濕法磷酸生產中防腐層的修復

閆彥平(云南三環中化化肥有限公司，云南 昆明 650100)

1 背景

濕法磷酸生產中主要的設備有反應槽、過濾機以及濃縮系統的真空設備，這些都是與磷酸介質直接接觸的，裝置經過長時間使用，襯里防腐層難免會發生損壞，磷酸腐蝕設備本體泄漏的情況，導致系統的不穩定，從而影響到裝置的開停車，制約磷酸生產。要想降低設備襯里防腐層的損壞程度，需要在防腐材料的選用、施工工藝及維護周期研究與探索。根據生產工況條件，防腐材料的特性及使用周期，對防腐襯里展開研究，選用合理、合適的防腐材料對內襯設備進行修復維護處理，同時進行周期性檢查，確保其使用效果，緩解設備腐蝕情況，穩定系統運行，確保磷酸裝置及系統的穩定[1]。

2 現狀描述

(1)濕法磷酸生產在萃取槽內進行，萃取槽分六個反應槽和三個消化槽，磷礦漿進入反應槽與硫酸混合發生反應，之后進入消化槽。萃取槽內礦漿與硫酸混合反應，其控制溫度在75～85 ℃，液固比在1.8～2.7:1，P2O5濃度在23%～27%。萃取槽采用鋼筋混凝土澆筑而成，內部防腐材料主要有耐酸橡膠板，δ=65 mm厚的浸漬石墨碳磚。底部和壁面采用先襯膠后砌碳磚的工藝，槽頂采用襯膠防腐方式。另萃取槽內還有氟化物、硫酸、固體顆粒、SiO2等雜物，這些化學物質的存在均會產生腐蝕性，腐蝕性與介質含量、原料磷礦漿質量的聯系非常緊密，磷礦品味越高其雜質越少。

萃取槽的運行周期為兩年，期間不間斷對槽頂膠板進行檢查。槽頂膠板主要有氣相物(泡沫)及氟化物、SiO2等結垢物附著，增大了膠板的垂直受力，膠板容易與混凝土本體脫離，出現鼓包、拉裂、脆化的情況，進而腐蝕混凝土基礎，影響萃取槽的穩定及安全。

(2)濕法磷酸生產中濃縮系統的設備為負壓設備，操作溫度90 ℃，絕壓17 kPa，其內部防腐材料需要耐腐蝕及負壓。磷酸裝置濃縮系統設備為鋼襯硫化膠板，硫化膠板較預硫化膠板脆、硬、韌性差。生產現場不具備真空硫化的條件，對于真空硫化膠板損壞的修復顯得較為困難，對于修復材料的選用，施工工藝控制顯得優為重要。

3 防腐層修復材料選用及施工

3.1 萃取槽槽頂防腐層材料選用及施工

(1)萃取槽槽頂防腐層經綜合考慮材料選用靖江王子B-5S膠板，其材質組成如表1所示。

物理性能如表2所示。

膠漿選用M1304膠漿化學組成如表3所示。

表3 化學性能

物理性能如表4所示。

表4 物理性能

(2)施工要求

槽頂混凝土表面按實際要求進行噴砂處理，以去掉表面上松脆、易剝落的水泥渣塊、泥灰以及其它雜物，表面殘余的濕度應低于4%，水泥表層應在粘貼膠板之前涂上一層約1mm左右厚的光潔導電找平層，便于膠板電火花的檢測。橡膠襯里需嚴格按照施工規范及要求進行，且每道施工工序需進行嚴格驗收，合格后方可進入下一道工序[2]。

(3)改進方向

萃取槽槽頂膠板損壞嚴重的主要是反應槽一、二區，針對這種情況考慮對槽頂的膠板采取保護措施。在萃取槽襯膠施工前，提前在反應一、二區槽頂打孔(槽頂打穿至槽內)，打孔的目的是穿拉板螺栓。由于反應一、二區膠板損壞嚴重，故在修復時對這兩個區槽頂采用襯兩層膠板的處理方式，襯膠結束后使用電火花檢測，膠板搭接邊采用KCH膠泥封邊處理。所有襯膠施工結束后，使用預先制作好的拉板(鋼襯硫化膠)及δ=3 mm四氟板對其進行吊頂處理。主要的目的是保護槽頂膠板，降低膠板的氣相腐蝕，同時消除附著物對膠板的垂直拉力，有效的保護膠板，延長膠板的使用壽命，保證了萃取槽的穩定及使用年限。施工效果圖如圖1所示。

圖1 施工效果圖

(4)效果驗證

萃取反應槽一、二區使用四氟板吊頂保護，運行兩年后檢查，較之前未進行保護的膠板受損點大大減小，膠板鼓包數量及面積減少50%左右，萃取槽防腐材料的選用、施工工藝選擇合理，施工質量得以保證，膠板保護措施有效。

3.2 真空設備膠板修復

濃縮系統真空設備內襯防腐材料為硫化膠板，膠板硫化需要在一定的溫度及壓力下進行。而在裝置生產現場無法達到硫化所需的溫度及壓力，加之現場殘留的余酸及結垢物，現場修復條件惡劣，大大增加了修復難度。真空設備內膠板損壞的修復方式不同于常壓設備膠板修復，需考慮負壓。磷酸裝置目前對其進行修復的方式有：

(1)對真空膠板破損點進行清理、清洗，去除損壞膠板，按照B-5S膠板的施工工藝進行局部襯膠，受負壓的影響，需在修復膠板表面使用乙烯基樹脂玻璃鱗片膠泥覆蓋，確保局部膠板不被負壓破壞，起到保護的作用[3]。乙烯基樹脂玻璃鱗片膠泥具有良好的粘接力、耐腐性及耐溫性(如果將原本的玻璃鱗片替換為石墨粉，制作膠泥將有利于提升乙烯基樹脂抗腐蝕性能。)能適應真空環境。但由于系統開停車時溫差較大，膠板與膠泥的膨脹系數不一致，膠泥表面會出現開裂滲酸的情況，檢修頻率較高。

(2)鑒于膠泥開裂的情況，將膠泥替換為石墨碳板，使用呋喃膠泥襯砌，此方案所需的施工時間長、保養時間較長，但其使用效果優于膠泥[4]。

(3)對于可拆卸的真空管道設備，在具備條件的情況，建議進行硫化工藝的修復處理。

總之，真空大型設備襯里修復，防腐材料要根據生產工況進行選用，同時需確保過程施工的質量，這是修復技術的關鍵，同時也是施工質量的保障，同樣還需有足夠的保養時間。現場修復新的工藝及材料有待進一步探討及研究。

4 防腐材料的探索

濕法磷酸生產裝置防腐材料的探索可以考慮采用聚偏氟乙烯防腐層這一方案，即直接噴涂聚偏氟乙烯防腐層，該防腐層厚度以8 mm為宜。聚偏氟乙烯的密度在1.75～1.78 g/cm3之間，脆化溫度為-62 ℃，玻璃化溫度是-39 ℃，熔點在170 ℃。這種材質支持焊接與噴涂兩種處理形式，耐化學性能良好，即便是在120 ℃環境下，也可以抵御不超過80%硫酸、40%氫氟酸等的腐蝕[5]。分析聚偏氟乙烯防腐層的優勢，首先建立防腐體系之后，和混凝土基體的處理效率同步，對比傳統形式的涂層襯膠，可有效節約處理時間。同時聚偏氟乙烯防腐層的耐沖擊性、機械強度比橡膠、涂層更強。

5 結語

綜上所述，濕法磷酸生產過程中，設備修復防腐材料得選用及施工非常重要，根據生產工況合理選擇修復材料，提升施工質量及工藝，有利于延長設備的使用期限，穩定系統，優化濕法磷酸生產效果與質量，為今后濕法磷酸設備的修復、優化、改進積累經驗。