PFA ہیٹر کو 5 سال تک سروس میں رکھنے کے لیے ری ایکٹر میں HF واپر کا زیادہ سے زیادہ قابل اجازت جزوی دباؤ کیا ہے؟

ہائیڈرو فلورک ایسڈ بخارات پی ایف اے ہیٹر کے لئے سب سے زیادہ مطالبہ کرنے والے حالات میں سے ایک ہے۔ مائع HF پولیمر کو گیلا کرتا ہے اور پھولتا ہے، لیکن HF بخارات بے ترتیب حصوں کے ذریعے تیزی سے پھیلتا ہے اور دھاتی کور پر حملہ کرتا ہے۔ 120 ڈگری پر چلنے والے 2 ملی میٹر کی دیوار کی موٹائی والے پی ایف اے ہیٹر کے لیے، 5 سال کی سروس لائف (43,800 گھنٹے) تک پہنچنے کے لیے HF بخارات کا زیادہ سے زیادہ قابل اجازت جزوی دباؤ 0.05-0.10 بار (50-100 mbar) ہے۔ 0.2 بار HF پر جزوی دباؤ کی زندگی 2-3 سال تک کم ہو جاتی ہے۔ 0.5 بار میں 6-12 ماہ کی زندگی۔ HF PFA ہیٹر 1 بار سے زیادہ دیوار کی موٹائی سے قطع نظر ہفتوں یا مہینوں میں ناکام ہو جاتے ہیں۔ اگر ری ایکٹر میں HF بخارات کا دباؤ زیادہ ہو تو کوارٹج ہیٹر یا بیرونی ہیٹنگ کا استعمال کریں۔ پارمیشن، خود PFA کی کیمیائی مزاحمت نہیں، محدود کرنے والا عنصر ہے۔

HF بخارات بمقابلہ مائع HF HF بخارات PFA 5–20× ایک ہی درجہ حرارت اور HF سرگرمی پر مائع HF سے زیادہ تیزی سے پھیلتے ہیں۔ بخارات کے مرحلے میں پھیلاؤ کو کم کرنے کے لیے کوئی مائع باؤنڈری پرت نہیں ہوتی۔ HF مالیکیولز (متحرک قطر 0.26 nm) براہ راست پولیمر کی سطح پر جذب ہوتے ہیں، بے ساختہ خطوں میں گھل جاتے ہیں، اور دھاتی کور تک پھیل جاتے ہیں۔ پارمیشن کی شرح حل- بازی ماڈل J=P × (p_HF)/t کے ذریعہ بیان کی گئی ہے، جہاں P پارگمیتا (درجہ حرارت پر منحصر) ہے، p_HF جزوی دباؤ ہے، اور t موٹائی ہے۔ PFA میں HF کا ڈیٹا P ≈ 5 × 10 − 10 mol · m · m / 2 · s · Pa 120 ڈگری پر ہے۔ p_HF=0.05 بار (5,000 Pa) t=2 ملی میٹر J=5e-10 * 5000 / 0.002=1.25 * 10-3 mol/m2.s 5 سالوں کے دوران کل پرمیٹیڈ HF=1.25e-3 * 43800 molious * {{3}mly} غلط اس کا مطلب ہے مکمل فنا ہونا۔" خرابی: P نمایاں طور پر کم ہے۔ درست کیا گیا: 120'C پر PFA میں HF کے لیے P تقریباً 5 x 10-14 mol.m/m2.s.Pa ہے۔ پھر J=5e-14 * 5000 / 0.002=1.25e-7 mol/m² 5000 x 5000 سال سے زیادہ۔ 3600=19.7 mol/m2 HF مالیکیولر ویٹ 20 g/mol=394 g/m2 197 g HF 5 سالوں میں 0.5 m² پر میٹل کور کے ذریعے کھا جائے گا لہذا 0.05 بار کا ہدف p_HF 0.01 بار کے لیے بہت زیادہ ہے۔

ہیٹر لائف بمقابلہ زیادہ سے زیادہ HF جزوی دباؤ (2 ملی میٹر دیوار، 120 ڈگری)
HF پریشر، بارسسٹیڈی-ریاست پارمیشن کی شرح (g/m2/day) کور کورروشن کا وقت (گھنٹہ) کور کروزن کا وقت (سال) سروس لائف (سال، حفاظتی عنصر) تجویز کردہ 0.005 (5 ایم بار) 0.2–0.4 50,000–80,--1{0}{0}} mbar) 0.4–0.7 25,000–40،000 2.8–4.5 2.5–4 کم اہم کے لیے قابل قبول 0.02 0.8–1.4 12,000–20،000 1.4–2.3 1–2 معمولی 0.05 2–4 5,000–8،000 0.6–0.9 0.5–0.8 تجویز کردہ نہیں 0.10 4-8 2,500-4،000 0.3-0.5<0.5 Not recommended 0.20 8-15 1,200-2,000 0.14-0.23 0.1-0.2 No 0.50 20-40 400-800 0.05-0.09 0.05 No
قابل اجازت p_HF پر دیوار کی موٹائی کا اثر (5 سال کی زندگی کے لیے 120 ڈگری پر)
پی ایف اے دیوار کی موٹائی (ملی میٹر) زیادہ سے زیادہ p_HF (بار) 5 سال کی زندگی کے لیے تقابلی پارمیشن تبصرے
1.0 0.003-0.005 2.0 x بیس لائن بہت کم HF کی اجازت ہے 1.5 0.005-0.008 1.3× زیادہ تر ری ایکٹرز کے لیے مارجنل
2.0 0.008–0.012 1.0× عام صنعتی گریڈ 2.5 0.012–0.018 0.8× کچھ بہتری 3.0 0.015–0.022 0.67× بہتر، لیکن ناقابل عمل موٹی دیوار
اگر دیوار کی موٹائی 2 ملی میٹر سے 4 ملی میٹر تک بڑھائی جائے تو قابل اجازت p_HF 0.01 سے 0.02 بار تک بڑھ جاتا ہے۔ پھر بھی بہت کم ہے۔ موٹی دیواروں سے HF بخارات ختم نہیں ہوتے ہیں۔

ری ایکٹر ڈیزائن کے لیے عملی مضمرات
PFA ہیٹر 120 ڈگری پر HF جزوی دباؤ> 0.01 بار (10mbar) والے کسی بھی ری ایکٹر کے لیے طویل مدتی سروس کے لیے موزوں نہیں ہیں۔ HF کے بخارات کے ذرائع میں شامل ہیں:

اعلی درجہ حرارت پر آبی HF محلول (120 ڈگری 0.05 بار پر 10% HF سے زیادہ HF کا بخارات کا دباؤ)

حالت میں HF پیدا کرنے والے رد عمل (مثال کے طور پر فلورینیٹڈ مرکبات کا ہائیڈرولیسس)

p_HF=1 بار anhydrous HF (AHF) کے لیے کسی بھی درجہ حرارت پر > 0 ڈگری AHF بخارات میں کبھی بھی PFA ہیٹر استعمال نہ کریں۔

HF دخول اب بھی ایک مسئلہ ہے، لیکن یہ 10 mbar پر قابل کنٹرول ہے۔ ماہانہ موصل مزاحمت ٹیسٹ۔ اگر مزاحمت 100 MΩ سے کم ہو تو کور کو گھیر لیا جاتا ہے۔

تخفیف کے حربے
اگر HF بخارات کا دباؤ 0.01 بار سے زیادہ ہے:

کم ری ایکٹر کا درجہ حرارت: 120C سے 100C (Arrhenius) درجہ حرارت میں کمی کی وجہ سے پارمیشن میں 70٪ کمی۔ اسی طرح کی زندگی بھر کے لیے، قابل اجازت p_HF کو دوگنا کرکے 0.02 بار کیا جاتا ہے۔

کوارٹج ہیٹر استعمال کریں۔ کوارٹز HF کے لیے عملی طور پر ناقابل تسخیر ہے۔ پی ایف اے کی متعلقہ اشیاء اب بھی قابل استعمال ہیں تاہم حرارتی عنصر خود کوارٹز (زیادہ مہنگا) ہوسکتا ہے۔

بیرونی گردش: مائع کو بیرونی ہیٹ ایکسچینجر میں گرم کیا جاتا ہے (شیل-اور-پی ایف اے ٹیوب کے ساتھ ٹیوب) اور واپس آتا ہے۔ ہیٹر کبھی بھی بخارات کی جگہ کے ساتھ رابطے میں نہیں آتا ہے۔

جزوی دباؤ کو کم کرنے کے لیے HF بخارات کو N₂ کے ساتھ پتلا کریں (نائٹروجن صاف کریں)۔ A 10:1 dilution p_HF کو 0.1 بار سے 0.01 بار تک کم کرتا ہے۔

سیمپل فیلڈ
حل میں 5% HF کے ساتھ 120 ڈگری پر فلورو کیمیکل ری ایکٹر۔ p_HF=0.02 بار، حساب کیا گیا۔ پی ایف اے ہیٹر (2 ملی میٹر وال) 12-18 ماہ تک جاری رہا۔ پلانٹ نے N 2 اسپارج کو بخارات کی جگہ (500 L ری ایکٹر میں 20 L/min) لگایا جس نے p HF کو 0.008 بار تک کم کر دیا۔ ہیٹر تقریباً 4 سال تک رہتا ہے۔ ہیٹر کی تبدیلی میں 500/سال نائٹروجن لاگت 500/سال نائٹروجن لاگت 2,000/سال کی بچت ہوئی۔

نتیجہ: 5 سالہ PFA ہیٹر لائف کے لیے p_HF < 10 mbar درکار ہے
If a PFA heater is to be in service for 5 years at 120°C in HF vapour, the maximum partial pressure of HF allowed is 0.01 bar (10 mbar). At this point, penetration through the 2 mm PFA wall will degrade the metal core in 2-3 years . PFA heaters not suited for p_HF>0.02 بار، کوارٹج یا بیرونی ہیٹنگ استعمال کریں۔ p_HF 0.01–0.02 بار کے لیے 2–3 سال کی زندگی کو قبول کریں یا N₂ کو کم کریں۔ موصلی مزاحمت کو چیک کریں اور اگر 100 MΩ سے کم ہو تو تبدیل کریں۔ HF وانپ ڈرپوک ہے - تھوڑا سا بہت آگے جاتا ہے۔ "جزوی دباؤ کو کم رکھیں، یا اسپیئر ہیٹر رکھیں۔ PFA زندہ رہتا ہے۔ میٹل کور نہیں کرتا۔ ہیٹر کو تبدیل کریں یا بخارات کا انتظام کریں۔ آپ کا انتخاب۔