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欧阳 2011-03-16 14:16

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

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!





欧阳 2011-03-16 14:22

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!


hiatc 2011-03-16 15:00
欧阳 兄可以做一个专辑,然后出书了。学习了

欧阳 2011-03-16 21:41
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!

欧阳 2011-09-03 01:38
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 2011-09-03 02:44
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。

爱上江南女子 2011-09-03 22:55
很好,学习了!

欧阳 2012-07-20 12:17
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。

欧阳 2012-07-20 12:21
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

后起之锈 2012-07-22 11:16
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!

欧阳 2012-07-23 07:18
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

雪千寻 2012-07-23 10:52
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

雪千寻 2012-07-23 10:53
用的大多也是普通的油漆,现在是醇酸油漆走天下啊

欧阳 2012-07-23 15:40
的却如此!

欧阳 2012-08-01 19:13
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 2012-08-01 19:14
   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,目前该工艺装置中接触的几乎都是高温强酸、强碱和氯气等强腐蚀性介质,因此腐蚀一直是制约氯碱行业稳定生产的一个重要因素。
   “树脂重防腐”[1,3],目前业内还没有这么提的,笔者在此引入“树脂重防腐”的叫法,它是指以热塑性、热固性树脂为基体材料,区别于“涂料防腐”的一种厚涂层、衬里或整体材料的重防腐方式。树脂防腐和涂装防腐的防腐性能很大程度都依赖于基体树脂或成膜物,但前者区别与后者最明显的一个区别就是防腐层的厚度前者大于或远大于后者,前者的重防腐能力、抗渗性能、力学性能等都大大优于后者,当然一般情况下成本也更高。

欧阳 2012-08-01 19:14
   “树脂重防腐”,区别于目前国标GB/T 50224中“树脂类防腐蚀工程”(主要指的是“玻璃钢衬里防腐”和狭义上的“玻璃钢防腐”),它是一种“广义复合材料重防腐”,概念范围更大,具体表现形式主要有:热塑性高分子材料为基材的衬里防腐、整体热塑性材料防腐;热固性树脂为基材的厚浆型涂层、地坪、胶泥、玻璃鳞片胶泥、聚合物砂浆、聚合物混凝土、玻璃钢内衬、整体玻璃钢、砖板衬里、热固性树脂浸渍石墨材料、胶泥玻璃钢复合防腐、涂装玻璃钢复合防腐、阴极保护树脂防腐复合、水玻璃及搪瓷树脂防腐复合、金属热喷树脂防腐复合、衬胶树脂防腐复合等。
   树脂防腐与金属防腐、传统涂装防腐相比较,具有以下特点:1)可设计性。2)即可提供优于涂装防腐的表面抗渗防腐性能,又能提供整体结构防腐性能。3)防腐力学性能对复合工艺的依赖性更强。4)树脂防腐最终防腐层呈现各向异性和非均质性。5)综合性能优异。达到防腐功能的同时,树脂防腐还可以兼具优良的电性能(导电或绝缘)、优异的热性能(耐热、导热、绝热)、比强度高比模量大(仅限玻璃钢)、耐疲劳、减震、透波隔音、表面疏水、疏油、耐磨、防结垢等功效。树脂重防腐也有不足:1)绝对强度不如金属,弹性较低;2)绝对层间剪切强度和层间拉伸强度不足;3)属刚性材料,性脆,耐冲击不足;4)绝对耐温和耐温骤变性能不足;5)性能分散性较大,影响因素多。更多关于“树脂重防腐”各种表现形式的解释和区分,请参见笔者必将出版的《树脂重防腐》一书更详细的介绍。

欧阳 2012-08-01 19:14
1 腐蚀源与防腐选材概述[2,4,5]
   氯碱行业装置的腐蚀主要表现有: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。腐蚀源和腐蚀介质主要有:食盐水溶液腐蚀、食盐水电解过程杂散电流腐蚀、氯处理工序中氯及湿氯腐蚀、碱浓缩工序中高温熔融碱腐蚀、尾气腐蚀(Cl2、HCl、H2SO4气体及碱雾)、电石法工艺中电石渣、电石泥、氢氧化钙的腐蚀。需要防腐蚀保护的对象包括:设备、管道、厂房、钢结构件、地坪等。

欧阳 2012-08-01 19:15
氯、氯碱行业的主要耐蚀选材有如下几类:

欧阳 2012-08-01 19:15
   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
   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方案)。
   2)硬质PVC塑料、氟塑料、玻璃钢、玻璃鳞片胶泥、砖板衬里等树脂重防腐材料
   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PVC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。
   玻璃钢是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。


欧阳 2012-08-01 19:16
      3)衬胶防腐材料
    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)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。

欧阳 2012-08-01 19:16
5)涂料。
    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:盐水系统为碳钢衬PTFE或PVDF、碳钢衬橡胶、PVC-FRP、PP-FRP等,会和阴极保护配合一起用;碱浓缩系统为钛、镍等合金、碳钢衬PTFE等;电解食盐水和氯气处理工段为碳钢衬橡胶、碳钢衬PTFE/PVDF、PVC-FRP、VER-FRP;尾气系统主要是氯气、氯化氢气体,硫酸气体及碱雾等尾气为主的腐蚀,防腐选材多为防腐涂料、FRP、PVC、PP等。

欧阳 2012-08-01 19:17
2 电解食盐水制备氯气、烧碱的各个环节的腐蚀与防腐
2.1 食盐水溶液的腐蚀

欧阳 2012-08-01 19:17
先写到这吧!
请大家讨论,我再写点文字

欧阳 2012-08-25 17:48

         答应过坛子里的朋友,有机会将树脂重防腐在氯碱行业的应用整理些文字出来。现整理完,刊登上来。该文也即将在相关杂志上发表。(就不给杂志做广告了,不写它们的杂志名了)
       论坛上欧阳秉承不做广告的原则,我会将里面涉及到供应商名称以及牌号商标等隐掉,哪怕是自己的雇主也不例外!

树脂重防腐在氯碱工业中的应用
欧阳自强
(上海XXXX树脂有限公司,上海,201404)
摘  要:  本文系统探讨了氯碱各个工序过程中设备的腐蚀、耐蚀选材和安全问题,并提出了相应的防腐保护措施,侧重阐述了树脂重防腐在各工序中的具体应用。
关键词:  氯碱;腐蚀;树脂重防腐;乙烯基酯树脂

Application of Resin Heavy-Duty in Chloro-alkali Industry
Ouyang Ziqiang
(Shanghai XXXX  Resin Co., Ltd. Shanghai, 201404,China)

AbstractThis article systematically analyzes the corrosion principle, anti-corrosion material selection and safety issues of various processes equipments in chloro-alkali industry, and their anti-corrosion security measures, especially the application of "Resin Heavy-Duty" in this field are shown in this article.  
Key Words:  Chloro-alkali; Corrosion; Resin Heavy-duty;Vinyl ester resin

欧阳 2012-08-25 17:51
0 前言
          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,目前该工艺装置中接触的几乎都是高温强酸、强碱和氯气等强腐蚀性介质,因此腐蚀一直是制约氯碱行业稳定生产的一个重要因素。
        “树脂重防腐”[1,3],目前业内还没有这么提的,笔者在此引入“树脂重防腐”的叫法,它是指以热塑性、热固性树脂为基体材料,区别于“涂料防腐”的一种厚涂层、衬里或整体材料的重防腐方式。树脂防腐和涂装防腐的防腐性能很大程度都依赖于基体树脂或成膜物,但前者区别与后者最明显的一个区别就是防腐层的厚度前者大于或远大于后者,前者的重防腐能力、抗渗性能、力学性能等都大大优于后者,当然一般情况下成本也更高。
         “树脂重防腐”,区别于目前国标GB/T 50224中“树脂类防腐蚀工程”(主要指的是“玻璃钢衬里防腐”和狭义上的“玻璃钢防腐”),它是一种“广义复合材料重防腐”,概念范围更大,具体表现形式主要有:热塑性高分子材料为基材的衬里防腐、整体热塑性材料防腐;热固性树脂为基材的厚浆型涂层、地坪、胶泥、玻璃鳞片胶泥、聚合物砂浆、聚合物混凝土、玻璃钢内衬、整体玻璃钢、砖板衬里、热固性树脂浸渍石墨材料、胶泥玻璃钢复合防腐、涂装玻璃钢复合防腐、阴极保护树脂防腐复合、水玻璃及搪瓷树脂防腐复合、金属热喷树脂防腐复合、衬胶树脂防腐复合等。
        树脂防腐与金属防腐、传统涂装防腐相比较,具有以下特点:


     1)可设计性强;
     2)既可提供优于涂装防腐的表面抗渗防腐性能,又能提供具有整体强度结构的防腐性能;
     3)热固性树脂重防腐能提供更接近于基材的线性膨胀系数,表现出较好的抗剥离和耐温耐应变性能;
     4)综合性能优异,达到防腐功能同时,树脂防腐还可以兼具优良的电性能(导电或绝缘)、优异的热性能(耐热、导热、绝热)、比强度高、比模量大(仅限玻璃钢)、耐疲劳、减震、透波隔音、表面疏水、疏油、耐磨、防结垢等功效。
     树脂重防腐的不足:
     1)绝对强度不如金属,弹性较低;
     2)绝对层间剪切强度和层间拉伸强度不足;
     3)属刚性材料,性脆,“刚性有余,韧性不足”;
     4)绝对耐高温和耐温骤变性能不足(和金属材料相比);
     5)热固性树脂为基材的树脂重防腐呈各向异性和非均质性,最终性能影响因素多,控制不好则性能离散性较大;
     6)最终的耐蚀及机械性能对设计、选材、成型工艺、后处理依赖性较强,每一步得当则性能非常好,反之则性能表现得并不一定理想。
        更多关于“树脂重防腐”各种表现形式的解释和区分,请参见笔者必将出版的《树脂重防腐》一书更详细的介绍。


欧阳 2012-08-25 17:56
1 腐蚀源与防腐选材概述[2,4,5]
        氯碱行业装置的腐蚀主要表现有: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。腐蚀源和腐蚀介质主要有:食盐水溶液腐蚀、食盐水电解过程杂散电流腐蚀、氯处理工序中氯及湿氯腐蚀、碱浓缩工序中高温熔融碱腐蚀、尾气腐蚀(Cl2、HClH2SO4气体及碱雾)、电石法工艺中电石渣、电石泥、氢氧化钙的腐蚀。需要防腐蚀保护的对象包括:设备、管道、厂房、钢结构件、地坪等。
        氯、氯碱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
       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方案)。
        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
        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PVC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。
         玻璃钢是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。
        3)衬胶防腐材料
        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。
        5涂料。

         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:盐水系统为碳钢衬PTFEPVDF、碳钢衬橡胶、PVC-FRPPP-FRP,会和阴极保护配合一起用;碱浓缩系统为钛、镍等合金、碳钢衬PTFE;电解食盐水和氯气处理工段为碳钢衬橡胶、碳钢衬PTFE/PVDFPVC-FRPVER-FRP;尾气系统主要是氯气、氯化氢气体,硫酸气体及碱雾等尾气为主的腐蚀,防腐选材多为防腐涂料、FRPPVCPP等。



欧阳 2012-08-25 17:58
2 电解食盐水制备氯气、烧碱的各个环节的腐蚀与防腐
2.1 食盐水溶液的腐蚀
        金属在食盐水溶液中的腐蚀是氧去极化过程的过程,属于电化学腐蚀。 在静止、缺氧的食盐水溶液中,金属的电化学腐蚀是比较缓慢的,但在流动、搅拌的食盐水溶液中,由于氧的补给容易而使得离子化加快,金属的腐蚀速度增大。
         钛金属在食盐水中的稳定性非常好。
        衬胶在盐水精制过程设备防腐中具有较好的效果。
        玻璃钢及玻璃鳞片衬里是食盐水溶液设备的最常用的非金属耐蚀材料。
         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。
        杂散电流的详细解释: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、牺牲阳极保护阴极的方法。
        食盐水精制工序主要的设备如下:

序号
名称
使用条件
传统方案

可选择之树脂防腐方案

防腐树脂选材
1
化盐设备
盐水溶液,有时带弱酸性,6085
碳钢内衬橡胶
A 整体FRP
B 碳钢内衬FRP
C 碳钢内衬FC胶泥

双酚A型VER
双酚A型VER-FC
2
配水罐
碱性回收盐水,有时为酸性淡盐水,洗泥水、盐酸、精制剂等的混合水溶液,4065
碳钢内衬橡胶
A 整体FRP
B 碳钢内衬FRP

双酚A型VER
3
盐水精制储罐
饱和盐水,60℃
碳钢内衬橡胶
A 整体FRP
B 碳钢内衬FRP

双酚A型VER
4
砂滤器
饱和盐水,微碱性,<65℃
A 整体FRP或内衬FRP

B 碳钢内衬鳞片胶泥

双酚A型VER
双酚A型VER-FC
5
过滤器
饱和盐水,微碱性,<65℃
碳钢内衬橡胶

A 碳钢内衬FRP
B 碳钢内衬鳞片胶泥

双酚A型VER
双酚A型VER-FC
6
精制盐水槽
饱和盐水,微碱性,<70℃
碳钢内衬橡胶
A 整体FRP

B 碳钢内衬FRP

双酚A型VER
7
回收盐水槽
盐水,微碱性,<80℃
碳钢内衬橡胶
A 整体FRP

B 碳钢内衬FRP

双酚A型VER
8
碱液槽
30%氢氧化钠,<60℃
碳钢内衬玻璃钢
A 碳钢内衬FRP

B 整体FRP

双酚A型VER
9
盐酸槽
30%盐酸,<50
碳钢内衬橡胶
A 整体FRP

B 碳钢内衬FRP

双酚A型VER
10
盐酸泵
30%盐酸,<50
陶瓷

A整体FRP
B碳钢内衬氟塑料

双酚A型VER
PTFE/PVDF
11
盐水管道(粗盐水)
粗盐水,中性,埋地,<30
钢管外缠环氧煤沥青,并管外阴极保护

FRP管道

双酚A型VER
12
盐水阀门
氯化钠,<30%<80
A碳钢内衬橡胶
B 整体钛金属
A 整体FRP

B 碳钢内衬FRP

双酚A型VER
酚醛型VER
13
盐水管路
氯化钠,2127%<60
碳钢内衬橡胶
A 整体FRP

B 碳钢内衬FRP

双酚A型VER
14
沉降器
饱和盐水,pH=10,<65℃
A 混凝土/VER-FRP
B 混凝土/VER-FC

双酚A型VER
双酚A型VER-FC
饱和盐水,微碱性,<76℃
A 碳钢/VER-FRP
B 碳钢/VER-FC

双酚A型VER
双酚A型VER-FC
15
盐泥过滤设备
框板式过滤设备,稀盐水,<60
碳钢内衬橡胶
A 整体FRP

B 碳钢内衬FRP

双酚A型VER
16
真空脱氯塔
氯化钠270g/l,氯气0.3g/l<85
碳钢内衬砖板,兼用玻璃钢或橡胶作隔离层

双酚A型VER
17
淡盐水管
氯化钠270g/l,氯气0.3g/l<85
碳钢内衬橡胶
A 整体FRP

B 碳钢内衬FRP

双酚A型VER
18
淡盐水储槽
氯化钠270g/l,氯气0.3g/lpH45<85
碳钢内衬橡胶
A 整体FRP

B 碳钢内衬FRP

双酚A型VER




欧阳 2012-08-25 17:59
2.2 电解食盐水过程的腐蚀与防腐
         电解食盐水是一个电化学过程。电解食盐水的总反应结果是生成烧碱、氯气和氢气,伴随着电解反应进行,会有副反应生成次氯酸盐、氯酸盐、盐酸和氧气等副产物。工业常用隔膜法和离子交换膜法来减少副反应的发生。
         电解过程,设备和管道除了经受电解槽中高温强酸介质和强碱介质作用外,还受到杂散电流的腐蚀,这是氯碱工业中典型的腐蚀特点。电解槽工作时,部分电流从电解槽内泄漏出来,最终返回电解系统,形成漏电回路。杂散电流对金属设备会形成严重的电化学腐蚀。
          杂散电流可能发生在任何一点或通过盐水、碱液、管道或金属构件而与地面相接触形成电位差的地方,可能在盐水的进口处,也可能在碱液的出口处,氢或氯的出口处,也可能在电解槽支架或脚架处。
         在电解食盐水工序中,除了盐水管、碱液管等常见杂散电流腐蚀外,还有盐水预热器、泵阀、法兰、管路等装置也会受到杂散电流腐蚀的影响。
          控制和减少杂散电流导致的电化学腐蚀,本质就是对杂散电流采取断电措施,主要有以下几种方法:
          1 更多采用绝缘装置,减少漏电。如电解槽与地面连接部位,与电解槽连接的管路多选用非金属设备或非金属衬里设备。
          2 额外添加断电装置,如碱液漏电器,预防和减少漏电。
          3 采用排流装置把杂散电流引入到大地,防止电流经金属构件表面流向介质。
          4 牺牲阳极保护阴极方法,将导出电流的部位做成可拆卸的零件,便于更换。
          5 彻底规范作业规程,保持设备清洁,消除跑冒滴漏。
         实际工作中,一般采取强漏电断电保护、杂散电流限流措施、漏电监测等方法综合保护措施。
         电解食盐水工序中的设备防腐方案和防腐选材一般为:


序号

名称

使用条件

传统方案

可选择之树脂防腐方案

防腐树脂选材

1

隔膜法电解槽槽盖

阳极液:150315g/l氯化钠,饱和氯气,饱和氯气的水蒸汽,pH24,温度80100

碳钢内衬橡胶

A 整体FRP
B 整体PVC
C 碳钢内衬FRP
D 聚合物混凝土

酚醛型VER
硬质PVC

2

盐水预热器

饱和盐水,约7085℃,压力0.3MPa

壳体多用碳钢,管子多用紫铜

A PP
B FRP

PP
双酚A型VER

3

隔膜法电解槽阳极区和槽底

215g/l氯化钠,135g/l氢氧化钠,温度100

碳钢、钛金属或钛涂层

A 整体VER电解槽
B 整体呋喃电解槽

双酚A型VER
呋喃树脂

4

离子交换膜电解槽(其槽框、隔板、管路、阴阳极等地方)

阳极区:260315g/l氯化钠,饱和氯气,湿氯,pH=24,温度<95℃;
阴极区:2030%氢氧化钠,温度<95℃。

A 管件用VER玻璃钢、氟塑料管件等;B 垫圈采用氟塑料、橡胶类材料;
C 其他隔板、框板、框槽等多采用钛金属、不锈钢或碳钢镀镍等金属防腐材料。

酚醛型VER
PTFE/PVDF

5

饱和盐水管路

315g/l氯化钠(饱和),微碱性,温度80

碳钢内衬橡胶

整体FRP

双酚A型VER

6

湿氯气管路

饱和湿氯气,温度<90

内衬PVC外缠玻璃钢增强

整体FRP

酚醛型VER
HETUPR

7

淡盐水管路

酸性盐水,270g/l氯化钠,温度80

碳钢内衬橡胶

A 整体FRP
B 碳钢内衬FRP

双酚AVER

8

阳极液酸化槽

淡盐水,湿氯气,120℃

合金材料

A整体FRP
B砖板衬里

酚醛型VER
HETUPR

9

阳极液密封槽

工艺盐水,湿氯气,120℃

合金材料

A整体FRP
B砖板衬里

酚醛型VER
HETUPR

10

阳极液盐酸混合槽

淡盐水,18%盐酸,120℃

不锈钢、合金

A整体FRP
B砖板衬里

酚醛型VER

11

电解食盐水车间地坪

盐水、碱液、氯水,温度<80

整体无缝环氧砂浆地坪

重防腐乙烯基酯树脂自流平无缝地坪

双酚AVER




欧阳 2012-08-25 18:01
2.3 氯气处理工序设备腐蚀与防腐
         氯非常活泼。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。
         干态氯气,常温对金属腐蚀不大,直接采用碳钢、铸铁即可;高温下对碳钢等钢材的腐蚀就会加剧,一般采用富含镍铬等不锈钢、哈氏合金等。注意高温干态氯气环境下,不可采用钛金属,因钛在干氯中会生成四氯化钛。
        湿氯气,具有强烈的氧化性,它的腐蚀实际上就是盐酸和次氯酸的腐蚀。湿氯气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。
         对大多数金属材料都具有较为强烈的腐蚀作用。湿氯对金属材料的腐蚀性和含水量、温度都密切关系。当金属处于湿氯下限温度时, 一般仅表现为电化学腐蚀;当高于上限温度时,电化学腐蚀和氧化腐蚀兼具,腐蚀速度大大加快。钛金属在不耐干态高温氯气,但对与湿氯气表现出来极好的耐受性。
         湿氯气具有较强的氧化性,主要表现在氯气与水反应生成了腐蚀性极强的盐酸和强氧化性的次氯酸,如下式:

                        Cl2+H2O------HCl+HClO
         常规的碳钢、不锈钢、铜、铝、镍等都耐不了湿氯气。除去湿氯气中的水份,则其对金属的腐蚀性大大减弱。普遍认为150ppm的水份含量是一个临界值,普通碳钢在小于150ppm水份含量的氯气中腐蚀速度仅有0.04mm/a,一旦水份含量超过了150ppm,腐蚀速度大大增加,碳钢已不适合作为耐水份超过150ppm的氯气介质了。因此氯气的除湿工作是氯碱工业中一个非常重要的环节,也是非常重要的防腐措施。
          关于湿氯气设备的选材,树脂防腐范畴内按照温度范围可以如下:低温下,40℃左右的湿氯气环境,可直接采用PVC材质的管道、设备、衬里;温度低于80℃的湿氯气可以采用双酚A型乙烯基酯树脂玻璃钢内衬或整体玻璃钢;温度接近100℃,乃至100℃,短时间(一般30min以内)达到120℃的湿氯气,则需要采用酚醛型乙烯基酯树脂玻璃钢内衬或整体玻璃钢;温度接近150℃的湿氯气,需采用耐强氧化性介质的高交联密度型乙烯基酯树脂为原料,选择耐温耐酸合适的纤维和填料,制成玻璃钢衬里或整体玻璃钢;湿氯气长期处于80℃以上,也可直接采用钛金属或合金,耐应力和温度骤变更好,但成本也更高,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,又不和树脂厂家(如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。
           氯气处理工序中设备腐蚀与防腐如下:


序号

名称

使用条件

传统方案

树脂防腐方案

防腐树脂选材

1

湿氯管线

饱和湿氯气,90℃,微负压

A整体酚醛树脂模塑料
B钛金属

A PVC内衬外缠玻璃钢增强
B 酚醛型VER整体FRP

酚醛型VER
高交联密度型VER
HETUPR

2

冷却器/

湿氯,2080℃,用工业水或冷冻冰水间接冷却。

A 碳钢镀钛或钛金属
B碳钢外壳内衬石墨填充聚丙烯列管

A碳钢外壳内衬PVC列管
B 酚醛型乙烯基酯树脂整体玻璃钢冷却器

PVC
酚醛型VER
高交联密度型VER

3

干燥塔

湿氯气,2070℃,利用7698%硫酸吸湿干燥湿氯气

A整体硬质PVC
B碳钢衬工业陶瓷砖板(硫酸部分)

A 整体FRP
B 碳钢内衬FRP
C PVC内衬外缠玻璃钢增强
D 硫酸部分不变

PVC
酚醛型VER
高交联密度型VER

4

干燥塔硫酸冷却器

浓硫酸吸湿湿氯气之后的含氯硫酸溶液,硫酸6593%,含氯一般小于0.2%,常温

碳钢衬工业陶瓷砖板、钛金属、哈氏合金等,列管采用氟塑料细管

PTFE/PVDF

5

洗涤塔氯气冷却器(列管式)

氯水(含氯0.30.7%1880℃)和湿氯气(含氯85%63℃)混合

钛金属

酚醛型VER-FRP

酚醛型VER
高交联密度型VER

6

氯气洗涤塔、氯气除雾器/塔、氯水槽

氯水(含氯0.3%70℃)和湿氯气(含氯3893%2090℃)混合

钛金属

A 碳钢内衬FRP
B 整体FRP

酚醛型VER
高交联密度型VER

7

硫酸泵

98%硫酸

高硅不锈钢、哈氏合金、碳钢衬氟塑料

/

/

8

废酸槽

含氯稀硫酸溶液

PVC内衬外缠玻璃钢增强

A碳钢内衬FRP
B 整体FRP

酚醛型VER

9

干氯管线

水份小于150ppm,温度小于40℃,压力小于0.15MPa

碳钢

整体FRP管道

酚醛型VER

10

氯气吸收塔、尾气塔、循环槽

氯气,6%NaClO,14%NaOH,设计100℃,长期80℃

过氯化聚氯乙烯CPVC内衬外缠玻璃钢增强

整体FRP

酚醛型VER
高交联密度型VER

11

副产盐酸罐

盐酸 ≤37%,常温

碳钢内衬橡胶

现场缠绕整体FRP

双酚AVER

12

氯气压缩机

干态常温氯气

不锈钢

/

/

13

电除雾器

硫酸雾、湿氯气雾,60℃以内

/

整体FRP

酚醛型VER

14

风机

湿氯气,80℃以下

A 中低压风机一般选用乙烯基酯树脂玻璃钢整体风机,或衬PVC玻璃钢增强的风机;B 80℃以上或高压风机叶轮则不选用玻璃钢,而选用钛金属叶轮

15

氯水泵、洗涤塔泵

/

钛金属

碳钢外壳氟塑料衬里

PTFE/PVDF




欧阳 2012-08-25 18:03
2.4 碱浓缩(高温碱、熔融碱)工序设备腐蚀与防腐
          碱浓缩过程是通过加热将电解液中水份蒸出得到高浓度碱和片碱。先将11%浓度的氢氧化钠溶液蒸发浓缩到30%以上(30%42%50%)的成品液碱,同时回收氯化钠,再将液碱熬煮成固态烧碱。
         高温下浓碱或熔融碱对碳钢腐蚀非常严重,一般需要采取镍制设备。普通碳钢可耐低浓度常温碱液,但浓度大于30%时,腐蚀开始加速,超过80℃时,就会发生明显腐蚀。镍、高镍铬合金、蒙乃尔合金、含镍铸铁可耐受135℃的73%的烧碱液。
        金属在高温碱液中发生的应力腐蚀破裂成为碱脆,碳钢在5%碱液50℃以上就会发生碱脆。30%浓度的碱液发生碱脆的几率非常大,50℃是发生碱脆的温度下限。镍及其合金是传统的耐碱材料,在10%99%的氢氧化钠的浓缩过程中都可选用镍材。近年来,高纯高铬铁素体不锈钢在碱液浓缩设备方面大有取代镍材的趋势。
        综合而言,尽管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/FRP40-80℃的高温浓碱的防腐选材是目前争论最多的地方,PVC/FRP,还是直接乙烯基酯树脂玻璃钢,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℃以下采用PVC/FRP的较多,70℃上下的采用乙烯基酯树脂的整体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℃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。整个碱浓缩工序设备防腐选材,高温段目前还是采用不锈钢、碳钢、镍及镍合金、高纯高铬铁素体不锈钢等金属防腐材料。




欧阳 2012-08-25 18:05
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
        电石水解得到乙炔,再经氯化氢加成生成氯乙烯,再聚合为PVC的工艺方法为电石乙炔法制备PVC工艺。
        电石水解获取乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣称为电石渣,电石泥就是含水量高过50%的电石渣,电石泥是制备电石乙炔气的副产品。腐蚀性非常强。电石泥相关设备常采用砖板衬里、金属及合金等防腐材料。
        平衡氯氧化工艺制备PVC的生产装置多采用金属及合金、工业陶瓷、石墨材料、砖板衬里、氟塑料、PVC等材料来达到防腐目的。



欧阳 2012-08-25 18:06
4  结束语
        在氯碱这样的腐蚀异常严重的化工领域,“树脂重防腐”越来越得到防腐工程师和业主们的重视,只要根据不同的使用场合以及化学介质,选择适当的“树脂重防腐”方式,保证恰当的设计和适当施工前提下,乙烯基酯树脂玻璃钢衬里、整体乙烯基酯树脂玻璃钢,PVC内衬外缠玻璃钢、砖板衬里、氟塑料衬塑等在氯碱行业都发挥着重要的作用,在越来越多的场合下,树脂重防腐正在代替PVCPP、碳钢衬胶等设备和管线。欧阳的重防腐材料事业部团队以及51fangfu论坛期待与氯碱行业同仁们共同探讨,一起促进氯碱行业耐蚀选材更加合理,更加安全。



欧阳 2012-08-25 18:07
参考文献:
[1] 防腐蚀论坛[W].网址:www.51fanfu.com.
[2] 陆士平等.高性能特种耐腐蚀热固性树脂在氯碱行业中的应用[J].全面腐蚀控制. 2003, No.6:29-32.
[3] 欧阳自强等.XXXX公司重防腐材料事业部内部资料《乙烯基酯树脂防腐手册2012版》及《树脂重防腐》[R].
[4] 沈开献. 不饱和聚酯树脂及其应用[M].北京:化学工业出版社,1996.
[5] 刘岩峰,韩秀丽. 浅谈氯碱设备的防腐蚀[J].氯碱工业.2007,No.6,39-41.

larry 2012-08-25 22:41
欧阳版主辛苦了

防腐-师太 2012-09-11 14:24
受用不尽,学习,欧阳斑竹辛苦辛苦!

ljchb 2012-09-20 23:23
氯碱行业的涂料应用可不是小儿科!在水溶液中的衬里按照NACE的定义,也是涂料。比如盐水一次精制中常用的玻璃鳞片涂料。而且就大气环境下的腐蚀来说,因为腐蚀环境的恶劣,施工环境的恶劣,检修时间超级短,对涂料的要求其实比绝大多数行业要求更高,质量要求更严苛。但是,因为现实当中,氯碱行业不重视腐蚀控制,因此涂料偏向选择廉价、单组分的涂料,使得涂装表现出来的结果很差,从而误导了大多数人,认为涂料在氯碱行业作用不大。整体玻璃钢也不适用所有环境,碳钢设备还是占绝大多数。另外,氯碱企业的管架、平台、栏杆也是不少的,这些看上去不大,加起来甚至超过设备、管道的涂装面积。还有,公用工程,比如锅炉、污水处理、循环水、空氮等等都有不少腐蚀问题,而涂料的应用也是相当的普遍。甚至包括地磅、仓储、分析化验实、食堂、办公楼等都有涂料应用到的地方。
当然,这些涂装面积加起来恐怕还没有1艘船的涂装面积大。

Sinker 2012-09-21 08:25
ljchb:氯碱行业的涂料应用可不是小儿科!在水溶液中的衬里按照NACE的定义,也是涂料。比如盐水一次精制中常用的玻璃鳞片涂料。而且就大气环境下的腐蚀来说,因为腐蚀环境的恶劣,施工环境的恶劣,检修时间超级短,对涂料的要求其实比绝大多数行业要求更高,质量要求更严苛。但是,因为现 .. (2012-09-20 23:23) 

对,设备、平台,栏杆的确是不少,而这种恶劣环境下往往涂层的配套得不到业主的重视,总是想以便宜的低价的,往往两三个月涂层就已经开始锈蚀了,那么业主采取的方式就是每年一刷新,呵呵

ljchb 2012-09-21 09:56
每年一刷新,真的能做到?这样的企业舍得花这个钱吗?也就说说而已。
继续使用错误的涂料配套,继续错误的表面处理方式,继续不对环境进行控制,能保证两、三个月内不锈蚀?
以我的经历,一周内锈蚀的有,一个月锈蚀的也有,当然较长时间不锈蚀的还是有的。而前两种情况更加普遍。这跟使用的涂料配套是否合理(特别是技术上与环境相适应)和环境的腐蚀性有很大的关系。
看防腐蚀的经济性,绝对不能以涂料的价格和初始成本为评价标准。必须认识到,不同的涂料在同一环境下,寿命是不相同的,防腐蚀的效果是不相同的,产生的经济效益是不相同的,而且错误的涂料配套与正确的涂料配套在上述各方面有巨大的差异。


Sinker 2012-09-21 10:28
ljchb:每年一刷新,真的能做到?这样的企业舍得花这个钱吗?也就说说而已。
继续使用错误的涂料配套,继续错误的表面处理方式,继续不对环境进行控制,能保证两、三个月内不锈蚀?
以我的经历,一周内锈蚀的有,一个月锈蚀的也有,当然较长时间不锈蚀的还是有的。而前两种情况更加普遍。 .. (2012-09-21 09:56) 

我在北方某大型的氯碱厂就是如此,就像您说的那样,一周锈的有,一个月锈的也有,有的还没等验收就已经锈掉了。
1、业主通常就是最低价中标,人工除锈+两底两面(醇酸配套)每平米14元,你说这样的价格能不偷工减料吗?
2、施工队低价中标,除锈肯定就没马马虎虎的了,再加上少刷那么一两道油漆,呵呵,你懂的
3、氯碱的环境,醇酸配套可靠吗?配套本身就有问题。
4、业主对涂装的监管不到位,有时候是被腐蚀了,有时候是对涂装检查这一块不懂

wwinat 2012-09-21 22:41
两位都出本书吧(欧阳 和 Sinker)

两教授赶紧去回答这个问题帮助解决问题吧 http://www.51fangfu.com/read-htm-tid-32527.html

解释清楚:【船用的环氧漆具体是什么漆】 、【具体名字是什么】 、【是环氧树脂漆吗】

Sinker 2012-09-22 08:44
wwinat:两位都出本书吧(欧阳 和 Sinker)
两教授赶紧去回答这个问题帮助解决问题吧 http://www.51fangfu.com/read-htm-tid-32527.html
解释清楚:【船用的环氧漆具体是什么漆】[表情] 、【具体名字是什么】[表情] 、【是环氧树脂漆吗】[表情]  (2012-09-21 22:41) 

我跟 @欧阳   兄、@wwinat   差远了
船舶我很弱的。

欧阳 2012-09-22 14:52
我也是船舶方面的门外汉

吃饭很慢 2012-09-23 15:56
这已经是书籍了。

涂料行业除了氯乙烯及氯磺化聚乙烯面漆没啥好耐化工厂的低浓度酸碱了。刚刚看到说,聚氨酯面漆的配套,感觉有点误差;

雪千寻 2012-09-23 16:03
吃饭很慢:这已经是书籍了。
涂料行业除了氯乙烯及氯磺化聚乙烯面漆没啥好耐化工厂的低浓度酸碱了。刚刚看到说,聚氨酯面漆的配套,感觉有点误差; (2012-09-23 15:56) 

氯磺化聚乙烯漆刺激性很大,一些湿式煤气柜外壁经常才用到配套。
如果化工环境用氟碳呢?好使吗?

欧阳 2012-09-23 19:09
雪千寻:氯磺化聚乙烯漆刺激性很大,一些湿式煤气柜外壁经常才用到配套。
如果化工环境用氟碳呢?好使吗? (2012-09-23 16:03) 

好使,市场上应该不少气相酸性腐蚀环境,采用氟碳漆的,冶金行业欧阳见到相对多些

吃饭很慢 2012-09-24 09:57
欧阳:好使,市场上应该不少气相酸性腐蚀环境,采用氟碳漆的,冶金行业欧阳见到相对多些 (2012-09-23 19:09) 

很少有客户用他,至少我们公司那些客户没用过。业主还是看到的短期经济效益。

雪千寻 2012-09-24 10:35
吃饭很慢:很少有客户用他,至少我们公司那些客户没用过。业主还是看到的短期经济效益。 (2012-09-24 09:57) 

省钱就行。哪怕一次一次翻来覆去

吃饭很慢 2012-09-24 11:06
雪千寻:省钱就行。哪怕一次一次翻来覆去 (2012-09-24 10:35) 

你看来是深喑此道

欧阳 2012-09-24 11:24
大家都是老江湖了。
氟碳漆的优势在于耐候性,在防腐领域去用它,欧阳本身觉得不是非常可取,为什么花那个钱去做呢。
在金川一冶炼厂,我看过国标组的7年之后氟碳漆的调查报告PPT照片。


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