Các mảnh natri hydroxit rắn nóng chảy (NaOH, điểm nóng chảy 318 độ) vượt quá nhiệt độ sử dụng liên tục của PFA (tối đa 200 độ). PFA không thể được sử dụng để nấu chảy NaOH rắn. Tuy nhiên, để duy trì NaOH nóng chảy ở nhiệt độ 250–300 độ, PFA cũng không phù hợp-polyme sẽ bị mềm, rão và phân hủy. Để đun nóng dung dịch NaOH (50% dung dịch nước, 80–120 độ), PFA là tuyệt vời. Thiệt hại cơ học do các cạnh tinh thể sắc nhọn là mối quan tâm thứ yếu: ngay cả ở nhiệt độ phòng, tinh thể NaOH sắc nhọn có thể làm xước PFA. Trong quá trình nấu chảy, các tinh thể biến mất nhưng nhiệt độ quá cao. Để gia nhiệt vảy NaOH rắn (ví dụ, nung chảy trong lò gia nhiệt dạng trống), hãy sử dụng lò gia nhiệt bằng kim loại (thép, Incoloy hoặc niken) có lớp phủ bảo vệ nếu cần. PFA không phải là vật liệu phù hợp cho dịch vụ ăn da nóng chảy trên 200 độ, bất kể tác dụng mài mòn của tinh thể.
Giới hạn nhiệt độ đối với PFA trong NaOH
Nhiệt độ sử dụng liên tục tối đa của PFA trong không khí là 200 độ. Trong dung dịch NaOH 50%, giới hạn là 150–180 độ tùy theo nồng độ và ứng suất. Trên 200 độ, PFA mềm đi đáng kể (mô đun giảm xuống<100 MPa). At 250°C, PFA begins to decompose (release of HF, CO₂). At 318°C (melting point of solid NaOH), PFA would melt (305–315°C) and degrade catastrophically. Thus, PFA cannot be used for melting solid NaOH or holding molten NaOH at typical processing temperatures (250–400°C).
Thiệt hại cơ học từ các tinh thể sắc nhọn
Ngay cả ở nhiệt độ thấp hơn, các mảnh NaOH rắn (hút ẩm, góc cạnh) có thể làm xước bề mặt PFA nếu lắp đặt bộ gia nhiệt trước khi các vảy này tan chảy. Các vết xước tạo ra bộ tập trung ứng suất (xem Điều #91), nhưng vấn đề chính vẫn là nhiệt độ. Nếu nhiệt độ sử dụng nằm trong phạm vi của PFA (ví dụ: làm tan chảy các chất rắn có điểm-nóng chảy{6}}thấp như lưu huỳnh ở 115 độ ), thì việc trầy xước sẽ là vấn đề đáng lo ngại. Đối với NaOH, nhiệt độ là điểm giới hạn.
| Điều kiện dịch vụ | Nhiệt độ (độ) | PFA phù hợp? | Rủi ro hư hỏng cơ học | Vật liệu được đề xuất |
|---|---|---|---|---|
| Mảnh NaOH rắn (bảo quản, không đun nóng) | 25 | Đúng | Trầy xước từ các cạnh sắc | PFA chấp nhận được nhưng tránh mài mòn |
| NaOH rắn nóng chảy (tan chảy ban đầu) | 25 → 318 | Không (vượt quá giới hạn PFA) | N/A | Thép, Incoloy, niken |
| NaOH nóng chảy (chế biến) | 250–350 | Không (PFA phân hủy) | N/A | Niken 200, Inconel 600 |
| Dung dịch NaOH 50% | 80–120 | Đúng | Không có (tinh thể hòa tan) | PFA, PTFE, titan |
| Dung dịch NaOH 30% | 60–100 | Đúng | Không có | PFA, PP, PVDF |
| Gia nhiệt NaOH rắn để nấu chảy (gián tiếp) | 25–100 (máy sưởi bên ngoài) | Có (nếu bên ngoài) | N/A | Sử dụng bộ sưởi băng tần bên ngoài trên trống |
Lời khuyên thiết thực cho việc nấu chảy vảy NaOH
Nếu bạn cần làm tan chảy các mảnh NaOH rắn trong bình cũng sử dụng bộ gia nhiệt PFA để gia nhiệt dung dịch tiếp theo:
Làm tan chảy NaOH bằng nguồn nhiệt bên ngoài(bộ sưởi trống, không khí nóng, áo hơi nước) trước khi chuyển sang bể làm nóng{0}}PFA.
Hòa tan NaOH nóng chảy vào nướcđể tạo thành dung dịch (nhiệt hòa tan sẽ làm tăng nhiệt độ - thêm từ từ).
Làm mát đến<180°C, sau đó sử dụng lò sưởi PFA để duy trì nhiệt độ.
Không cố gắng làm tan chảy các mảnh NaOH rắn trực tiếp bằng lò sưởi PFA ngâm trong nước. Lò sưởi sẽ quá nóng (PFA sẽ mềm và biến dạng) trước khi các vảy tan chảy hoàn toàn.
Ví dụ về trường (Điều không nên làm)
Một nhà máy hóa chất đã cố gắng làm tan chảy các mảnh NaOH rắn trong thùng 200 L bằng cách sử dụng lò sưởi PFA 6 kW. Sau 30 phút, lớp vỏ PFA mềm ra và xẹp xuống lõi kim loại. Lò sưởi đã bị phá hủy. Nhà máy chuyển sang sử dụng thiết bị sưởi trống bên ngoài (kiểu dải, 2 kW) để làm nóng thành trống. NaOH tan chảy trong 4 giờ, sau đó được chuyển sang bể chứa nước nóng PFA-(80 độ ) để pha loãng. Máy sưởi PFA ở đó đã hoạt động được 5 năm.
Khi PFA phù hợp với dịch vụ NaOH
PFA tuyệt vời cho:
Pha loãng dung dịch NaOH (<30%): up to 100°C
Dung dịch NaOH đậm đặc(30–50%): lên tới 120–150 độ nếu theo dõi cẩn thận
Dung dịch tẩy rửa xút(CIP): lên tới 150 độ trong thời gian ngắn
PFA không phù hợp với:
NaOH rắn(bất kỳ nhiệt độ nào, do mài mòn và quá nhiệt cuối cùng)
NaOH nóng chảy (>200 độ)
chất ăn mòn-áp suất cao, nhiệt độ-cao (>150 độ, đặc biệt là khi bị căng thẳng)
Kết luận: Không sử dụng PFA để nấu chảy NaOH rắn
Máy sưởi PFA không thể được sử dụng để làm tan chảy các mảnh natri hydroxit rắn vì nhiệt độ yêu cầu (318 độ) vượt quá điểm nóng chảy của PFA (305–315 độ). Các cạnh tinh thể sắc nét chỉ là mối quan tâm thứ yếu; vấn đề chính là phân hủy nhiệt. Để nấu chảy NaOH rắn, sử dụng lò sưởi dạng trống bên ngoài, áo hơi nước hoặc lò sưởi ngâm kim loại (Incoloy, niken). Đối với dung dịch NaOH (50% trở xuống) lên tới 120 độ, PFA là tuyệt vời. Đừng nhầm lẫn giữa hai ứng dụng. Nóng chảy cần kim loại; nắm giữ yêu cầu PFA. Sử dụng đúng công cụ cho công việc. Một lò sưởi PFA làm tan chảy NaOH rắn là một sự tan chảy đang chờ xảy ra. Giữ PFA trong dung dịch, không phải chất rắn. Máy sưởi của bạn sẽ kéo dài. Quá trình của bạn sẽ được an toàn.
