Ar PTFE saugu šildyti organinius tirpiklius, tokius kaip acetonas ar toluenas?

Acetonas taip pat yra labai lakus ir degus. Toluenas išbrinks kai kuriuos polimerus. Šie tirpikliai turi būti kaitinami be reakcijos, nesugeriant ar nesuminkštinant kaitinimo medžiagos. PTFE paprastai laikomas chemiškai inertišku, bet kaip su organiniais tirpikliais? Ar saugu naudoti, ar yra paslėptų pavojų?

PTFE naudojamas naudojant tirpiklius,{0}}nes jis nesielgia kaip dauguma polimerų, susilietus su organiniais tirpikliais. Paviršius sukuriamas dėl labai didelės molekulinės masės ir glaudžiai sujungtos kristalinės anglies stuburo struktūros, kuri yra apsaugota fluoro atomais, atstumiančiais beveik visus įprastus tirpiklius. Acetonas, toluenas, izopropilo alkoholis (IPA), etanolis, metanolis, dichlormetanas, tetrahidrofuranas (THF), etilo acetatas, heksanas ir ksilenas nežymiai sąveikauja su PTFE. Šiose terpėse PTFE nebūna aptinkamo brinkimo, tirpimo ar minkštėjimo net kai kaitinama iki eksploatavimo ribos, skirtingai nei polipropilenas, polietilenas ar net kai kurie mažesnio kristališkumo fluoropolimerai (pvz., tam tikros klasės FEP arba PFA aukštesnėje temperatūroje). Esant žemesnei nei 200 laipsnių temperatūrai, molekulių prasiskverbimas per polimero matricą praktiškai nulinis. Ši ne-interaktyvi PTFE savybė yra viena iš naudingiausių PTFE savybių, todėl įkapsuliuotos PTFE kaitinimo plokštės puikiai tinka tiesioginiam arba netiesioginiam sąlyčiui su tirpiklio voniomis, kai atliekamos grįžtamojo šaldytuvo, distiliavimo, ekstrahavimo ar džiovinimo operacijos.

Pagrindinė saugos problema kaitinant organinius tirpiklius yra ne medžiagų suderinamumas, o pačių skysčių pobūdis: degumas, žema pliūpsnio temperatūra ir garų slėgis. Acetono pliūpsnio temperatūra yra –20 laipsnių, o virimo temperatūra – 56 laipsniai. Tolueno pliūpsnio temperatūra yra 4 laipsniai, o virimo temperatūra - 111 laipsnių. IPA pliūpsnio temperatūra yra 12 laipsnių. Kai susidaro garai, rizika pereina nuo reakcijos tarp tirpiklio ir šildytuvo prie uždegimo šaltinių, tokių kaip kibirkštys, karšti paviršiai, viršijantys savaiminio užsidegimo temperatūrą, arba statinė iškrova. PTFE inertiškumas reiškia, kad pati plokštė nebus katalizinio skilimo, išplovimo ar paviršiaus užsidegimo šaltinis. Be to, jo ne-akytos, žemos paviršiaus energijos savybės reiškia, kad išsiliejęs tirpiklis lengvai kaupiasi ir nuslenka, todėl sumažėja tikimybė, kad susikaupęs skystis susilies su elektriniais komponentais arba susidarys patvarios drėgnos zonos. Kita vertus, daug alternatyvių medžiagų sukelia problemų. Metaliniai šildytuvai (nerūdijantis plienas, titanas) gali būti atsparūs gryniems tirpikliams, tačiau esant vandens, rūgščių ar chloridų pėdsakams, greitai korozuojasi, išskirdami metalo jonus, kurie gali užteršti pasroviui vykstančias reakcijas. Polipropileno arba HDPE padėklai ir panardinamieji šildytuvai dažnai išsipučia arba suskaidomi aromatiniuose arba chlorintuose tirpikliuose, todėl atsiranda nuotėkio arba mechaninių gedimų. PTFE neturi visų šių problemų.

Saugus veikimas yra susijęs su proceso rizikos valdymu, o ne su šildytuvo medžiaga. Temperatūra turi būti tiksliai kontroliuojama. Naudokite PID valdiklį su nepriklausomu perkaitimo ribiniu jungikliu, nustatytu 10–20 laipsnių virš norimo nustatytos vertės, bet gerokai žemiau tirpiklio savaiminio užsidegimo temperatūros (~465 laipsniai acetonui, ~480 laipsnių toluenui). Geriausias grįžtamasis ryšys gaunamas iš termoporos arba Pt100 zondo, panardinto į skystį, kad būtų išvengta bėgančio įkaitimo, jei tirpiklio lygis sumažėtų arba staiga pradėtų virti. Atviroms talpykloms stipri vietinė ištraukiamoji ventiliacija, pageidautina traukos gaubtas arba žemyn nukreiptas stalas, palaikys garų koncentraciją žemiau apatinės sprogumo ribos. Uždarose arba pusiau uždarose sistemose apsvarstykite galimybę uždengti inertinėmis dujomis (azoto prapūtimu), kad išstumtumėte deguonį ir sumažintumėte degumą. Elektros gaubtai ir jungtys turi būti įvertinti pagal aplinką: atsparūs sprogimui (I klasė, 1 skyrius arba 1 zona), jei tikimasi, kad susikaups garai, arba bent jau sandarūs ir atsparūs korozijai, kad toleruotų atsitiktinius purslus. Reguliarūs vizualiniai patikrinimai nustato, kad į jungiamąsias dėžutes arba išilgai laido nepateko tirpiklio, nors tai mažai tikėtina, nes PTFE ne{17}}drėksta.

Praktinė organinės sintezės ir bandomojo masto apdorojimo patirtis rodo, kad tinkamai pagamintos PTFE kaitinimo plokštės po daugelio metų naudojimo su šiais tirpikliais nesuyra. Paviršiaus spalva gali pakisti dėl ilgalaikio tam tikrų teršalų (pvz., peroksido eteriuose) poveikio, tačiau tai neturi įtakos konstrukcijos vientisumui ar šiluminėms savybėms. Kaitinant tirpiklių mišinius su reaktyviais priedais (pvz., mineralinėmis rūgštimis valymo tirpaluose, organometaliniais junginiais Grignard sistemose), patikrinkite bendrą suderinamumą; priedas, o ne tirpiklis, gali kelti pavojų. Tačiau naudojant gryną arba tipišką organinį tirpiklį, PTFE neturi įtakos.

PTFE kaitinimo plokštės yra saugus ir patikimas organinių tirpiklių šildymo būdas. Reikia laikytis standartinių saugos priemonių, taikomų degiems skysčiams. Jie pašalina su medžiaga susijusias problemas, todėl chemikai ir inžinieriai gali daugiau dėmesio skirti proceso parametrams{2}}temperatūros temperatūroms, refliukso greičiui ir garų valdymui, o ne įrangos gedimui. Dėl šio lankstumo jie naudingi atliekant mokslinius tyrimus ir gaminant, kai tirpikliai naudojami reguliariai, pradedant universitetų laboratorijomis, atliekančiomis nedidelio masto distiliavimą, baigiant pramoniniais įrenginiais, kuriuose atliekama didelė -partinė ekstrakcija arba perkristalizacija.