探討硫酸裝置設備防腐材料的選擇

楊曉芬

摘 要：在生產硫酸的過程中，造成設備和管件材料腐蝕的原因有很多，嚴重威脅了硫酸裝置設備的正常運行。主要介紹了硫酸裝置設備的防腐方法，并結合硫酸的實際生產情況提出了選擇主要設備防腐材料要考慮到的內容。

關鍵詞：硫酸裝置；防腐材料；硫酸介質；腐蝕性

中圖分類號：TE986 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.08.116

在硫酸裝置工作時，會產生大量的酸性溶液、氣體、廢水和廢渣等，并且這些物質的腐蝕性都比較強，極易對硫酸設備造成嚴重的破壞，不利于裝置的正常運行，同時，也縮短了設備的檢修周期。要想徹底解決這些問題，不僅需要耗費大量的人力、物力和財力，還會提高設備發生泄漏事故的概率，進而導致成品和原料流失，不能有效保障產品的質量，甚至由于處理方法不合理，會嚴重污染環境，直接威脅人們的生命財產安全。因此，分析硫酸裝置設備的防腐方法，合理選擇防腐材料，對硫酸裝置設備的安全、可靠運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，即材料的性質、壓力與溫度，產品的要求，材料的性價比，裝置的結構和類型。

1.2 金屬材料的選擇

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

1.3 非金屬材料的選擇

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

2 主要設備防腐材料的選擇

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）和反應物的腐蝕性不強，要選擇低合金鋼和碳鋼作為設備殼體材料。在鋼殼內襯耐火磚或保溫磚后，能夠防止因受到高溫影響而出現的氧化變形。為了避免露點被腐蝕，爐體外要有保溫層，以保證在殼體生產過程中露點的溫度低于壁溫。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，并且布氣要均勻，避免其被堵塞。為了提高風帽的工作性能，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，區別在于當燃燒溫度過高時，要合理選擇相應的耐火材料等級。

2.2 轉化器和換熱器

轉化器殼體要使用低合金鋼，內件一般為低鉻鑄鐵，隔板為304不銹鋼，將保溫磚襯在高溫處，并且將保溫層設在外殼。選用這些材料，能夠滿足設備工作的需求。隨著裝置規模的擴大，會逐漸凸顯該轉化器的局限性，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變形，導致保溫磚脫落，設備也會隨之變形。因此，一般使用S30409不銹鋼作為轉化器的內件材料和殼體。該材料有較好的耐熱抗氧化性能，雖然費用較高，但是，后期不需要進行大量的檢修工作，整體性價比較好。當換熱器介質溫度過高后，低合金鋼和碳鋼就難以滿足工作需求，進而引發氧化腐蝕、爆管等問題。如果熱換管材料為滲鋁鋼時，能耐溫度達1 000 ℃，就會極大地降低腐蝕率。

2.3 凈化工序的設備

凈化工序設備一般選用玻璃鋼制成，當然也可選擇鋼襯橡膠、聚氯乙烯和增強聚丙烯等，要根據介質狀況選擇。另外，也可使用鋼和鉛襯耐酸轉，因為介質有較強的腐蝕性，一般使用多種耐腐材料聯合貼襯，如果介質中還有氟，還應添加石墨磚和碳磚。但是，襯磚容易在震動和外力的作用下開裂，鉛板會嚴重污染環境，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硫酸溫度和質量分數都很穩定，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，酸性氣體揮發到空氣中能吸收水分，對設備造成較強的腐蝕，嚴重影響設備的工作質量。

3 結束語

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

參考文獻

[1]黃曉文.硫酸裝置脫硫尾氣煙囪防腐技術的應用[J].硫酸工業，2014（02）：41-44.

[2]閆羊羊.現代新型防腐材料在化工設備中的應用研究[J].民營科技，2014（07）：66.

〔編輯：白潔〕