SO2吸收塔橡胶内衬层的改造(论文)

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1、1SO2 吸 收 塔 橡 胶 内 衬 层 的 改 造摘 要 分 析 SO2 吸 收 塔 橡 胶 内 衬 层 破 损 原 因 ， 采 用 丁 基 橡 胶 对 衬 层 破 损 处 进 行修 复 ， 再 利 用 玻 璃 纤 维 布 与 环 氧 树 脂 涂 覆 在 橡 胶 表 面 以 保 护 橡 胶 衬 层 ， 解 决 内 衬塔 内 衬 层 容 易 破 损 的 问 题 。关 键 词 SO2 吸 收 塔 橡 胶 内 衬 层一 、 概 述SO2 吸 收 塔 为 填 料 塔 ， 是 锦 纶 厂 己 内 酰 胺 车 间 羟 胺 岗 位 利 用 亚 硝 酸 铵 与 亚 硫 酸 氢铵 混 合 液 吸 收 二 氧

2、化 硫 生 成 羟 胺 二 磺 酸 盐 （ 以 下 简 称 二 盐 ） 的 装 置 。 如 图 1 所 示 ，它 由 三 段 填 料 层 及 塔 釜 组 成 。 每 段 填 料 层 主 要 包 括 填 料 支 撑 层 、 填 料 层 、 分 布 器层 三 部 分 。 塔 壁 衬 有 两 层 3mm 厚 的 丁 基 橡 胶 ， 以防 止 介 质 腐 蚀 塔 壁 。 主 要 技 术 参 数 见 表 1。经 发 现 最 低 段 填 料 层 塔 壁 穿 孔 泄 漏 ， 进 入 塔内 检 查 ， 发 现 塔 内 填 料 层 橡 胶 衬 层 存 在 大 量 月 牙形 割 缝 近 500 处 ， 分 布 器

3、 及 填 料 支 撑 板 处 大 部 分橡 胶 层 也 已 被 压 挤 破 裂 ， 而 且 有 些 割 痕 内 有 铁 锈渗 出 。 由 上 述 现 象 可 以 确 定 橡 胶 衬 层 已 完 全 被 损坏 ， 塔 壁 已 被 腐 蚀 。表 1 SO2 吸 收 塔 主 要 技 术 参 数 ： 图 1 SO2 吸 收 塔 示 意 图二 、 原 因 分 析经 过 初 步 分 析 认 为 塔 内 温 度 、 填 料 外 形 及 堆 放 方 式 、 衬 里 材 料 、 介 质 都 直 接 影响 了 橡 胶 衬 层 的 使 用 寿 命 。 根 据 塔 内 填 料 层 衬 胶 层 大 量 的 月 牙 形

4、割 缝 （ 图 2 所 示 ）、 分 布 器 及 填 料 支 撑 板 处 大 部 分 橡 胶 层 被 压 挤 破 裂 （ 图 3） 以 及 有 些 割 痕 内 有 铁工 作 压 力 常 压工 作 温 度 -5 5介 质 亚 铵 液 、 亚 硫 酸 氢 铵 、 SO2、 二 盐 液全 容 积 304m3腐 蚀 余 量 2mm填 料 全 高 13m塔 壁 材 料 Q235-B填 料 鲍 尔 环 （ 材 质 ： 0Cr18Ni12Mo2Ti）衬 里 材 料 预 硫 化 软 质 丁 基 橡 胶分 分 分 分 分分 分 分 分分 分分 分 分2锈 渗 出 塔 壁 的 现 象 ， 我 们 分 析 得 出

5、橡 胶 衬 层 被 损 坏 的 几 点 原 因 如 下 ：图2 衬 胶 层 上的 月 牙 形 割缝 图 3 衬 胶层 被 挤 压1、 衬 层 材 料 因 素塔 内 衬 里 层 材 料 为 预 硫 化 软 质 丁 基 橡 胶 ， 此 橡 胶 存 有 在 低 温 环 境 下 硫 化 速 度 慢 ，且 质 地 较 软 的 缺 点 。 由 于 在 二 氧 化 硫 吸 收 反 应 中 ， 工 作 温 度 为 -5 5 。 此 类橡 胶 在 工 作 温 度 低 的 塔 内 ， 硫 化 不 完 全 ， 起 不 到 保 护 塔 壁 的 作 用 。2、 填 料 因 素塔 内 三 段 填 料 层 的 填 料 材

6、料 为 0Cr18Ni12Mo2Ti，由 于 是 乱 堆 放 ， 在 相 互 的 压 挤 下 容 易 产 生 变 形 ， 出 现 如尖 锐 的 棱 角 等 不 规 则 形 状 （ 图 4） 。 而 且 塔 内 40 多 吨的 填 料 静 压 力 全 部 聚 集 在 填 料 支 撑 板 及 塔 壁 上 ， 对 未 硫化 完 全 且 软 的 衬 胶 层 产 生 相 当 大 的 压 力 ， 使 得 衬 胶 层 被压 挤 出 大 量 的 月 牙 形 割 缝 和 填 料 支 撑 板 下 面 的 衬 图 4 被 挤 压 后 的 填 料胶 被 压 挤 破 裂 。三 、 改 造 方 案 的 制 定SO2 吸

7、收 塔 内 衬 改 造 方 案 的 制 定 中 有 二 个 值 得 考 虑 的 问 题 ： 一 是 橡 胶 衬 层 大 面积 破 损 的 修 补 方 案 ； 二 是 橡 胶 衬 层 修 补 后 使 用 中 的 保 护 措 施 。1、 橡 胶 衬 层 缺 陷 处 修 复 方 案 制 定由 于 塔 内 橡 胶 衬 层 为 大 面 积 破 损 ， 所 以 最 为 直 接 的 修 补 方 式 为 将 原 衬 胶 层 全 部予 以 割 除 ， 然 后 再 重 新 对 塔 壁 进 行 衬 胶 。 但 此 方 案 却 存 在 两 个 问 题 ：（ 1） 由 于 橡 胶 衬 层 与 碳 钢 塔 壁 的 粘 合

8、 相 当 紧 密 ， 所 以 要 将 原 橡 胶 衬 层 整 体 剥 离塔 壁 相 当 困 难 ， 会 大 大 拖 延 施 工 进 度 。（ 2） 剥 离 损 坏 衬 层 的 同 时 也 会 破 坏 原 本 未 受 损 的 衬 层 ， 再 之 全 部 重 新 衬 补 的 费用 会 远 高 于 局 部 衬 补 ， 因 此 会 导 致 不 必 要 的 浪 费 。分 析 现 场 衬 层 的 破 损 情 况 、 施 工 质 量 保 证 及 施 工 工 期 的 要 求 ， 我 们 决 定 采 用 局部 衬 补 与 整 体 衬 补 相 结 合 的 方 式 进 行 施 工 。 即 先 使 用 小 块 的 丁

9、 基 胶 片 对 损 坏 较 严 重 处进 行 局 部 点 对 点 的 衬 补 ， 然 后 再 使 用 大 块 的 胶 板 对 塔 壁 进 行 一 次 全 面 衬 补 。 这 样 不 仅可 以 有 效 地 加 快 施 工 进 度 而 且 可 以 大 幅 度 的 减 少 丁 基 橡 胶 板 的 用 量 （ 可 节 约 丁 基 橡 胶3用 量 40%） ， 且 改 造 后 的 橡 胶 衬 层 亦 能 保 证 具 有 优 良 的 质 量 。2、 橡 胶 衬 层 保 护 方 案 制 定介 于 45 米 高 的 填 料 层 所 产 生 的 巨 大 的 静 压 力 ， 将 会 使 底 层 填 料 的 锐

10、边 对 塔 壁质 地 较 软 的 衬 胶 层 产 生 巨 大 的 割 裂 破 坏 作 用 ， 所 以 非 常 有 必 要 采 取 措 施 对 衬 胶 层 进 行保 护 。我 们 认 为 最 理 想 的 方 案 是 选 择 一 种 适 合 塔 内 手 工 作 业 ， 且 具 有 较 好 抗 腐 蚀 性 、固 化 后 具 有 较 高 硬 度 且 价 格 较 低 的 涂 料 覆 于 衬 层 表 面 ， 以 此 来 防 止 填 料 对 衬 层 的 破 坏 。最 终 我 们 选 定 了 环 氧 树 脂 配 合 玻 璃 纤 维 布 所 组 成 的 玻 璃 钢 衬 层 来 作 为 塔 内 衬 胶 层的 保

11、护 层 。 该 方 案 具 有 以 下 优 点 ：（ 1） 耐 腐 蚀 性 优 良 二 盐 介 质 对 其 不 腐 蚀 。（ 2） 机 械 强 度 高 高 硬 度 的 环 氧 树 脂 配 合 具 有 优 良 韧 性 的 玻 璃 纤 维 布 ， 组 成了 硬 度 很 高 但 又 具 有 优 良 韧 性 的 玻 璃 钢 材 质 。（ 3） 施 工 方 便 只 需 将 环 氧 树 脂 涂 刷 与 衬 胶 层 表 面 然 后 再 贴 上 玻 璃 布 ， 待 环氧 树 脂 完 全 固 化 后 ， 即 可 形 成 坚 硬 的 保 护 层 。（ 4） 成 本 低 廉 每 层 只 需 使 用 约 20 升 环

12、 氧 树 脂 ， 整 塔 环 氧 树 脂 保 护 层 的 制作 费 用 可 控 制 在 4000 元 以 内 。3、 材 料 的 选 择（ 一 ） 丁 基 橡 胶根据塔内衬层改造实际情况，需要一种质地稍软，便于对打磨后形成的凹凸不平的表面进行衬布处理，且对呈强酸的二盐介质有良好的耐酸性。最终我们经过对比选择了室温自硫化丁基橡(产品牌号为 90)。其原因在于该衬里技术在施工应用中，克服了以往衬胶技术( 衬硬质天然胶、氯丁胶 )的许多缺点,是一种优异的防腐橡胶。它具有以下优良性能：（ 1） 卓越的耐腐蚀性能 其耐化学腐蚀性远优于预硫化丁基胶和氯丁橡胶，能耐稀硝酸、铬酸，对非氧化性酸、碱、盐均具有良

13、好的抗蚀能力。（ 2） 施工性能优越 室温自硫化丁基橡胶衬里在衬胶施工时，胶板还未完全硫化，很软，且具有适宜的衬胶强度和可塑性，能适应各种形状和结构的设备衬胶施工，初粘性能好，保证了衬胶施工质量，这是其它胶板无法实现的。该胶板不需加热硫化，可在自然条件下自行硫化,施工工艺简单、方便，不受场地限制。（ 二 ） 环 氧 树 脂经 过 对 各 型 环 氧 树 脂 理 化 特 性 的 对 比 ， 我 们 最 终 选 择 通 用 型 E-44 环氧树脂。E-44 环氧树脂，产品牌号为 6101。特别适合制备环氧玻璃钢绝缘板及增强材料。该环氧树脂防腐能力较强，施工时对环境污染小。由于其粘度适中，作为手糊法

14、玻璃钢防腐衬里材4料尤为合适，是大型水泥槽、铁贮缸、槽车等的首选防腐材料。用 E-44 配以常温固化剂及活性稀释剂，就能以简便的手工操作使玻璃布牢固地粘贴在被衬材质的表面，形成环氧玻璃钢防腐层。特别适合本次的塔内操作，可有效降低施工难度，节约改造费用。且由于 E-44 环氧树脂中环氧值适中（平均环氧值为 44/100） ，所以在高低温下它都具有良好的机械强度。另一方面由于环氧树脂中所使用的固化剂、改性剂、稀释剂等添加物也会对环氧树脂固化后的物化特性产生很大的影响，所以也应根据实际工况经行认真考虑。根据塔内的特殊环境以及环氧树脂所需起到的抗破坏作用。我们在 E-44 内加入 50%的聚硫橡胶（提

15、高冲击强度和抗剥性能）和 10%的糠醛树脂（改进静弯曲性能，提高耐酸性能）作为改良剂。另外还加入了 15%丙酮和 5%的乙二胺分别作为稀释剂和固化剂。（ 三 ） 玻 璃 纤 维 布 ：因 为 低 温 环 境 下 环 氧 树 脂 的 硬 度 高 、 脆 性 大 ， 在 不 锈 钢 填 料 的 长 期 挤 压 下 易 产 生微 裂 纹 ， 随 着 裂 纹 的 扩 散 ， 可 能 会 导 致 局 部 剥 落 。 所 以 我 们 决 定 在 环 氧 树 脂 内 加 入 玻璃 纤 维 布 作 为 填 料 。 其 好 处 在 于 它 可 以 增 加 环 氧 树 脂 层 的 抗 拉 伸 强 度 ， 张 力

16、下的 抗 脱 离 强 度 以 及 抗 弯 强 度 ； 可 减 少 所 需 环 氧 树 脂 涂 层 的 厚 度 ， 以 节 约 成 本 。玻 璃 布 的 选 型 ：考 虑 到 二 盐 介 质 的 呈 强 酸 性 ， 所 以 选 择 了 具 有 较 强 耐 酸 碱 腐 蚀 能 力 的 中 碱 玻璃 纤 维 布 作 为 环 氧 树 脂 填 料 。 另 一 方 面 由 于 玻 璃 布 的 物 理 特 性 如 重 量 、 厚 度 和 断裂 强 度 等 是 由 经 纬 线 密 度 加 上 玻 璃 纤 维 结 构 决 定 的 。 所 以 玻 璃 布 选 型 时 需 对 其 加以 考 虑 。经 计 算 可 知 高 度 为 5m 的 乱 堆 不 锈 钢 鲍 尔 环 填 料 层 ， 会 在 填 料 层 底 部 鲍 尔 环 锐边 对 橡 胶 衬 层 产 生 约 0.827MP 的 切 割 压 力 。 假 设 我 们 使 用 的 是 直 径 为