PTFE浸漬ヒーターの使用が禁止される化学環境は何ですか?

化学プラントのエンジニアは、プロセス バスのリストを検討し、PTFE 浸漬ヒーターを使用できるものと使用できないものはどれですか?という単純な質問をしました。リストには、硫酸、塩酸、硝酸、フッ化水素酸、水酸化ナトリウム、クロム酸、溶剤、およびいくつかの特殊な配合物が含まれていました。答えはそれぞれに単純な「はい」か「いいえ」ではありません。 PTFE は、ほとんどの条件下でこれらの化学薬品のほとんどに対して耐性があります。ただし、特定の環境では PTFE が間違った選択であり、PTFE を使用すると早期故障につながる場合があります。

PTFE は、普遍的に耐薬品性があるとよく言われます。この説明は、工業化学の大部分について正確です。しかし、それは絶対的なものではありません。 PTFE 浸漬ヒーターを使用すべきではない環境には、溶融アルカリ金属、フッ素元素、および苛性剤と酸化剤の特定の高温の組み合わせの 3 つのカテゴリがあります。-

溶融アルカリ金属

溶融したナトリウム、カリウム、リチウムは PTFE と激しく反応します。この反応によりポリマーが脱フッ素化され、熱が放出され、危険な状態が生じます。これは段階的な劣化ではありません。-急速な発熱反応であり、数秒でヒーターが破壊される可能性があります。

溶融アルカリ金属は、めっきや化学処理では一般的ではありませんが、特定の核プロセスや冶金プロセスなど、いくつかの特殊な用途で使用されます。 PTFE 浸漬ヒーターはこれらの環境には適していません。

フッ素元素および強力なフッ素化剤

フッ素元素は高温で PTFE を攻撃します。室温では反応が遅くなります。 100 度を超えると、フッ素によりポリマーが脱フッ素化され、反応性表面が形成され、シースが劣化する可能性があります。三フッ化塩素および他の強力なフッ素化剤も同様の効果があります。

フッ素およびフッ素化剤は、一部の半導体および特殊化学プロセスで使用されます。このような環境では、PTFE は正しい選択ではありません。代わりに、ニッケルまたはモネル浸漬ヒーターがよく使用されます。

PTFE浸漬ヒーターが適さない環境

極端な温度での高温濃縮苛性アルカリ

PTFE は、中程度の温度では苛性溶液に耐性があります。 60 ～ 70 度、濃度が 20% 未満では、攻撃は無視できます。 95 度、濃度 25% では、脱フッ素率が顕著になります。ポリマー表面が劣化し、数か月以内にシースが破損します。

これは絶対的な禁止ではありません。-PTFE は、温度と濃度が制限内に保たれる場合、またはシース温度を低く保つためにワット密度が低減される場合、高温苛性サービスで使用できます。しかし、苛性スペクトルの最端では、PTFE は正しい選択ではありません。

高温濃縮酸化性酸

PTFE は、中程度の温度では硝酸やクロム酸に耐性があります。高濃度および 90 ～ 100 度を超える温度では、酸化速度が加速します。ポリマー表面が劣化し、シースが脆くなります。

このような環境では、炭化ケイ素または石英の方が適している可能性があります。石英は硝酸やクロム酸には耐性がありますが、アルカリ条件には耐性がありません。炭化ケイ素は両方に耐性がありますが、より高価です。

高温の溶媒

PTFE は室温でほとんどの溶剤に耐性があります。温度が上昇すると、ポリマーに対する親和性の高い溶媒がより速く浸透します。 60 ～ 70 度の塩素系溶剤や芳香族溶剤は、数週間または数か月でシースに浸透する可能性があります。

PTFE は、高温溶剤の使用には適切な選択ではありません。{0}溶媒と温度に応じて、石英またはステンレス鋼の方が適しています。

PTFE が限界に達し、禁止されていない場合

多くの環境は完全に禁止されているわけではありませんが、PTFE の耐用年数が短くなる限界条件です。高温の濃縮苛性アルカリ、高温酸化性の酸、攻撃的な溶剤がこのカテゴリに分類されます。-このような環境では、-ワット密度を低くし、シースを厚くし、頻繁に監視する-という注意深い仕様に基づいて PTFE を使用できますが、耐用年数は穏やかな条件よりも短くなります。

PTFE浸漬ヒーターの限界環境および禁止環境

標準材質では用途を満たせない場合

一部の化学環境は PTFE と互換性がなく、一般的な代替品とも互換性がありません。酸性とアルカリ性を交互に繰り返す浴、または酸化種と還元種の両方を含む浴には、最適な材料が 1 つも存在しない場合があります。このような場合、別のポリマー、特殊な合金、またはハイブリッド構造などのカスタム アプローチが必要になる場合があります。{2}

より低いワット密度、より厚いシース、および改善されたフローアクセスを備えたカスタム PTFE 浸漬ヒーター構成により、PTFE の範囲が限界環境にまで拡張されます。仕様プロセスでは、浴の化学物質、濃度、温度、および以前のヒーターの故障履歴が必要です。複数のプロセス槽を備えた施設の場合、このアプリケーション固有のアプローチにより、PTFE を使用できる槽と代替処理が必要な槽が特定されます。{2}}