत्येक चरण के लिए अलग हीटर का उपयोग करने या चरणों के तापमान और एकाग्रता को कम करने की आवश्यकता हो सकती है।
जब एक कस्टम कॉन्फ़िगरेशन की आवश्यकता होती है
यांत्रिक रूप से इंटरलॉक किए गए निकला हुआ किनारा, मोटी म्यान, कम वाट घनत्व और सीलबंद टर्मिनल संलग्नक के साथ एक कस्टम पीटीएफई विसर्जन हीटर कॉन्फ़िगरेशन को वैकल्पिक सेवा के लिए डिज़ाइन किया गया है। विनिर्देशन प्रक्रिया के लिए दोनों चरणों की रसायन विज्ञान, तापमान सीमा, चक्र आवृत्ति, टैंक आयाम और आवश्यक वाट क्षमता की आवश्यकता होती है।
