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[原创] 盐水精制电解食盐水氯气氯化氢次氯酸次氯酸盐漂白粉氯乙烯电石碱浓缩(高温碱熔融碱)等氯碱工业领域的防腐

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[复制链接] 只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2011-03-16
— 本帖被 欧阳 执行提前操作(2023-09-03) —

盐水精制、电解食盐水、氯气冷却干燥、氯化氢、次氯酸、次氯酸盐、漂白粉、氯乙烯、电石、碱浓缩(高温碱、熔融碱)等氯碱工业领域的腐蚀与防护

      氯碱行业是一个大行业,也是树脂防腐使用较为集中的重防腐终端市场。成都八院在这一块的设计方案应该是国内最多的了。这个帖子我简要得总结一下氯碱行业的树脂防腐方案。
    什么是氯碱行业,其典型的腐蚀介质都有哪些?
    电解食盐溶液生产烧碱、氢气、氯气和氯产品,这就是氯碱行业,所有涉及到这里面的原料、中间体、半成品以及成品,都有强烈的腐蚀性,在电解过程中,由于输入了大量的电流,因此杂散电流腐蚀尤为严重。
    氯碱行业主要腐蚀介质有:盐水和电解槽内介质、湿氯气和无机酸、氧化物、碱液。
    目前行业中常见的耐蚀结构材料有碳钢、铸钢、奥氏体不锈钢、超纯铁素体不锈钢、镍和高镍合金、铜、钛等金属材料;石墨、聚氯乙烯、玻璃钢、衬胶等非金属材料。树脂防腐属于里面聚氯乙烯(热塑性衬里)、玻璃钢这一块。
    氯碱行业主要腐蚀部位及其对应策略?
    首先是盐水腐蚀。
    钢铁材料不能直接用盐水系统的设备,因为金属在盐水中的腐蚀为氧的去极化腐蚀,很快就生锈了。国内盐水系统设备如化盐设备、高位槽、配水槽、管线等多采用衬胶防护、玻璃钢防护,基本上满足了生产的需要。沉降器也可以衬环氧玻璃钢或环氧煤沥青。这里面盐水泵的预热器的腐蚀程度最高,因为热的盐水产生的杂散电流非常要命,所以现在有些氯碱厂就直接一次性投资(钛金属)大点,避免预热器产生这些后患。(杂散电流,详细解释点:离开正常通道的漏电电流。漏出来的部分与大地绝缘不良处接触,就会把碳钢等金属部位腐蚀掉。常用防止杂散电流腐蚀的方法:绝缘做得更到位些、额外附加短电装置、冰儿美女妹妹的牺牲阳极保护阴极的方法)。
   电解槽中的原料和产品都是具有严重腐蚀性的,无论是隔膜电解槽,还是水银电解槽,其槽壁的腐蚀都非常严重,尤其是长期的液面接触界面处,腐蚀尤为严重;槽底部接触的原料和产品的温度更高,浓度更大,都是碱性很强的溶液长期浸渍腐蚀;槽顶部的盖子主要是高温气相腐蚀,比较多的是高温高浓度的湿氯气腐蚀。国内现在设计院所(八院主要方案也是如此)出来的方案:衬胶、花岗岩砖板内衬、重防腐玻璃钢、玻璃钢缠绕热塑性聚氯乙烯内衬PVC/FRP。这些事常用的方法,相对来说也是目前设计院所拿得出来的性价比较高的方案,要想使用寿命更长,可以采用钛金属材料来做,只是这种材料目前受限于昂贵的价格,甲方全部使用钛金属的还是凤毛麟角。
   其次是氯气。
   氯气腐蚀是一个大的范围:高温湿氯气、干氯气、含氯浓硫酸、高温盐酸、浓盐酸以及有机氯等产品。湿氯气的腐蚀实际上就是盐酸和次氯酸的腐蚀。温度低于80度的湿氯气可以采用双酚A型乙烯基酯树脂内衬的FRP管道;温度再低的话,直接采用更易加工成本更低的PVC管道即可;温度接近100度,乃至100以上,短时间(一般30min以内)达到120度以上的湿氯气,则需要采用酚醛型乙烯基酯树脂内衬的管道,温度特高时,甚至需要采用高交联密度型乙烯基酯树脂。还是一个道理,钛金属或合金是更好的材料,但也是成本居高不下的问题。但近些年来,很多厂家在高温关键部位越来越多得采用这种昂贵的钛合金了,一者也是设计院所在这些年采用其他材料,多少都出过些事故,心里没有底了,又不和乙烯基酯树脂材料厂家研发人员深入交流,就干净省事点,不要担责任写特种合金了。当然热塑性的氟塑料以及涂层、氯桥酸型的不饱和树脂也可用于湿氯气环境,但受限于很多因素,所以目前在实际工程标书方案中出现并不多。
   第三是浓碱、高温碱
   加热把碱液中水分蒸发掉,形成高温浓碱,这期间的含氯稀碱液原料、含氯浓碱液中间产品和高温浓碱液都是具有腐蚀性的,尤其是高温浓碱,腐蚀非常可怕,80度以上浓碱腐蚀性非常强。目前低温的稀碱液以及低温的浓碱液,性价比最高的方案还是衬胶、玻璃钢、PVC/FRP。40-80度的高温浓碱的防腐方案是目前争论最多的地方,PVC/FRP,还是直接乙烯基的玻璃钢,两者都有优缺点。目前主流的这个行业的设备厂家多有两种做法:温度稍低时,一般60度以下采用PVC/FRP的较多,70度上下的采用乙烯基的整体FRP就多。不同厂家的乙烯基树脂,酯键含量是不同的,没有选择对牌号,没有选择耐碱性更好的厂家,都是最终出事故的最多原因,应该是目前为止,低酯键含量的双酚A型乙烯基酯树脂玻璃钢是目前大多数下游氯碱行业FRP设备厂家的首先材料。接近100度沸腾的浓碱,也有使用前面谈到的乙烯基树脂的,但是不论是谁家的树脂,最终的使用寿命都不长(一般长期接近沸腾,2年时间肯定就要修缮了),这时候设计院所以及甲方更容易接受的是和熔融高温碱腐蚀一样使用的镍、铬等特种合金,例如浓效蒸发器、加热管这些设备更多是采用这些成本高,但防腐寿命质量更有把握的合金材料。
   先写这么多,日后有时间把这个氯碱行业做得较好的FRP设备厂家告诉大家,大家可以多和那些真正的内行高手多多交流!

[ 此帖被欧阳在2023-09-03 09:57重新编辑 ]
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只看该作者 沙发  发表于: 2011-03-16

整理汇编帖子在第三页,24楼开始!朋友们也可直接从24楼开始看!

[ 此帖被欧阳在2012-08-25 18:11重新编辑 ]
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只看该作者 板凳  发表于: 2011-03-16
欧阳 兄可以做一个专辑,然后出书了。学习了

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只看该作者 地板  发表于: 2011-03-16
抬举欧阳了,只是个人兴趣喜欢多和朋友交流,不同渠道多学习,适时喜欢总结,说白了,就像我爱人说的一样,就是喜欢“瞎白忽”罢了,拿不上台面的,只能在论坛里面娱乐娱乐众位坛友罢了!
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只看该作者 4楼 发表于: 2011-09-03
引用第2楼hiatc于2011-03-16 15:00发表的  :
欧阳 兄可以做一个专辑,然后出书了。学习了



欧阳确实有此念头。
思路是有的,但付之于行动,需要花费的时间精力是太大了,尤其是业余时间估计全部要占掉了。
欧阳/老毒物
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只看该作者 5楼 发表于: 2011-09-03
重新整理一篇帖子,欧阳对其里面的树脂防腐更熟悉,如有需要,我再详细解释其中PVC-FRP,PP-FRP,FRP,砖板内衬等的详细做法和在各工艺段的优缺点和适用性,以及遇到一些特殊情况下的FRP制作的注意点和树脂选材的注意点。

                                        浅析树脂防腐方案在氯碱行业的应用
   氯碱在国内可以说是一个非常大的行业,涉及面非常广。食盐电解制烧碱、氢气、氯气、盐酸及其它产品,都是氯碱行业相关产业链,其生产工艺中腐蚀源非常多,也是目前国内防腐行业较难搞定的一个领域。氯碱生产环境复杂,其各工艺段的物料都具强腐蚀性,其中,湿氯气具有很强的氧化作用,能腐蚀绝大多数金属和非金属材料,在输送、干燥、液化过程中,都需要特别措施和材料来对应,湿氯气的腐蚀控制是氯碱行业防腐工程的重中之重。
氯碱行业的湿腐蚀主要表现的形态有:孔腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀、杂散电流腐蚀丝状腐蚀等。按生产工艺中不同的腐蚀介质可简要归纳如下:A 盐水腐蚀,可参见我的帖子http://www.51fangfu.com/read-htm-tid-6243-ds-1-page-e.html#a;B 氯气腐蚀,多为湿氯气,也可参见以上帖子;
C 酸类腐蚀,主要是硫酸、盐酸、次氯酸这三类;
D 浓碱和高温碱,也可参见以上帖子;
E 尾气腐蚀,主要是氯气、氯化氢气体,硫酸气体及碱雾等尾气为主的腐蚀;
F 杂散电流腐蚀,可参见http://www.51fangfu.com/read-htm-tid-6243-ds-1-page-e.html#a
针对以上六大类腐蚀,如何选材?我简要说一些,有机防腐材料我侧重一点,毕竟我对金属防腐材料还是一个门外汉。先谈一些以下原则:1)考虑防腐材料,不可仅考虑常温下的对介质的耐受性,需要考虑高温下对介质的耐受性,并且需要考虑具体工艺段的其他诸如压力、耐磨和载荷等其他因素;2)考虑材料的加工性能和耐老化性能,更要考虑日后的修复等其他便捷性;3)成本和性价比更要考虑。
在氯碱行业,目前行业中常见的耐蚀结构材料有
1) 金属材料,有碳钢、铸钢、奥氏体不锈钢、超纯铁素体不锈钢、镍和高镍合金、铜、钛等金属材料。
氯碱工艺段中采用到金属材料的有:高温湿氯气的洗涤和冷却装置(可选钛金属,当然部分也在用树脂防腐之耐高温FRP)、盐水系统和管线(碳钢衬橡胶或刷防腐涂料或衬FRP)、浓碱及高温碱(镍铬不锈钢或镍及其合金)、有氧气和水存在的工艺段都可用钛金属(如电解槽盖、氯气总管、氯气洗涤塔、氯气冷却器、离子膜电解槽的阳极液循环和淡盐水脱氯系统,但需要考虑性价比)、硫酸(可选哈氏合金,但有其他性价比更高的)、
2) 石墨、陶瓷、玻璃、搪瓷
非金属材料中的陶瓷、玻璃、搪瓷等材料,现在应用逐渐减少,有的已被其他材料完全取代。目前酚醛树脂浸渍的石墨材料还在用,主要用于合成盐酸、盐酸脱吸装置、PVC 合成工艺的冷却器等。
3)橡胶
橡胶有较好的物理机械性能和耐蚀性能, 除强氧化剂、有机溶剂、浓硫酸、硝酸和铬酸外,对大多数无机酸、有机酸及各种盐类、醇类都是耐腐蚀的,但耐温性较差。在氯碱化工中,橡胶主要用作防腐蚀衬里和垫片等材料。在氯碱化工中,设备以钢衬硬橡胶居多,主要在盐水系统。
4)塑料
应用于氯碱工业的耐腐蚀塑料有聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、氟塑料等,其中,聚氯乙烯是使用最多和最广的一类,具有优良的耐腐蚀能力,能抗稀硝酸、浓硫酸、氯气等强氧化剂的氧化,耐酸、碱、盐的腐蚀,常用来制作管道、塔器、储罐、冷却器等,特别是聚氯乙烯管道和设备。
需要特别提到的是FRP-PVC,它是通过外缠玻璃钢加强,解决了聚氯乙烯强度太低、容易变形的问题,较大地提高了耐高温性能,应用越来越多了。
5) 玻璃钢
发展迅速的有机防腐,是树脂防腐方法之一。在氯碱工业中,主要用作衬里、增强层(聚氯乙烯、聚丙烯设备、管道的外部包复)和整体结构,湿氯气管道、盐酸储槽等也有较多运用。国内很多氯碱厂都用耐高温玻璃钢制作氯气洗涤塔,用PVC-FRP制作氯气干燥塔、氯气除水雾器、氯水储槽。玻璃钢具有价格较低, 耐腐蚀性能强, 施工方便等优点,其应用范围必将被进一步拓宽。
6) 涂料
    最廉价的,较多的是氯磺化聚乙烯和过氯乙烯漆,但仅用于房、构筑物、设备和管线等设施外表面。
总体上可以基本上归纳如下:
盐水系统:碳钢衬PTFE或PVDF、碳钢衬橡胶、PVC-FRP、PP-FRP等;有时还会和阴极保护配合一起用。
碱系统:钛、镍等合金、碳钢衬PTFE等;
湿氯气,氯水 次氯酸钠系统:碳钢衬橡胶、碳钢衬PTFE或PVDF、PVC-FRP、FRP(主要标准双酚A型乙烯基酯树脂和耐高温酚醛环氧乙烯基酯树脂)。
尾气系统:防腐涂料、FRP、PVC、PP等。
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只看该作者 6楼 发表于: 2011-09-03
很好,学习了!
未来是属于我的

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只看该作者 7楼 发表于: 2012-07-20
这个帖子,已经没多少人关注了,其实氯、次氯酸、氯碱这个领域,采用树脂防腐是相当普遍的,也是树脂防腐主要应用的终端行业。

《树脂重防腐》一书,自2011年四月份开始写作以来,已经一年多了,目前已经进入具体应用领域的介绍。

这周前半周在南通办公,晚上时间比较充裕,把这个领域的树脂防腐总结了些许文字。期待各位一起讨论。


下面我就这个行业的树脂防腐的应用先写个提纲,大家按照这个思路去讨论,期待看到有价值的回帖,而不是search来的文字。
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只看该作者 8楼 发表于: 2012-07-20
10.2.3.1.2 氯、氯碱和电石行业
10.2.3.1.2.1 腐蚀源与防腐选材概述

   氯碱工业是由电解食盐水制备氢氧化钠、氯气和氢气工业以及氯乙烯单体聚合成聚氯乙烯工业的两大部分组成。
   目前电解食盐水的工艺工序大致为:盐水、电解、氯处理和碱浓缩。由电石CaC2水解制备乙炔,再经氯化氢加成氯乙烯,或直接采用平衡氧氯化法由乙烯和氯气加成为二氯乙烷,再催化裂解为氯乙烯和氯化氢。
   氯碱行业的湿腐蚀主要表现的形态有:电化学腐蚀、孔腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀、杂散电流腐蚀丝状腐蚀等。
   以上制造工艺会涉及到如下腐蚀源和腐蚀介质:
   1电石法工艺中会涉及到电石渣、电石泥、氢氧化钙等;
   2平衡氧氯化法会涉及到二氯乙烷、氯化氢、乙烯、氧气、氮气、水等;
   3食盐水溶液腐蚀;
   4食盐水电解过程杂散电流腐蚀;
   5氯处理工序中氯、湿氯腐蚀;
   6碱浓缩工序中高温熔融碱腐蚀;
   7尾气腐蚀,主要是氯气、氯化氢气体、硫酸气体及碱雾等尾气的腐蚀。
   氯、氯碱和电石行业的主要耐蚀选材有如下几类:
   1碳钢、铸铁、钛、铜、奥氏体不锈钢、超纯铁素体不锈钢、哈氏合金、镍和高镍合金等金属防腐蚀材料;
   2硬质PVC塑料、氟塑料、玻璃钢、玻璃鳞片胶泥、砖板衬里等树脂防腐材料;
   3衬胶防腐材料;
   4石墨、陶瓷、玻璃、搪瓷;
   5涂料。
10.2.3.1.2.2 电解食盐水制备氯气、烧碱的各个环节的腐蚀与防腐
   (1)食盐水溶液的腐蚀
   (2)电解食盐水过程的腐蚀与防腐
   (3)氯气处理工序设备腐蚀与防腐
   (4)碱浓缩(高温碱、熔融碱)工序设备腐蚀与防腐
10.2.3.1.2.3 电石乙炔法、平衡氧氯化法制备聚氯乙烯PVC装置的腐蚀与防腐
10.2.3.1.2.4 氯碱工业常见的耐蚀材料
10.2.3.1.2.5 树脂防腐在氯碱工业中应用举例

    1 氯碱工业中食盐水精制工序中设备、管路
    2 氯碱工业中电解食盐水工序中设备、管路
    3 氯碱工业中氯气处理工序中设备
10.2.3.1.2.6 XXXX树脂在氯碱工业中的部分案例
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只看该作者 9楼 发表于: 2012-07-22
涂料
    最廉价的,较多的是氯磺化聚乙烯和过氯乙烯漆,但仅用于房、构筑物、设备和管线等设施外表面。
楼主忽视了涂料的作用,工厂美观除了选材适当不造成腐蚀以外,其实涂料的选用很重要的。楼主提的主要是面漆,其实氯磺化聚乙烯由于溶剂含量过高,已经不适合环保的要求了。建议楼主底漆采用对表面处理要求低的环氧底漆,面漆为脂肪族聚氨酯面漆,都是双组分,属于化学反应固化型的油漆,化学反应成膜的油漆,化学性能稳定,致密性好过溶剂挥发性的油漆,而且聚氨酯保色性非常好,虽然氯碱厂腐蚀严重,但是两者耐气相腐蚀是没有问题的!
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欧阳 小红花 +2 热心参与 2012-07-23
欧阳 绿叶 +2 热心参与 2012-07-23
欧阳 小红花 +2 确实如此,过氯乙烯环保问题现已用的很少。但涂料的防腐仅仅是氯碱行业非常小儿科一块,仅是气相防腐 2012-07-23
欧阳 绿叶 +2 确实如此,过氯乙烯环保问题现已用的很少。但涂料的防腐仅仅是氯碱行业非常小儿科一块,仅是气相防腐 2012-07-23
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只看该作者 10楼 发表于: 2012-07-23
确实如此,过氯乙烯环保问题现已用的很少。但涂料的防腐仅仅是氯碱行业非常小儿科一块,仅是气相防腐

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只看该作者 11楼 发表于: 2012-07-23
我所在的氯碱厂涂料仅仅限于框架结构,梯子栏杆,管道外壁,在化工环境中,能坚持一年的算不错了。涂料的确是小儿科

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欧阳 小红花 +3 的却如此! 2012-07-23
欧阳 绿叶 +3 的却如此! 2012-07-23

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只看该作者 12楼 发表于: 2012-07-23
用的大多也是普通的油漆,现在是醇酸油漆走天下啊

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只看该作者 13楼 发表于: 2012-07-23
的却如此!

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只看该作者 14楼 发表于: 2012-08-01
欧阳吧氯碱行业的防腐选材,侧重在树脂重防腐方面多写点具体的文字吧。
金属防腐材料和涂料就一笔带过了。
欧阳/老毒物
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