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    常見化工防腐設備選擇與使用

      發布時間:2015/11/11 14:43:15    點擊:294    此文由 鋼襯塑儲罐 塑料儲罐:www.kellyfrankson.com提供 編輯:偉龍

    常見化工防腐設備選擇與使用

    1 前言

    化工過程涉及眾多腐蝕性介質, 介質組成千變萬化, 設備使用工況條件變化多端, 屬于典型的強腐蝕性環境?;ぴO備防腐性能優劣顯得尤為重要, 因為它關系到能否正常安全生產

    。眾所周知, 化工生產從原料到產品, 大都有一定的毒害性或易燃易爆性, 如果設備選擇不當, 發生腐蝕引起泄漏, 輕則停工停產, 造成一定的經濟損失, 重則有可能引起災難性的安全事故?;ぴO備防腐性能關鍵在于材質。設備材質分為金屬與非金屬兩大類。金屬類主要包括碳鋼(含鑄鐵)、不銹鋼、有色金屬及其合金. 非金屬類主要包括玻璃、搪瓷、石墨、玻璃鋼、塑料等。選擇防腐設備, 首先要根據介質的腐蝕性、設備使用的工況條件與產品的衛生等級要求, 初步確定防腐材質, 其次根據工藝要求設備結構形狀、型號規格、來源、價格、檢修方便與否等因素, 綜合考慮最終確定合適的設備。

    各類化工設備設計手冊上給出了眾多材質牌號, 有的還詳細出給了化學組成, 長篇累犢, 令許多化工技術人員眼花繚亂, 無所適從, 原因是現代專業分工越來越細, 標準設備越來越多(包括企業標準設備), 可以直接購入使用, 而基本上不必設計加工非標設備, 鑒于此, 除了設備設計與制造專業的技術人員外, 人們更加關心整體設備材質類型及使用要求, 而對設備各零部件的材質牌號及加工制造工藝不甚關心。

    在可供選擇的各種材質標準設備非常多的情況下, 如何選擇既能滿足技術上可靠經濟上合理的材質, 是廣大化工科技人員急盼解決的問題。筆者結合自己的工作經驗, 圍繞材質, 對常見化工設備進行述評, 以饗讀者。

    2 金屬設備.

    1 碳鋼

    碳鋼是以鐵為主要元素, 含碳量一般在2% 以下[ ]的鐵碳合金的統稱, 是品種最多、用量最大、用途最廣的材料。各種碳鋼耐腐蝕性基本相似, 其中低碳鋼和灰鑄鐵在耐腐蝕領域中應用最多。碳鋼在中性水、堿性溶液、各類氣體、液態金屬、有機液體等環境中的耐腐蝕性良好121。碳鋼機械加工性能與物理性能優良, 適宜加工制造各種類型設備, 例如反應器類、容器類、換熱器類、塔器類、除塵器類、泵類等。

    碳鋼的資源豐富, 價格低廉, 而且即使在腐蝕較嚴重的環境中, 還可以采取噴涂或襯裝防腐材料等防護措施加以利用, 所以是首選的設備材料。在對衛生級別要求不高的普通化工產品生產裝置中, 例如農藥的生產裝置, 建議盡量選擇碳鋼設備。

    2. 2 不銹鋼

    不銹鋼是含鉻12 % 以上或同時含鎳的鋼種的通稱。種類很多, 常用的有鉻不銹鋼(含鉻12% 或更高) 和鉻鎳不銹鋼(含鉻18% 和鎳9% ) 兩類l3], 后者在防腐領域應用最多。不銹鋼對大氣、水、強氧化性酸(硝酸)、有機酸、有機化合物、堿、鹽、中性溶液和多種氣體都有良好耐蝕性。在酸性介質中耐腐蝕性能特高的不銹鋼特稱耐酸不銹鋼。不銹鋼具有較優良的機械加工性能, 外表經拋光處理美觀漂亮, 無需涂刷防腐涂料, 適宜加工制造各種類型設備。不銹鋼設備在化工相關行業中應用極廣, 尤其是在衛生級別要求很高的醫藥與化妝品生產中。不銹鋼價格較貴, 影響它普遍地取代碳鋼。

    2.3 其它金屬

    鋁與欽在化工上時常用到。鋁和鋁合金在大氣、水及PH 4. 5 8.5 的溶液和其它氧化環境中都有良好耐腐蝕性, 耐有機酸和溶劑的腐蝕[21。欽和欽合金具有優異的耐腐蝕性能, 能耐大氣、海水、各種氯化物和次氯酸鹽、濕氯、氧化性酸(包括發煙硝酸)、有機酸、堿等的腐蝕。鋁, 由于無毒, 腐蝕產物無色, 比重小, 強度高, 價格較低, 通常用于制造盛裝產品的儲槽(); ,抗腐蝕疲勞的性能很強, 強度/ 重量比很高, 但價格昂貴, 常用于制造高效率的板式換熱器。

    3 非金屬設備

    3.1 玻璃與搪玻璃

    玻璃是以二氧化硅為主要成分的硅酸鹽川熔化或鍛燒的制品, 品種很多, 用在化工過程中的品種為高硼玻璃。搪玻璃又稱搪瓷, 是由玻璃質釉涂敷在碳鋼表面經多次高溫搪燒, 使玻璃質釉密著于鋼胎表面而成l4]。

    玻璃具有很高的耐腐蝕性, 除了氫氟酸和含氟的一些其它物質以及熱濃的磷酸、強堿液外, 幾乎能耐所有介質, 包括熱濃硝酸、硫酸、鹽酸、王水、鹽溶液、有機溶劑等。

    玻璃除了優異的耐腐蝕性外, 還有幾項突出的優點, 那就是透明性、不粘性、化學穩定性與阻隔性。透明性使得在設備內部發生的狀況一目了然. 不粘性使設備容易清洗, 化學穩定性與阻隔性, 使得它不易發生化學變化, 也不易被滲透, 對介質具有優良的保鮮性能。

    玻璃的主要缺點是: 強度低、熱膨脹系數較大, 因而受機械碰撞容易破碎, 驟熱驟冷則會炸裂; 制造和加工困難, 不能制造大型設備。

    玻璃常用于制造實驗室儀器與小型反應器、儲存容器、換熱器等設備, 搪玻璃兼具碳鋼的高強度與玻璃的耐腐蝕性, 常見的搪玻璃設備有反應器、儲罐容器、換熱器(碟片式、套筒式) 和蒸餾容器等。

    玻璃與搪玻璃使用溫度一般在20 ℃ 以下, 在用作傳熱設備時注意嚴防冷熱介質溫差過大(超過140 ), 并在加熱或冷卻時緩慢進行。玻璃設備適宜在較低壓力下使用, 搪玻璃設備耐壓相對較高, 但由于密封問題, 一般不超過1.OMPa。

    玻璃設備因制造困難, 價格較貴, 甚至貴于不銹鋼, 但透明, 漂亮, 外表免刷防腐涂料。搪玻璃設備價格與不銹鋼相當。玻璃與搪玻璃設備廣泛用在酸性介質的化工生產中, 在醫藥工業應用也較多, 尤其是玻璃設備在公斤級規模的醫藥生產上更是普遍。

    3. 2 石皿

    石墨是由焦炭在高溫燒結而成的, 具有微孔, 孔隙率高達20 % 30 %。常用酚醛或糠醉樹脂浸漬, 使其在微孔中固化, 得到不透性石墨, 一般耐熱在180 ℃ 以下, 宜在較低壓力下使用。石墨是有名的惰性材料, 對絕大多數腐蝕環境都有優良的耐蝕性, 包括沸點的鹽酸、稀硫酸、氫氟酸、磷酸、堿液(酚醛樹脂浸漬除外)、有機溶劑等, 只有強氧化性介質如硝酸、濃硫酸、

    澳和氟等能破壞它I2]。

    石墨更接近金屬的性能, 它是非金屬中唯一具有高熱導率的材料, 導熱系數比碳鋼大兩倍多, 常用于制造換熱器(列管式、塊孔式)。但由于抗拉強度低, 脆性較大, 石墨設備常以碳鋼作外殼, 以防碰損。

    3.3 玻璃鋼與塑料

    玻璃鋼是以玻璃纖維或玻璃布增強的樹脂基復合材料, 在樹脂基體中加入苯乙烯和固化劑等, 涂布于玻璃纖維或玻璃布上, 經固化成形而得。常用的樹脂基體有不飽和聚醋樹脂、酚醛樹脂和環氧樹脂等. 玻璃鋼使用溫度一般不超過150 ℃ 。

    塑料是以合成的高分子化合物為基本成分, 在加工__________過程中可塑制成型, 而產品最后能保持形狀不變的材料。種類很多, 在化工設備上使用最多的是熱塑性工程塑料聚丙烯與硬聚氯乙烯。聚丙烯使用溫度一般不超過1 10 120 , 硬聚氯乙烯不超過60 6℃ 。

    塑料與玻璃鋼耐腐蝕性能優良, 除強氧化性酸和一些有機溶劑外, 可耐酸、堿、鹽、氣體、水等介質的腐蝕。塑料與玻璃鋼還具有質輕、易加工、價格低等優點。塑料強度較低, 通常用于制造在較低溫度壓力下使用的小型容器、塔器類設備。玻璃鋼質地堅硬, 機械強度可與鋼鐵相比, 但由于導熱性差及大型設備法蘭密封不良, 通常用干制造常溫常壓下使用的水槽等儲存容器, 以及通風風管等。

    3. 4 其它

    金屬與非金屬的復合材料兼具金屬的高強度和非金屬的耐腐蝕性。通常將非金屬防腐材料, 例如塑料、玻璃鋼、橡膠、膠泥、涂料等, 附著在接觸腐蝕性介質的金屬表面。實際上, 上述搪玻璃設備與石墨換熱器都可視作是金屬與非金屬的復合材料。

    此外, 常見的是耐腐蝕性最強, 有塑料王美譽的聚四氟乙烯塑料與碳鋼復合, 復合工藝有噴涂法和襯裝法。噴涂法即便多次噴涂, 難免存在針孔、砂眼, 不適合用在強腐蝕性環境.

    襯裝是預先加工好薄層襯里, 再通過翻邊、法蘭固定等手段貼附在碳鋼表面, 襯裝的設備多為在常壓、正壓下使用的儲罐形容器。復合材料設備或限于非金屬自身的性質, 或限于加工工藝, 一般外笨拙, 價格較貴。

    4 結語

    一般地, 金屬具有機械強度高, 加工性能與傳熱性能及耐熱性能優良等優點, 適宜制造各類設備, 適用壓力、溫度范圍較寬, 但防腐蝕性能不如非金屬, 尤其是在酸性環境中; 非金屬普遍耐腐蝕性能優良, 但強度較低, 傳熱性能(石墨除外) 及耐熱性能較差, 適用溫度、壓力范圍較窄, 適宜制造常溫常壓與或較低溫度壓力下使用的容器類設備。在選擇具體設備時, 應在滿足防腐要求的前提下, 結合工作壓力、溫度及價格等因素綜合考慮。一種材質不能抵抗所有介質的腐蝕, 而一種介質可以有多種防腐材料可供選擇, 因而在同一套生產裝置中出現多種材質的設備屬于正常。在化工生產上, 化學介質經常不單純是某一種介質, 有可能是多種介質組成的混合介質, 而這些混合介質的腐蝕性有可能強于其中任一單組分介質。在這種復雜介質環境下使用的設備, 建議通過試驗考察候選材質的防腐性能。設備防腐性能固然與材質有關, 但也與加工制造質量和使用條件有關。選購設備應盡量選擇有資質的設備生產企業, 并在設備驗收時重點考查檢測手段、檢測方法與試驗條件。在設備使用時, 應嚴格遵守規定的使用溫度與使用壓力, 對于在冷熱交替、酸堿交替等復雜工況環境下使用的設備, 應定期檢查, 發現問題, 及時檢修或更換。

    Tags:防腐設備

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