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防腐蚀橡胶衬里在磷酸装置中的应用

来源: | 发布日期:2021-05-20

防腐蚀橡胶衬里,是为防止设备或构件金属本体的腐蚀、磨蚀,根据需要将橡胶板用粘接剂粘贴在设备的壁或者构件表面所形成的防护层。接下来听听上海富铠浅析防腐蚀橡胶衬里在磷酸装置中的应用。

1.1.磷酸生产系统中的腐蚀

热法的生产方法有两种一热法和湿法。

热法磷酸是以元素磷为原料并经氧化、水化等反应而制得。产品浓度变化范围为75-115% H3PO4。其中磷酸浓度在105%以上的称为过磷酸(即多磷酸)。一般商品磷酸浓度为75-85%.

湿法磷酸是用硫酸与磷矿反应生成硫酸钙和磷酸,再过滤除去难溶的硫酸钙和酸中其他固体 物质而得到滤酸(30-45%P2Og),然后将滤酸浓缩为商品浓磷酸(50-54%P2Og)。将 浓磷酸进一步浓缩脱水则可制的得湿法过磷酸(68-72%P2O)。

在磷酸生产工艺过程中,热法磷酸涉及高温而极大加剧了设备的腐蚀,湿法磷酸中的杂质会 加剧酸的腐蚀性和磨蚀性。因而,磷酸生产装置处于十分苛刻的腐蚀环境。

1.1热法磷酸生产系统

工艺流程以元素磷为原料生产磷酸的主要反应如下:

防腐蚀橡胶衬里在磷酸装置中的应用

在燃烧塔中,黄磷经雾化后与空气混合燃烧生成P,Os,然后进入水化塔进行水化和吸收而 制得磷酸,废气送入洗涤器回收酸雾后排放入空气中。磷在燃烧时会产生高温,因此燃烧塔 外部须喷淋冷却水,吸收塔内喷入冷循环酸以求降温并减轻设备的腐蚀程度。

燃烧塔和水化塔可以和二为一一燃烧水化塔,使燃烧和水化两个反应在同一塔中分步进 行。

主要腐蚀设备热法磷酸装置中的主要腐蚀设备有:燃烧塔、水化塔、燃烧水化塔、洗涤器、 板式换热器、风机和泵等。

1.2湿法磷酸生产系统

工艺流程用硫酸分解磷矿时,生成磷酸溶液和硫酸钙结晶,其主要化学反应如下:

防腐蚀橡胶衬里在磷酸装置中的应用

根据硫酸钙的水合结晶形态,可将湿法磷酸生产系统区分为二水法和半水法流程。目前虽然 也有由这两种基本方法组合而成的其他方法,但仍以二水法流程使用较为广泛。

磷矿粉、回流磷酸和硫酸在反应槽的一定部位加入。槽内反应温度为70-80。C,磷酸浓度 为26-32%P2Og,制得含二水硫酸钙的反应料浆,经过滤即可得到所系需浓度的产品酸。 半水法流程是将反应槽温度控制在90-96。C,磷酸浓度为26-32%P2Og,制得含半水石膏的料浆,过滤分离得到产品酸。

主要腐蚀设备湿法磷酸装置中的主要设备有反应槽(萃取槽)、过滤机和料浆泵。工作介 质中含有30-45%P2Os,2-4%SO2,1-2%F,0.0-0.05%CI,以及Fe3+、Al*和Mg2+ 等杂质。反应料浆中含有固体35-45%.

1.3湿法磷酸浓缩系统

二水法和半水法制得的磷酸浓度较低,虽然可以在某些磷酸盐肥料生产中使用,但是,对于 大多数用

途来说,采用蒸发除去部分水分进行浓缩处理而达到商品磷酸浓度(50-54%P2Og)才会 有合理的商

品附加值。

防腐蚀橡胶衬里在磷酸装置中的应用

工艺流程在浓缩装置中,借助循环泵将大量循环酸送到加热器内,用蒸汽间接加热后进入 闪蒸室,在真空下闪急蒸发,除去水分以得到所需浓度的磷酸。目前广泛采用的蒸汽间接加热、强制循环真空浓缩的工艺流程。

2.磷酸装置设备防腐材料概述

在磷酸及磷肥生产设备中所采用的衬里材料几乎都是防腐蚀橡胶衬里,只在个别部分(因为 有氢氟酸存在)需另加衬砖(通常是碳砖)。所采用的橡胶衬里必须承受设备里的多种负荷。 主要包含有:化学负荷、温度(包括渗透和/或扩散负荷)、以及机械负荷(磨损、真空等)。由 于各种负荷会在设备中不同的部位出现,因此,如选用品种单一的橡胶衬里就很难在所有的 部位都达到理想的防腐效果。很明显,我们需要根据不同部位的负荷参数选择不同的橡胶衬 里。通常采用的橡胶衬里有如下几种:

2.1天然硬橡胶衬里

根据硫化后分子间交联的程度,天然橡胶(NR)或聚异戊二烯橡胶(IR)可分为软橡胶和 硬橡胶。一般人们认为,硬橡胶衬里可适合于各种目的。它们的耐化学腐蚀性能和耐温性能 可满足各种要求,而软橡胶则具有抗磨损性能好的优越性。

2.2天然软橡胶衬里

基于天然橡胶(或聚异戊二烯)的软橡胶衬里有极好的抗磨损性能,而其抗化学腐蚀性能却经 常满足不了需要。

2.3丁基橡胶衬里

基于丁基橡胶(IR)、氯化丁基橡胶(CIIR)或溴化丁基橡胶(BIIR)的丁基橡胶衬里可 以被硫化成软橡胶,其硫化后的耐化学腐蚀和耐磨损性能和由天然橡胶制成的硬橡胶衬里相 当,其耐高温性能和抗磨损性能也很好,但其耐温性能略次于硬橡胶的衬里。此外,它们可 非常好地阻止如水、酸性气体和氧气等的渗透。除了硬橡胶衬里外,丁基橡胶衬里是用于磷酸装置的尤为重要的防腐蚀材料。

2.4氯丁橡胶

氯丁橡胶(CR)也可被硫化成具有良好抗化学腐蚀性能的软橡胶,其耐油性能很好。在许 多情祝下氯丁橡胶在磷酸装置中的用途与丁基胶的相似,但其对卤化和氧化介质的防腐性能 不如丁基橡胶,其抗渗透能力也远低于丁基橡胶,因此它们对有些装置不适用。

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