Yr Her Treiddiad Clorin
Mewn gweithfeydd clor-alcali, mae cyfnewidwyr gwres yn trin nwy clorin gwlyb ar dymheredd o 80-100 gradd . Mae'r clorin yn gyrydol ac yn wenwynig. Rhaid i ddeunydd y cyfnewidydd gwres wrthsefyll ymosodiad cemegol a rhaid iddo hefyd leihau treiddiad clorin trwy wal y tiwb. Mae clorin sy'n treiddio trwy'r tiwbiau yn mynd i mewn i'r system cyddwysiad stêm, lle mae'n ffurfio asid hydroclorig ac asid hypocloraidd, gan gyrydu cydrannau metelaidd i lawr yr afon a chreu perygl diogelwch.
Mae PTFE a FEP ill dau yn bolymerau fflworin llawn gyda gwrthiant cemegol rhagorol i glorin. Mae'r ddau yn ymgeiswyr ar gyfer y gwasanaeth hwn. Mae eu cyfraddau treiddiad i glorin yn amrywio'n sylweddol oherwydd gwahaniaethau mewn crisialu, cyfaint rhydd, a strwythur moleciwlaidd. Gall y gwahaniaeth benderfynu pa ddeunydd sy'n darparu bywyd gwasanaeth derbyniol a diogelwch.
Y Berthynas Treiddiad Crystallinity-
Mae treiddiad nwy trwy bolymer yn digwydd trwy'r rhanbarthau amorffaidd yn unig. Mae'r rhanbarthau crisialog yn anhydraidd-mae'r cadwyni wedi'u pacio'n rhy dynn i foleciwlau nwy basio. Mae'r gyfradd treiddiad gyffredinol yn gymesur â'r ffracsiwn amorffaidd a'r cyfernod tryledu trwy'r ffracsiwn hwnnw.
Mae gan PTFE grisialu o 50-70%. Mae gan FEP grisialu o 30-45%. Mae ffracsiwn amorffaidd FEP 50-70% yn uwch na PTFE. Mae'r llwybr trylediad ar gyfer moleciwlau clorin yn gyfatebol fwy.
Mae nwy clorin (Cl₂) yn foleciwl cymharol fawr gyda diamedr cinetig o tua 4.2 Å. Mae'n tryledu'n araf trwy gyfaint rhydd cyfyngedig y cyfnod amorffaidd. Yn FEP, mae'r ffracsiwn amorffaidd mwy a'r strwythur ychydig yn fwy agored (oherwydd y grwpiau ochr -CF₃ ar y gadwyn bolymer) yn arwain at gyfernod trylediad uwch nag yn PTFE.
Mae'r cyfuniad o ffracsiwn amorffaidd mwy a chyfernod trylediad uwch yn rhoi cyfradd treiddiad i FEP tua 2-3 gwaith yn uwch na PTFE ar yr un tymheredd.
| Paramedr treiddiad | PTFE | FEP |
|---|---|---|
| Crisialedd (%) | 55-65 (nodweddiadol) | 35-42 (nodweddiadol) |
| Ffracsiwn amorffaidd (%) | 35-45 | 58-65 |
| Cyfernod trylediad Cymharol Cl₂ | 1.0 (gwaelodlin) | 1.3-1.6 |
| Cyfradd treiddiad cymharol Cl₂ ar 100 gradd | 1.0 (gwaelodlin) | 2.0-3.0 |
| Cyfradd treiddiad ar 100 gradd , 1 bar ΔP (cm³·mm/m²·diwrnod·bar) | 0.8-1.5 | 2.0-4.5 |
| Effaith cynnydd tymheredd o 20 gradd | Treiddiad ~2 × | Treiddiad ~2 × |
Y Cyflymiad Tymheredd
Mae cyfradd treiddiad yn cynyddu'n esbonyddol gyda thymheredd. Mae'r egni actifadu ar gyfer treiddiad clorin trwy PTFE a FEP oddeutu 30-40 kJ/mol. Mae'r gyfradd tua dyblu ar gyfer pob cynnydd tymheredd o 20 gradd. Ar 80 gradd, mae'r cyfraddau treiddiad tua hanner y gwerthoedd ar 100 gradd. Ar 120 gradd, maent tua dwbl.
Ar gyfer prosesau sy'n gweithredu ger pen uchaf yr ystod tymheredd, gall cyfradd treiddiad uwch FEP ddod yn annerbyniol. Gall y crynodiad clorin yn y system cyddwysiad stêm fod yn fwy na'r terfynau diogel, neu gall cyfradd y cyrydiad i lawr yr afon fynd yn ormodol. Mae cyfradd treiddiad is PTFE yn darparu ymyl diogelwch.
Y Goblygiad Diogelwch a Chynnal a Chadw
Nid yw clorin sy'n treiddio trwy wal y tiwb yn achosi methiant ar unwaith. Mae'n cronni yn y system cyddwysiad stêm dros amser. Gall yr arwydd cyntaf o broblem fod yn cyrydu pibell dychwelyd cyddwysiad neu fagl stêm, neu arogl clorin yn ystod gwaith cynnal a chadw. Erbyn hynny, mae'r difrod wedi'i wneud.
Mae cyfradd treiddiad is PTFE yn lleihau'r mynediad cronnol clorin dros oes gwasanaeth yr offer. Mae'r cydrannau system cyddwyso stêm yn para'n hirach. Mae'r baich cynnal a chadw yn is. Mae'r risg diogelwch o amlygiad clorin yn cael ei leihau.
Mae'r dewis o PTFE dros FEP ar gyfer gwasanaeth clorin yn seiliedig ar y gwahaniaeth cyfradd treiddiad a'i ganlyniadau hirdymor i'r system gyfan, nid dim ond y cyfnewidydd gwres ei hun.
Crynodeb
Mae gan diwbiau cyfnewidydd gwres FEP gyfradd treiddiad clorin 2- 3 gwaith yn uwch na PTFE ar 100 gradd, oherwydd crisialu is FEP a strwythur moleciwlaidd mwy agored. Mae'r gyfradd treiddiad uwch yn cynyddu'r clorin sy'n mynd i mewn i'r system cyddwyso ager, gan gyflymu cyrydiad cydrannau i lawr yr afon a chynyddu'r risg i ddiogelwch. Mae cyfradd treiddiad is PTFE yn darparu amddiffyniad system hirdymor gwell. Ar gyfer gwasanaeth clorin uwchlaw 80 gradd, PTFE yw'r fflworopolymer a ffefrir.
Mae cymorth peirianneg ar gyfer dewis fflworopolymer mewn gwasanaeth clorin a halogen ar gael ar ôl cyflwyno cyfansoddiad nwy, tymheredd gweithredu a phwysau, a deunyddiau system i lawr yr afon a hanes cyrydiad.
