Yes, a PFA heater can be used for heating molten urea at 130°C without significant hydrolysis of the fluoropolymer. PFA is highly resistant to urea (carbamide) and molten urea at 130°C. Urea is not a strong acid or base; it is a neutral organic compound. At 130°C, urea decomposes slowly to ammonia and isocyanic acid (HNCO), but these products are not aggressive to PFA. However, prolonged exposure (>5000 stundas) 130 grādos var izraisīt nelielu virsmas dzeltēšanu (ķēdes galu oksidēšanu), bet bez izmērāma svara zuduma vai plaisāšanas. PFA nepārtrauktas lietošanas temperatūra ir 200 grādi, kas ir krietni virs 130 grādiem. Galvenais risks nav ķīmisks uzbrukums, bet gan urīnvielas termiskā noārdīšanās (kaļķakmens veidošanās) uz sildītāja virsmas. Urīnviela var polimerizēties, veidojot biuretu un triuretu, ja to lokāli pārkarsē (virs 150 grādiem). PFA sildītājam jābūt konstruētam zemam vatu blīvumam (mazākam vai vienādam ar 3 W/cm²), lai izvairītos no lokālas pārkaršanas. Izkausētā urīnvielas lietošanai PFA ir lieliska materiāla izvēle; daudzās rūpnieciskajās urīnvielas kausēšanas iekārtās tiek izmantoti PFA{12}}kapsulēti sildītāji.
PFA ķīmiskā saderība ar urīnvielu un sadalīšanās produktiem
| Viela | Temperatūra ( grāds ) | PFA ķīmiskā izturība |
|---|---|---|
| Izkausēta urīnviela (tīra) | 130–150 | Lieliski (bez reakcijas) |
| Urīnvielas sadalīšanās produkti (amonjaks, HNCO) | 130–150 | Labs (amonjaks: skatīt 87. pantu – PFA rezistences<10% NH₃) |
| Biurets (urīnvielas dimērs) | 130–150 | Lielisks (ciets 130 grādos? var nogulsnēties) |
| Izociānskābe (HNCO) | 130–150 | HNCO var hidrolizēt līdz CO₂ + NH3; PFA pretojas |
| Cianūrskābe | 130–150 | Lieliski (vāja skābe) |
PFA termiskā stabilitāte pret urīnvielu
| Īpašums | PFA | Urīnviela (izkausēta) |
|---|---|---|
| Kušanas punkts | 305 grādi | 133 grādi |
| Nepārtrauktas lietošanas temp | 200 grādi | 130–150 grādi (sadalās virs 152 grādiem) |
| Sadalīšanās produkti | HF, COF₂ (virs 250 grādiem) | NH₃, HNCO, biurets |
PFA darbojas krietni zem noārdīšanās temperatūras. Karbamīds jāuztur zem 152 grādiem, lai izvairītos no ātras sadalīšanās. Sildītāja virsmas temperatūra jākontrolē, lai izvairītos no lokālas pārkaršanas.
Ieteicamais sildītāja dizains izkausētam urīnvielai
| Parametrs | Ieteikums | Iemesls |
|---|---|---|
| Maksimālais vatu blīvums | 2,5–3,0 W/cm² | Novērš lokālu urīnvielas pārkaršanu |
| PFA sienu biezums | 1,5–2,0 mm | Atbilstoši mehāniskai izturībai un caurlaidībai |
| Sensora atrašanās vieta | Uz sildītāja virsmas vai izkausētā urīnvielā | Kontrolējiet temperatūru uz mazāku vai vienādu ar 145 grādiem |
| Aizsardzība pret pārkaršanu | Iestatiet uz 155 grādiem | Izslēdz sildītāju, ja urīnvielas temperatūra pārsniedz 152 grādus |
| Konstrukcijas materiāls | PFA (apvalks), Incoloy (kodols) | Standarta |
| Uzstādīšana | Vertikāli, ar cirkulāciju | Izvairās no stagnējošas urīnvielas sadalīšanās |
Lauka piemērs
A fertilizer plant used a PFA heater to maintain molten urea at 130°C in a 5,000 L storage tank. The heater operated at 2.8 W/cm², 2 mm PFA wall, 6 kW. After 8 years, the heater was removed for inspection. The PFA had yellowed slightly but had no cracks, blisters, or weight loss. The insulation resistance was still >500 MΩ. Sildītājs tika uzstādīts no jauna. Rūpnīcas kopējais mūžs ir 15+ gadi. Galvenais bija uzturēt sildītāja virsmas temperatūru zem 150 grādiem, lai izvairītos no urīnvielas sadalīšanās nogulsnēm.
Iespējamās problēmas un to mazināšana
| Problēma | Cēlonis | Mīkstināšana |
|---|---|---|
| Biureta zvīņu veidošanās | Local overheating (>150 grādi) | Samaziniet vatu blīvumu, uzlabojiet plūsmu |
| Metāla serdes amonjaka korozija (pēc PFA pārkāpuma) | PFA plaisa ļauj NH₃ sasniegt Incoloy | Izmantojiet titāna serdi (izturīgs pret NH₃) |
| PFA dzeltēšana | Viegla oksidēšanās (kosmētiska) | Nav – neietekmē veiktspēju |
| Urīnvielas sadalīšanās | Heater surface >150 grādi | Uzstādiet pārkaršanas sensoru, ierobežojiet vatu blīvumu |
Salīdzinājums ar citiem materiāliem
| Materiāls | Izturība pret izkausētu urīnvielu 130 grādu temperatūrā | Izmaksas | Ieteicams? |
|---|---|---|---|
| PFA | Lieliski | Mērens | Jā |
| PTFE | Lieliski | Zemāks par PFA | Jā (bet PTFE ložņā) |
| PVDF | Slikti (urīnviela izraisa pietūkumu) | Zems | Nē |
| Nerūsējošais tērauds 316 | Pareizs (karbamīds var korodēt augstā temperatūrā) | Mērens | Margināls |
| Titāns | Lieliski | Augsts | Jā (pārmērīga) |
Secinājums: PFA ir lieliski piemērots kausēta urīnvielas karsēšanai 130 grādu temperatūrā
PFA sildītāju var izmantot, lai karsētu izkausētu urīnvielu 130 grādu temperatūrā bez hidrolīzes vai ķīmiskās noārdīšanās. PFA šajā temperatūrā iztur urīnvielu un tā sadalīšanās produktus (amonjaku, izociānskābi). Galvenais risks ir nevis PFA, bet gan pašam urīnvielai: lokāla pārkaršana virs 150 grādiem izraisa urīnvielas sadalīšanos un uz sildītāja virsmas veidojas biureta nogulsnes. Izstrādājiet sildītāju zemam vatu blīvumam (mazākam vai vienādam ar 3 W/cm²), izmantojiet aizsardzību pret pārkaršanu (iestatiet uz 155 grādiem) un nodrošiniet labu cirkulāciju. Ievērojot šos piesardzības pasākumus, PFA sildītājs var kalpot 10+ gadus, izmantojot kausētu urīnvielu. PFA dzeltēšana ir kosmētiska un neliecina par neveiksmi. Karbamīda kausēšanas iekārtas ir veiksmīgi izmantojušas PFA gadu desmitiem. Uzticieties materiālam. Skatieties vatu blīvumu. Turiet sildītāja virsmu vēsu. Jūsu urīnviela paliks tīra, jūsu sildītājs ilgs. PFA un urīnviela ir draugi. Izmantojiet tos kopā.
