氯碱工业防腐蚀国外简况

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1、氯碱工业防腐蚀国外简况锦西化工研 究院氯碱规 划组一、前二山口术者有义务力图经济地解决本企 业 的各种腐蚀 问题。腐蚀 是金 属在周 围介质的化学、电化学作用下所引起的一种破坏,本质上 它是一个自发过 程。在化工厂中它是普遍存在又不 能忽视的问题。特别是氯碱工厂,终 年处 在酸、碱介质中,因此腐蚀严重造成设备、管道的跑、冒、滴、漏,不但原材料受损失而且污染环境,影响工 人 的健康和安全,对仪表、自控都不能得以自由。因此腐蚀 问题不仅经济上受损失,而且影响新技术新工艺的实现。人们虽然不 能杜绝腐蚀现象的发生,但可以通 过某些办法减轻或 防止它。化工生产的发展过程也是一个与腐蚀作斗争的过程。对防腐

2、的研究,美国、比利时、英国等很早就开始进行。投资、科研、业务机构等发展都很快。美国每年投资费用3 0亿美元,相当于化学 工业 设备投资的十 分之一。在许多高等院校、研究机关都设腐蚀与防护 的科研人员。如印度在中央电化 学 研 究 所,国立金 属研究所、大学等都设有防腐研 究 专业。7 2年4月在英国曼彻斯特大学的科学技术研究所设立了腐蚀与防护中心,对学生进行腐蚀科学教育、对产业界提供技术顾问。在一些 工业发达 的国家都设专 门学会定期召开腐蚀与防护技术会议及国际金 属腐蚀会议。各国商业 界设 立 了许多防腐蚀公司,出售防腐蚀商品、商 品技术承包防腐蚀 设计与施工,提供各种类型 的耐腐蚀材料。防

3、腐技二、国外防腐技术的发展与应用1.非金 属材料的应用目前氯碱系统所用材质以金属结构材料居多,但寻求非金属 代替金 属在工业发达 国家是 一普遍趋势。最 近1 5一2 0年间非金属材料设备,特别是合成塑料的应用量每年都有增加。广泛应 用 的有聚氯乙烯、聚丙烯、ABS、氯化聚醚、氟塑料以及玻璃钢等。用以制作储槽、塔器、排 气 筒、管道、阀门等。在加工技术、产品规格与利 用方面最近都有较快进步。盐水的输送普遍 采用硬PVC塑料管代替钢衬胶。德国早 在1 9 30年已将硬PVC用于化工 设备;日本 有的 工 厂已采用硬PVC塑料制作氯气冷却塔、水 银电槽的槽头和槽尾,甚至还提出整个电槽可以全部采用硬

4、PV C塑料。美国有些工厂在硬P VC塑料管外壁缠包预先经过酚 醛 树脂浸渍的玻璃布护层,以增加 塑料管的 强度。苏联有许多工厂 用石棉酚醛塑料管输送 湿氯气其使用情况良好,一般可用十年以上。高密度的聚乙烯管既 防腐又便宜,维护也容易,其应用正在扩大中。聚 丙烯制品的寿命在10 0以下 时长于PV C,电槽、储槽、管道等皆可用。号称塑料之王 的氟塑料目前在氯碱 中应用尚不普遍,其衬里技术也未过关,成功 的例午不多。四氟换热器传热面积可 达6 5 0米2/朱”,允许操作压力4一8大气压,正在研制中。 各种 塑料用于化工 防腐皆有广阔前景。i国外对玻璃钢(玻璃纤维增强塑料FRP)的 兴趣较大,发展

5、 很快,由于它集中了玻 璃纤 维与合成树脂的优点,以重 量轻(铝的号,碳 钢的会),耐腐蚀,易于成型机械化等特点引人注目。早在三十年代美 国就 开始了这方面的研究,接着英国也发展起来,苏、法、西德于工9 5。年后开始着手。日本发 展最 晚,19 5 4年才由美国引人 专利技术而发展。化工防腐应 用最 早 的一个玻璃钢 制 品在美 国已经使用二 十多年。目前各国专 门生产玻璃钢贮槽、管件工厂在美国有1 8个,西德9个,英国4个,法、日约1一2个。玻璃钢的生产成本不断下降,其发展和应用很快,日本 曾发表一个全增强 塑料储槽和钢储槽的经济比较如下表所示:全增强塑料 贮槽与钢储槽的 经济比较日元/米2

6、材料费一一一_费 品- 一_用 种储槽(缠绕法)手铺法 和喷射法俐衬PVC钢衬橡胶不锈钢本体费外表涂装费内表 处理费单位:保温费合计130 001300 01 4 00 014 0 0 05 0050 050 0 025 00130 006 0 0 01 400 014 00 01650 0由上 表 可见玻璃钢的使用在经济上是完全可行的。在氯气工厂中F R P威信日益 增高,特别是 用于 配管。如6 2 年德意志氯化物 电解厂使用衬胶里,两年 后 业已严重腐蚀,增设FRP配管代替衬胶,7年后几 乎无腐蚀现象,只有管内表面被激烈漂白,估计可用1 5年。最近这个工 厂又增设 了FRP氯化物洗净塔。

7、6 2年美国有个工厂已应用直径为 5 0 3 5。毫米全长约一 公里的FR P管,输送中性或碱性 饱和盐水(pH“1 1,8 0 )及 淡盐水,操作压力5.5公斤 / 厘米2。当酸、碱、氯蒸汽共存时其材质的选定极其困难,使用FRP也可 以帮助解决一些问题,特别是用 于 一些储槽,国外已有 较多例。日本于六 六年制了8 0米”的 漂 白剂 贮槽,使用四年半以后 完好无损。美国l 。米”全玻璃钢盐酸 大贮槽存3 0%盐酸,日制中3 400x5 0 0 0全玻 璃钢贮槽用于 贮存次氯酸钠 以及中2.1米,每节高3米共1 0米的盐酸洗涤塔,全玻璃钢盐酸、硫酸混合器(附搅拌器)小1 0叹x一0叹使用 于

8、1 4 0180OF。对于 电解槽,美、日皆有应用。用 于槽车耐蚀、质轻、可用来输送漂白剂、盐酸、次氯酸钠和硫酸。据日本报导聚醋玻璃纤维增强塑料泵是有前途的泵之 一,但目前尚未用于氯碱。国外把FRP作为防腐蚀 的强有力武器,它在大型设备,管道方面有取 代塑料之势。而 且逐渐取 代 了塑料衬里。FRP工 业已经走上 了标准化、规范化。美国塑料协会已专门成立 了耐腐蚀 玻璃钢分会,每年组织年会,发表研究论文与报告,该 分 会 自6 2年组织、草拟了耐蚀玻璃钢的施 工规范与标准规范,并于6 9年1 1月正式由美国政府标准局承认,宣布为政府规范,发布全 国,并为此 正订出玻璃钢制品防火规范及卫 生规

9、定。甚至美国某公司还定出 了缠绕法 生 产 的玻 璃一59一钢贮槽按不低子巧年使用寿命来作为设计依据。玻璃钢在氯碱工业中的应用正在扩大,其理论研究也日受重视。在氯碱厂与腐蚀长期的斗争中,能立于不败之 地 的另一非金属材质目前可以说是石墨。特别是不透性石 墨 目前还是唯一 既耐腐蚀又具有良好的导热性的非金属材料,国外已有三十年的制造和使用经验。最初只用于盐酸工业,取得了满意的效果,工业发达的国家都已广泛应用了这种材质。用 以制造化工设备主要是热交热器。美、英、日本以列管式热交换器为主,苏则以压型石墨管制造列管式换热器,民主德国则发展了板室式石墨热交器。块式的新结构近十几年的论文、专利也增多。盐酸

10、、六六六生产系统已发展为成套的石墨设备,国外许多厂家都是以成套石 墨设备供应。如合成盐酸,无水氯化氢及六六六生产中的全套石墨 设备,美国42年就用氯化氢石墨合成炉,法、英、德、日和阿联也在近二十年中先后采用石墨制氯 化 氢合成炉。日本目前在合成氯化氢生产中采用石墨炉的比重已达9 5% 以上。法国制造的氯化氢合成吸 收装置最为紧凑,该公司6 2年开始成套供应。这种盐酸生产装置即在 一个设备中同时完成氯化氢的合成、吸收及冷却三单元化工操作。日本也出现了氯化氢的合成吸收与解析合一 的石墨设备。至于其它非金属材料如玻璃、陶瓷等也都得到了相应的发展。2.传统工艺的发展及新 技术的采用防腐的另一 手 段则

11、是采用衬里与表面处理技术,发挥了各种材质的不 同优点。应用历史最久的是天然橡胶衬里,以后发展了各种合成橡胶衬里,继砖板衬里后又 研究 了预应力衬里及各种树脂衬里。国外精盐水系统设备如盐水贮槽、中和设备、砂滤器、盐酸贮槽、盐水阀门、盐水高位槽以及淡盐水脱氯塔等还仍 洽用碳钢内衬橡胶防护的。日本有些工厂 的精盐水储槽是采用碳钢内涂环氧树脂的。流回 电槽的连接管开始采用耐碱的聚 丙烯衬里,衬里和涂层一般使用年限均较长。近几年技术的发展,玻璃衬里 也开始了工业应用,因为它 表面清洁、光滑,对化学成 品无粘着性,它将成为主要防腐材质之贮存、输送 浓碱等的储槽及泵等设备用环氧树脂衬里比用铅、玻璃、胶等经济

12、而且具有耐久性。对玻璃钢衬里也引起了广泛重视,原因是耐腐蚀性好。价格便宜、施工方便。氟塑料衬里也己有开端,但应用不多。对于大型 石墨衬里解决了高温膨胀龟裂的问题,国外搪玻璃、微晶玻璃、爆炸法金属衬里、金属陶瓷粉末喷涂等新工艺新材料也在不断扩大,在氯碱工业上的应用也不会太远了。随着工业大气的污染,氯碱厂房建筑物经常受湿氯气、碱雾、汞蒸气等作用,防腐也被提到日程上来,一般设防锈保护膜是有效的。为 此,国外以合成树脂为基础 的涂料工 业逐渐取代了天然树脂的油漆工业,其品种发展很快,以环氧防腐涂料、聚氨基 甲酸醋涂料比较显著。另外为减少大量的溶剂消耗和减轻公害,对水溶性无溶剂漆、固体粉末漆等进行了大量

13、的工作。为简化施工,减轻繁重 的表面准备,发展了代锈底漆,为厂房防腐打开了方便之门。对于 混凝土制设备及地 面 的防腐,国外也做了一定的工作。如:有一种由糠醛和二苯胺 制成耐酸、高强度粘合剂,再用之与粗集料(砂与安山岩)配制成 聚合物混 凝土,其在腐蚀介质和溶剂中(H:SO4.NaOH.甲苯、苯)具有高度化学稳定性,这种混凝土可以用来电解厂房的防腐,也可以用来铺电解厂房地面。国外还研究采用防氯 的涂层 以保护钢筋混凝土免受氯空气混合物腐蚀。日本德山曹达公司 于6 0年建哥立弓电解工段,厂房为钢筋混凝土构筑,墙壁采用乙烯基涂层防护,安装电槽的地面和柱子采用环氧涂料保护,天窗为硬脂树脂玻纹板。电化

14、学保护技术在国外已成为一种商品技术。氯碱厂中阴极保护用于盐水与碱液系统也 比较成熟。如日本曾在 温度1 00,. l 6%浓碱碳钢设备,以镍为辅助电极,阴极电流密度为 2 4安/ 米2的条件下进行阴极保护。苏联也曾在3 0% 6 0%碱液中试用阴极保护,则钢的腐蚀率可减少9 8.6% 一10 0%。阳极保护正在探索以求扩大其应 用范围。关于缓蚀剂的应用 国外较多,品种达 几千种,每年都有大量缓蚀剂专利公布,石 油工业为 主要用户。氯碱工业正在逐步研究采用如盐酸对铝一6 55的防腐,采用2一甲基铝 为缓蚀剂很有效。3.氧碱厂中基 础材质碳钢的发展伴随着大工业的发展,新型耐蚀材质不断涌现,但人 们

15、仍然没有忽视对 碳钢的 研究。化学工业 的发展,要求其结构材料能适应高温、高压、强腐蚀性的工作条件,国外已普遍应 用普低钢,发展趋势大体是多元微量钢种。对高温强腐蚀介质基本上还是立足于铬镍基高合金钢或镍基合金,产量 和品种都在一 不断增长。氯碱厂中碳钢消费量最大者为碱系统。如碱液泵通常采用镍或蒙乃尔合金制壳体和叶轮,碱冷却设备也用镍或不锈钢制管壳式换热 器,碱液贮罐则用不锈钢或衬里制成。日本有的工厂采用碳钢制罐体以耐碱涂层保护。对于 固碱蒸发器列管常用镍管,一般可用七年,蒸发器本体多用低镍合金制。美、英、法、西德、意、日、奥等国一些工厂均已采用镍制蒸发器的连续浓缩流程。苏联研究了在6 0i60

16、oC含NaC IO3的NaOH溶液中不锈钢、碳钢、镍合金的耐蚀性,认为含镍2 0一30% 的合金 钢,对含NaCIO3的高温、高浓NaO H溶液其浓缩设备第一段采用X1 8HIOT材料,第二段采用X2 3H2 8M3T,OX2 3H2 8H3八3T较适 当。19 6 9年资本主义国家镍总消费量为36.6万 吨,其中韵 %用 于不锈钢。由于镍的用量猛增,导致了镍面临世界之不足,使它成为限制使用 的金 属,这种情况促使全世界的研究导向发展低镍合金钢,寻找含镍少或不含镍的钢在特殊的应用中能抗腐蚀。铬钢就是应此 目的而产生 的,铬钢设备在9 0450下受抑制剂的作用而 纯化,抑制剂为碱液 中的氯酸钠。根据美国研究 结 果含2 528%Cr的钢在4 2 %NaOH溶液,1 2 0时年腐蚀率为0.0 6毫米。可以代替镍而用 于蒸发器。也可以在钢管上镀Ni (厚210 0叻,其在NaOH蒸发器中的耐蚀与使用寿命比一般碳钢高1 0倍。苏联认为镀镍碳钢可用作氯气压缩机各部件,在湿度为0.0 0 07%的干燥氯气及空气中1 50 下稳定,腐蚀速度0.2 6毫

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