探討硫酸裝置設(shè)備防腐材料的選擇

楊曉芬

摘 要：在生產(chǎn)硫酸的過程中，造成設(shè)備和管件材料腐蝕的原因有很多，嚴(yán)重威脅了硫酸裝置設(shè)備的正常運(yùn)行。主要介紹了硫酸裝置設(shè)備的防腐方法，并結(jié)合硫酸的實際生產(chǎn)情況提出了選擇主要設(shè)備防腐材料要考慮到的內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：硫酸裝置；防腐材料；硫酸介質(zhì)；腐蝕性

中圖分類號：TE986 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.08.116

在硫酸裝置工作時，會產(chǎn)生大量的酸性溶液、氣體、廢水和廢渣等，并且這些物質(zhì)的腐蝕性都比較強(qiáng)，極易對硫酸設(shè)備造成嚴(yán)重的破壞，不利于裝置的正常運(yùn)行，同時，也縮短了設(shè)備的檢修周期。要想徹底解決這些問題，不僅需要耗費(fèi)大量的人力、物力和財力，還會提高設(shè)備發(fā)生泄漏事故的概率，進(jìn)而導(dǎo)致成品和原料流失，不能有效保障產(chǎn)品的質(zhì)量，甚至由于處理方法不合理，會嚴(yán)重污染環(huán)境，直接威脅人們的生命財產(chǎn)安全。因此，分析硫酸裝置設(shè)備的防腐方法，合理選擇防腐材料，對硫酸裝置設(shè)備的安全、可靠運(yùn)行有非常重要的意義。

1 防腐方法

1.1 防腐材料的選擇原則

正確、合理地選擇設(shè)備材料是最重要的防腐方法。防腐蝕材料主要包括金屬材料和非金屬材料，在選擇防腐蝕材料時，一般需要考慮以下4點(diǎn)，即材料的性質(zhì)、壓力與溫度，產(chǎn)品的要求，材料的性價比，裝置的結(jié)構(gòu)和類型。

1.2 金屬材料的選擇

不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的硫酸，其腐蝕性質(zhì)也有較大的差異，在實際的生產(chǎn)過程中，金屬能阻礙濃硫酸的腐蝕，卻在稀硫酸下會被嚴(yán)重腐蝕，反之亦然。在生產(chǎn)硫酸的過程中，所選擇的材料會受到硫酸介質(zhì)的影響，材料的防腐能力并不是隨著其等級的提高而增強(qiáng)的。

1.3 非金屬材料的選擇

硫酸裝置內(nèi)酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化很大，溫度極高，會嚴(yán)重腐蝕碳鋼等金屬設(shè)備，所以，一般情況下，會使用鋼殼內(nèi)襯措施，比如利用焚燒爐內(nèi)的保溫磚和耐火磚降低外殼溫度，減輕高溫氧化的腐蝕度；干吸塔內(nèi)襯耐酸磚可以有效避免被硫酸腐蝕。如果介質(zhì)中含有氟，一般會使用碳磚或鉛襯石墨作為凈化設(shè)備。在生產(chǎn)內(nèi)襯結(jié)構(gòu)的過程中，由于熱脹冷縮和沖刷等作用，容易出現(xiàn)裂紋，導(dǎo)致介質(zhì)被泄漏，因此，在設(shè)計和制造內(nèi)襯結(jié)構(gòu)時，要保證其合理性。當(dāng)溫度在100 ℃以下時，w（H2SO4）<質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%的硫酸時，要使用環(huán)氧玻璃鋼設(shè)備，因為該設(shè)備有著較長的使用壽命和良好的機(jī)械性能；當(dāng)溫度達(dá)到200 ℃時，可選擇耐熱型玻璃鋼；當(dāng)溫度在65 ℃以下時，可選擇鋼襯橡膠結(jié)構(gòu)、聚氯乙烯材料等，這樣也能取得較好的防腐效果。

2 主要設(shè)備防腐材料的選擇

2.1 沸騰爐

在選擇沸騰爐防腐材料時，因為原料（硫精礦、硫鐵礦等）和反應(yīng)物的腐蝕性不強(qiáng)，要選擇低合金鋼和碳鋼作為設(shè)備殼體材料。在鋼殼內(nèi)襯耐火磚或保溫磚后，能夠防止因受到高溫影響而出現(xiàn)的氧化變形。為了避免露點(diǎn)被腐蝕，爐體外要有保溫層，以保證在殼體生產(chǎn)過程中露點(diǎn)的溫度低于壁溫。如果加料斗與明火、原料接觸的比較頻繁，在高溫下就會變形，所以，要選擇耐熱鋼。風(fēng)帽是沸騰爐中的一個重要部件，它必須耐高溫、耐磨損，并且布?xì)庖鶆颍苊馄浔欢氯榱颂岣唢L(fēng)帽的工作性能，要使用耐熱的低碳高鉻鑄鐵件。另外，也可將風(fēng)帽頭做成耐熱鑄件，在耐火燒注料中使用部分碳鋼，這樣不僅省錢，也便于更換。硫化氫焚燒爐和硫磺焚燒爐與之相類似，區(qū)別在于當(dāng)燃燒溫度過高時，要合理選擇相應(yīng)的耐火材料等級。

2.2 轉(zhuǎn)化器和換熱器

轉(zhuǎn)化器殼體要使用低合金鋼，內(nèi)件一般為低鉻鑄鐵，隔板為304不銹鋼，將保溫磚襯在高溫處，并且將保溫層設(shè)在外殼。選用這些材料，能夠滿足設(shè)備工作的需求。隨著裝置規(guī)模的擴(kuò)大，會逐漸凸顯該轉(zhuǎn)化器的局限性，比如催化劑會受到高溫氧化的銹屑污染，部分殼體在高溫下容易出現(xiàn)變形，導(dǎo)致保溫磚脫落，設(shè)備也會隨之變形。因此，一般使用S30409不銹鋼作為轉(zhuǎn)化器的內(nèi)件材料和殼體。該材料有較好的耐熱抗氧化性能，雖然費(fèi)用較高，但是，后期不需要進(jìn)行大量的檢修工作，整體性價比較好。當(dāng)換熱器介質(zhì)溫度過高后，低合金鋼和碳鋼就難以滿足工作需求，進(jìn)而引發(fā)氧化腐蝕、爆管等問題。如果熱換管材料為滲鋁鋼時，能耐溫度達(dá)1 000 ℃，就會極大地降低腐蝕率。

2.3 凈化工序的設(shè)備

凈化工序設(shè)備一般選用玻璃鋼制成，當(dāng)然也可選擇鋼襯橡膠、聚氯乙烯和增強(qiáng)聚丙烯等，要根據(jù)介質(zhì)狀況選擇。另外，也可使用鋼和鉛襯耐酸轉(zhuǎn)，因為介質(zhì)有較強(qiáng)的腐蝕性，一般使用多種耐腐材料聯(lián)合貼襯，如果介質(zhì)中還有氟，還應(yīng)添加石墨磚和碳磚。但是，襯磚容易在震動和外力的作用下開裂，鉛板會嚴(yán)重污染環(huán)境，危害人們的健康。

2.4 成品工序的槽罐

由于成品工序的槽罐內(nèi)硫酸溫度和質(zhì)量分?jǐn)?shù)都很穩(wěn)定，所以，可直接使用碳鋼。對于正常盛裝液以上部分，要考慮腐蝕裕量，酸性氣體揮發(fā)到空氣中能吸收水分，對設(shè)備造成較強(qiáng)的腐蝕，嚴(yán)重影響設(shè)備的工作質(zhì)量。

3 結(jié)束語

總之，硫酸裝置設(shè)備在我國已經(jīng)運(yùn)行了幾十年，材料選擇方面的經(jīng)驗也越來越多，但是，在很多時候在選擇材料時還會存在誤區(qū)。因此，要繼續(xù)研究材料的選擇方式，改善其中存在的缺陷，保證硫酸裝置設(shè)備能夠更加安全、可靠地運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：白潔〕