氯酸盐分解槽材质的探讨

【材料与设备】 氯酸盐分解槽材质的探讨 钱碧峰 ✷ （中国石化齐鲁股份有限公司氯碱厂，山东 淄博255411） ［关键词］氯酸盐分解槽；钛；海特隆197玻璃钢；DERAKANE470玻璃钢 ［摘 要］为寻求合适的氯酸盐分解槽材质，选取了金属钛、海特隆197玻璃钢、DERAKANE470玻璃钢3种材 质进行腐蚀试验对比，结果认为：金属钛耐高温氯酸盐腐蚀，但价格昂贵；海特隆197玻璃钢性能不理想； DERAKANE470玻璃钢耐高温氯酸盐性能较理想，使用寿命、价格适中。 ［中图分类号］TQ114.15 ［文献标识码］B ［文章编号］1008-133X（2005）06-0040-02 金属材料的腐蚀按其腐蚀机理可分为化学腐蚀 和电化学腐蚀，而非金属材料与金属材料不同，电导 率很小，它同电解液接触时不会形成原电池，因而不 会出现电化学腐蚀。但非金属材料存在机械强度较 低、易渗透和热稳定性差等特点，其腐蚀形式主要 有：化学裂解、溶解和溶胀、应力开裂、渗透破坏。所 以在选择化工设备材料时，应掌握好恰当的关系，使 投资不增加太多，同时在运行中又不会因为腐蚀问 题而导致装置停车增加维修费用，即要求设备生命 周期成本最低。 齐鲁氯碱厂烧碱车间的氯酸盐分解槽于1999 年11月30日投入使用，12月20日设备外壁开始 渗盐，2000年5月检修期间检查发现：①两个 DN100蒸汽入口管法兰根部、法兰面渗盐严重；② 人孔法兰根部、法兰面渗盐严重；③设备底部已泄 漏，淡盐水从基础渗出；④设备耐蚀层纤维完全外 露。经维修，2000年6月投用，2001年8月设备又 开始渗盐，后又修补了4次，2004年6月，在已无修 补价值的情况下更新。至今使用状况良好，下面就 氯酸盐分解槽的材质选择试验进行介绍。 1 工艺参数及 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 因盐水每流经一轮电解槽后会伴随一定量氯酸 盐的产生，故为了防止NaClO3 在系统内的进一步 积累及扩散至其他部位，将整个电解所产生淡盐水 的约1/3进行氯酸盐分解处理，即将泵P-1101A/B 出口约1/3的淡盐水送至盐酸混合槽DM-1101， 并与盐酸混合，使其pH值达到1以下，并自流到氯 酸盐分解槽R-1101中，再通入低压含氯蒸汽直接 加热至90࠷以上，在此条件下发生氯酸盐分解： ClO-3 →+6HCl 3Cl2+Cl-+3H2O。 分解槽内压力为常压，温度95࠷左右，盐质量 浓度为220g/L，槽内介质分气液两相：高温湿氯气 和含氯淡盐水，淡盐水中存在氧化性极强的ClO-3、 ClO-和游离氯。 2 氯酸盐分解槽所选材质的试验研究 选择材质要考虑6项内容：①工艺操作温度，② 化学品种类、浓度，③使用的温度，④设备的机械性 能要求，⑤设备的形状，⑥生产工艺种类。 从氯酸盐分解槽的使用工况可知，引起腐蚀的 主要因素是高温和氧化性极强的ClO-3、ClO-。为 寻求合适材质，选取了金属钛、海特隆197玻璃钢、 DERAKANE470玻璃钢3种材质进行腐蚀试验。 2.1 金属钛 金属钛相对密度为4.51，比钢材密度小，由于 钛具有极大的可钝化性，它的钝化性超过了铬、镍及 不锈钢，因此，它在许多活性介质中是极具耐蚀性 的，对氧化性介质，特别是含氯、氯化物、氯酸盐等介 质中的耐蚀性更佳。齐鲁氯碱厂离子膜烧碱装置 中，凡含有游离氯的介质（如盐水、阳极液、淡盐水）、 对介质的指标要求严格、质量要求高、操作条件苛刻 时，所选用的设备、管道、泵阀等的材质大部分为金 04 第6期 2005年6月 氯 碱 工 业 Chlor-AlkaliIndustry No.6 Jun.，2005 ✷［收稿日期］2005-02-04 ［作者简介］钱碧峰（1968-），男，1988年毕业于兰州化工学校化工工艺专业，现在中国石化齐鲁股份有限公司氯碱厂烧 碱车间主要负责设备管理工作。 属钛（如二次精盐水泵、电解槽阳极室、阳极液循环 管道、阳极液钛泵、淡盐水泵）。经过多年的使用，证 明其耐用可靠，但价格昂贵，因此在生产工艺条件允 许的前提下应考虑使用替代材料，以降低生产成本。 2.2 海特隆197树脂玻璃钢 海特隆197树脂是美国西方化学公司开发的不 饱和聚酯树脂，是一种低黏度、触变性和不含促进剂 的树脂，它可用于手糊、喷射成型、机械缠绕。 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1 是利用手糊技术成型的玻璃纤维增强海特隆树脂的 性能。 表1 == 手糊法成型海特隆树脂玻璃钢物理性能 == 项 目 性 能 项 目 性 能 拉伸强度/MPa 17 冲击强度/（J·m-1）== 1.3335 弯曲强度/MPa 21 燃烧性/（mm·min-1）== 0.54 弯曲模量/MPa 1 玻璃质量分数/== % 30 压缩强度/MPa 18 热变形温度/== ࠷ 130 吸水量/% 0.1 齐鲁氯碱厂烧碱装置中电解槽至氯气洗涤塔的 DN800氯气总管（高温湿氯气的纯度为97%，温度 90࠷）耐蚀层所采用的树脂就是海特隆197，使用至 今已5年多，无泄漏。但是其对具有氧化性的氯酸 盐介质是否耐蚀，正是有待确认的问题。为了保证 试验的真实性，采用了现场挂片法，通过称重等手段 对试片进行测试。挂片在设备内连续浸泡4周后， 取得的试验结果如表2所示。 表2 海特隆197玻璃钢试验结果 试验时间 浸泡前 浸泡后2周 浸泡后4周 试片质量/g 15.5460 15.4537 15.2500 试验过程中，挂片出现了变色、减薄、龟裂、透光 模糊等现象，巴柯尔硬度下降趋势明显。 2.3 DERAKANE470树脂玻璃钢 DERAKANE470树脂是美国陶氏化学公司开 发生产的环氧乙烯基酯树脂，是一种由环氧树脂与 甲基丙烯酸反应而制成的自由基引发热固性树脂， 用苯乙烯稀释。这种树脂结合了环氧树脂高热力学 性能和耐化学性以及不饱和聚酯树脂的速固化和易 操作性能（物理性能见表3）。适用于复合材料制作 中的所有工艺，如手糊成型、喷射成型、纤维机械缠 绕。据资料介绍，它具有在溶剂、化学品及氧化性酸 等混合环境下的特殊耐腐蚀性以及高温下强度和韧 性的较佳保持性。但是齐鲁氯碱厂没有使用经验， 故也采用现场挂片法，通过称重等手段对试片进行 了测试。挂片在设备内连续浸泡4周后，取得的试 验结果见表4。 表3 DERAKANE470 == 树脂物理性能 == 项 目 性 能 项 目 性 能 环氧基体 酚醛基 延伸率/% 3~== 4 苯乙烯质量分数/% 33 弯曲模量/== GPa 3.8 扩张强度/MPa 85 热变形温度/࠷ 149~== 154 拉伸模量/GPa 3.6 扩弯强度/MPa 131 表4 DERAKANE470树脂玻璃钢试验结果 试验时间 浸泡前 浸泡后2周 浸泡后4周 试片质量/g 21.6105 21.6103 21.6101 试验过程中，巴柯尔硬度变化不明显；表面稍有 变色，但没有龟裂纹；透光性仍好，无纤维外露。 3 试验结果 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 经过综合分析，钛金属可以耐高温氯酸盐腐蚀， 使用寿命长，但价格昂贵；海特隆197树脂玻璃钢耐 高温氯酸盐的性能不理想，使用寿命短而且价格也 不低。DERAKANE470树脂玻璃钢耐高温氯酸盐 性能比较理想，使用寿命、价格适中。表5为氯酸盐 分解槽的使用寿命和价格的比较情况。 表5 氯酸盐分解槽的使用寿命和价格的比较情况 材 质 槽总质量/t 单价/（万元·t-1） 总造价/万元 寿命/年 钛 1.87 36 67.32 10 海特隆197树脂玻璃钢 1.67 6 10.02 2 DERAKANE470树脂玻璃钢 1.67 8 13.36 5 齐鲁氯碱厂于2004年9月将5万t/a离子膜装 置中的氯酸盐分解槽材质选为钛材，将20万t/a离 子膜中的氯酸盐分解槽材质选为DERAKANE470 树脂玻璃钢，至今两分解槽运行状况良好。需要着 重强调如下： （1）钛材氯酸盐分解槽一定要加强焊接质量的 管理。 （2）DERAKANE470树脂玻璃钢涉及两个很重 要的概念：①树脂固化度必须达到最高点，如果固化 不良，则有部分双键未反应即产生交联现象，树脂本 身的耐蚀性能和耐老化性能便会降低，结果使树脂 不能完全表现出其优良性能。②层压结构设计合 理，玻璃钢设备的标准防腐层应兼具“腐蚀裕量”与 “防腐层”，腐蚀裕量可以补偿氯酸盐腐蚀作用而损 失的层压材料并允许一定的淡盐水穿透/渗透，这两 层加起来的厚度一般为6.0~9.5mm，而外面的结 构层只起支撑作用。 ［编辑：董红果］ 14 第6期 ≈≈≈≈≈≈≈ ≈≈≈≈≈≈≈ # ## # 钱碧峰：氯酸盐分解槽材质的探讨 材料与设备