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                不銹鋼材料

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                硫酸生產設備的腐蝕狀況和材料選擇

                來源:至德鋼業 日期:2020-07-24 16:39:35 人氣:499

                 硫酸是化學品中產量最多的品種,也是國民經濟中最重要的商品之一,幾乎所有的工業都直接或間接地使用硫酸。例如,化肥、染料、顏料、炸藥、醫藥品、鹽酸和其他化學品、洗滌劑、人造絲等工業,石油煉制、鋼和其它金屬的酸洗、金屬提純工業,橡膠生產、蓄電池制造等工業。硫酸生產設備的防腐蝕和選材問題,同樣也適用于各種使用硫酸的設備。


                 制造硫酸的方法主要有兩種:一種是鉛室法,是較老的方法,只能制造出稀硫酸,再要經過一套濃縮設備才制造出濃硫酸。另一種方法是接觸法,可以直接制造出濃硫酸。目前世界上80%以上的硫酸廠采用接觸法生產。

                 接觸法生產硫酸的原理是將原料硫或硫礦石焚燒,產生二氧化硫氣在催化劑(五氧化二釩或鉑)接觸下,與空氣的氧氣反應轉化成三氧化硫,再用濃硫酸吸收,直接制造成98%以上的濃硫酸和發煙硫酸。大部分設備都可以用普通鋼鐵制造,僅有少數設備如泵、閥等采用特種材料。


                 接觸法原料大都采用硫鐵礦石、焚礦爐有固定床和沸騰床兩種。用得最多的焚礦爐是直立式機械爐,外殼為碳鋼,內襯耐火磚。爐內分成若干層,每層安有轉動的鑄鐵耙子,耙動硫鐵礦粉。在溫度最高的拱層,二氧化硫和空氣的混合物達到850℃以上,用鑄鐵耙子腐蝕嚴重,可以采用高鉻鑄鐵一類耐高溫的材料為好,使用壽命更長些。


                 有些天然硫的國家和地區直接用硫作原料,硫先在鋼制或襯耐火磚的混凝土池中熔化,雜質沉淀在池底,液態硫由鑄鐵泵或20號合金泵打入焚硫爐中,焚硫爐的構造比較簡單,為立式或臥式鋼筒,內襯耐火磚,并用火磚砌成隔道。


                 硫鐵礦石或硫在焚礦爐內,與進入爐中的空氣發生燃燒反應,產生二氧化硫氣體和空氣的混合物從爐內流出,進入轉化工段。


                 用來燃燒硫或礦石的空氣必須先經過干燥塔,以除去所含水分。干燥塔用93%硫酸從塔頂噴入,與塔底向上的空氣逆流相遇,吸收空氣中水分后,由塔底流出。由于稀釋而發熱的硫酸要經過鑄鐵冷卻排管,用噴淋水冷卻,然后再由高硅鐵泵打入塔頂,循環使用。因為硫酸不斷稀釋,所以也要經常補加濃硫酸,以維持93%的最佳濃度。


                 干燥后的空氣經過鋼制霧沫捕集器,以除過帶來的酸霧,霧沫捕集器一般安裝在干燥塔的上部。干燥塔用碳鋼制造,內襯耐酸磚。由霧沫捕集器出來的干燥空氣用鼓風機打入燃燒爐(焚礦、硫爐)內。鼓風機一般由普通鋼鐵制造,當空氣處理得很好,很干燥時,鼓風機的腐蝕很輕,壽命很長。有些小型工廠中空氣干燥不徹底,空氣流中帶有酸霧,鼓風機腐蝕很快,有時甚至只能使用一、二個月。根據一些工廠經驗,用生漆、瀝青漆或聚乙烯等耐酸涂料保護鼓風機葉片和內殼,能使壽命延長。


                 輸送燃燒爐氣體的管道腐蝕也是硫酸工廠中經常遇到的問題,鋼離爐子的高溫氣體可達800℃,所用鋼管需要內襯耐火磚,當爐氣冷卻到600℃以下時,可使用鋼鐵管道,但是,當繼續冷卻到275℃時,由于爐氣中可能含有少量的三氧化硫,與微量水汽結合成硫酸,開始冷凝在管壁上,鋼管將迅速腐蝕,因此應避免鋼鐵設備、管件等與200℃至275℃之間的爐氣接觸,低于210℃則可使用鉛管輸送。


                 由焚礦爐排出的氣體,除含有空氣和二氧化硫以外,還可能含有硒等雜質和礦塵,需經過一套除塵、除霧、和洗滌設備。有些工廠裝設幾個順連的洗滌塔,用不同濃度的稀硫酸從塔頂噴下,洗滌從塔底逆流而上的爐氣。洗滌塔外殼為鋼,內襯3mm至5mm厚鉛板,鉛板外再襯二層耐酸瓷磚。這種雙層保護的設備可以使用許多年,當瓷磚襯里施工質量有缺陷時,需要經常進行小修。中間層也可以補用鉛板,可用其他耐酸橡膠或塑料板。如果硫礦石內含有一定量的氟,塔內的瓷磚襯里和磁圈填料將被氟化物腐蝕,應改用碳或石墨磚襯里,填料也改用碳和石墨環。進入第一吸收塔誒的氣體溫度保持在300℃以上,離塔時降到80~90℃,這樣就避開了200~275℃的危險區。


                 以硫為原料的爐氣比較純凈,不需要經過復雜的洗滌,一般只通過鋼制的廢熱鍋爐(或換熱器)和過濾器,就直接進入轉化部分。


                 轉化器和換熱器的外殼和管束都用碳鋼制,吸收塔內是鋼外殼,內襯耐酸瓷磚。濃硫酸和發煙硫酸貯槽也是鋼外殼,內襯耐酸瓷磚。98%硫酸冷卻排管和管道采用鑄鐵,發煙硫酸的冷卻排管和管道采用碳鋼。由于鑄鐵冷卻管壁厚,傳熱效果不佳,且有一定腐蝕,一些工廠已改用316不銹鋼,同時采用陽極保護技術。還有些工廠直接用碳鋼槽貯存濃硫酸和發煙酸,除去耐酸保護層,用陽極保護技術,都獲得較佳的經濟效益。


                 輸送濃硫酸的泵可用高硅鐵或高合金不銹鋼制造,也可用普通鑄鐵,但高速硫酸對鑄鐵腐蝕較大,鑄鐵也不適用于發煙硫酸。


                 接觸法中所有接觸稀硫酸的管道、泵、冷卻器、盤管或排管、濕式電濾器和其它部件,都可用純鉛、硬鉛(鉛銻合金)或襯鉛設備構成,也可用耐酸橡膠襯里,塑料或其它耐稀酸合金制造。


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                本文標簽:硫酸設備 

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