氯碱工业中的防腐选材
氯离子腐蚀环境下怎么选材?

氯离子腐蚀环境下怎么选材?基于温度及氯离子含量的材料选用表几种不锈钢在含氯水溶液中的适用条件1 304型不锈钢这是最廉价、最广泛使用的奥氏体不锈钢(如食品、化工、原子能等工业设备)。
适用于一般的有机和无机介质。
例如,浓度<30%、温度≤100℃或浓度≥30%、温度<50℃的硝酸;温度≤100℃的各种浓度的碳酸、氨水和醇类。
在硫酸和盐酸中的耐蚀性差;尤其对含氯介质(如冷却水)引起的缝隙腐蚀最敏感。
2 304L 型不锈钢.耐蚀性和用途与304 型基本相同。
由于含碳量更低(≤0.03%),故耐蚀性(尤其耐晶间腐蚀, 包括焊缝区)和可焊性更好,可用于半焊式或全焊式PHE。
3 316 型不锈钢适用于一般的有机和无机介质。
例如,天然冷却水、冷却塔水、软化水;碳酸;浓度<50%的醋酸和苛性碱液;醇类和丙酮等溶剂;温度≤100℃的稀硝酸(浓度<20%=、稀磷酸(浓度<30%=等。
但是,不宜用于硫酸。
由于约含2%的Mo,故在海水和其他含氯介质中的耐蚀性比304 型好,完全可以替代304 型。
4 316L型不锈钢耐蚀性和用途与316 型基本相同。
由于含碳量更低(≤0.03%),故可焊性和焊后的耐蚀性也更好,可用于半焊式或全焊式PHE。
5 317 型不锈钢适合要求比316 型使用寿命更长的工况。
由于Cr、Mo、Ni元素的含量比316 型稍高,故耐缝隙腐蚀、点蚀和应力腐蚀的性能更好。
6 AISI 904L或 SUS 890L 型不锈钢这是一种兼顾了价格与耐蚀性的高性价比的奥氏体不锈钢,其耐蚀性比以上几种材料好,特别适合一般的硫酸、磷酸等酸类和卤化物(含Cl—、F—)。
由于Cr、Ni、Mo含量较高,故具有良好的耐应力腐蚀、点蚀和缝隙腐蚀性能。
7 Avesta 254 SMO高级不锈钢这是一种通过提高Mo含量对316 型进行了改进的超低碳高级不锈钢,具有优良的耐氯化物点蚀和缝隙腐蚀性能,适用于不能用316 型的含盐水、无机酸等介质。
氯碱工业中耐腐蚀材料的应用研究

氯碱工业中耐腐蚀材料的应用研究【摘要】氯碱行业作为我国非常重要的化工基础行业。
但是目前所有采用电解法制碱的企业,在生产过程中,几乎全都得面对一个重要的问题那就是防腐蚀问题。
因为在氯碱工业中,其装置中接触的大都是高温、强酸、强碱及氯气等强腐蚀性的介质,因此腐蚀问题一直都是制约氯碱行业发展的重要因素。
本文主要介绍了氯碱工业的主要腐蚀情况,并且阐述了目前氯碱工业中主要应用的耐腐蚀材料和其使用情况,并且预测了防腐蚀材料工业的发展前景。
【关键词】氯碱工业耐腐蚀材料氯碱工业是一项有严重腐蚀的工业,所p要选用合适的耐腐蚀材料,首先要明确氯碱工业的腐蚀特点。
因为任何材料的耐蚀性都是有条件的、相对的。
氯碱工业的腐蚀具有如下特点:(1)湿的氯气有具氧化作用,对很多非金属和金属材料都具有很强的腐蚀性。
(2)电解系统产生的杂散电流会加剧氯碱工业的电化学腐蚀。
(3)企业生产过程中的熔融碱和高浓度碱都具有很强的腐蚀性。
氯碱工业的腐蚀主要是湿腐蚀。
根据腐蚀形式的不同又可分为均匀腐蚀和局部腐蚀两类。
所以在防腐蚀材料的选择上我们要根据氯碱工业腐蚀的特点、腐蚀类型来合理的选材,争取最大限度地控制腐蚀。
以氯气为例,碳钢这种材料在干燥的氯气中比较稳定,若遇到湿的氯气就会被腐蚀;钛在湿的氯气中很耐腐蚀,但遇到无水氯气就会被腐蚀甚至燃烧。
橡胶对于氯水及湿氯气有很好的耐蚀性,但遇到干燥的氯气就会被腐蚀。
所以说同一种材料在不同的环境条件下,会有不同地耐腐蚀性。
因此,在氯碱工业的生产过程中,材料和环境的配合是防腐蚀研究的一个重点。
防腐蚀材料的选择原则是:(1)防腐蚀材料选择要根据氯碱生产工艺不同阶段的介质、温度和压力的不同,来选择不同的防腐材料。
如若在湿氯环境中则应选用钛材,或者采用聚氯乙烯塑料或耐腐蚀的玻璃钢;对盐水系统的管线及设备就要用碳钢橡胶做衬里,或者用耐蚀玻璃钢做衬里;而在碱液浓缩生产过程中则最好用镍及高纯度的铬铁素体的不锈钢。
(2)在防腐材料的选用中,还要考虑材料的质量和加工性能是否合乎设计要求。
耐腐蚀玻璃钢电解槽在氯碱工业中的运用

耐腐蚀玻璃钢电解槽在氯碱工业中的运用更新时间:2008-04-29 14:03:56耐腐蚀玻璃钢电解槽在氯碱工业中的运用谭旭(湖南省株化集团建筑与安装公司株洲412004)摘要:本文分析了氯碱工业中隔膜法制碱工艺电解槽的腐蚀破坏原因,根据氯碱工业环境的特性,采用乙烯基酯树脂和玻璃磷片等制作耐腐蚀玻璃钢结构实现对电解槽的防腐蚀处理。
介绍了耐腐蚀玻璃钢电解槽制作材料的选择、玻璃钢耐腐蚀结构高树脂层设计和制作的施工工艺。
实际应用情况表明,采用此工艺制作的玻璃钢防护层在氯碱工业环境中具有非常优良的防腐蚀性能。
关键词:玻璃钢耐腐蚀电解槽氯碱1 前言我厂氯碱生产装置能力为隔膜碱200kt/a、离子膜碱20kt/a。
电解食盐水制碱工艺的过程中,装置接触到的几乎都是高温、强酸、强碱、氯气等腐蚀性很强的介质。
腐蚀是制约生产安全、高效运行的一大因素。
针对腐蚀的环境情况,采用相应的防腐蚀措施,对生产装置进行保护,对于安全生产显得尤为重要。
作为氯碱电解的主要设备电解槽,我厂曾采用钢衬天然耐腐蚀硬橡胶的防腐蚀措施,可是衬里层在80—100℃干湿氯气以及碱液、氢气等腐蚀介质下,往往在较短时间内就因腐蚀原因而遭到破坏,必须进行维修更换,使用周期一般为1—2年。
为了提高电解槽的耐腐蚀能力,增长使用周期,我厂也曾对电解槽采用衬自硫化丁基橡胶、喷塑等防腐蚀措施,但效果不是太明显。
当然采用钛电解槽效果较好,但是成本高,一旦发生腐蚀穿孔,维修难度大,对焊接技术要求高。
为此我厂不断应用防腐蚀新技术,积极推广耐腐蚀非金属材料。
从技术角度考虑,对于电解槽的腐蚀与防护,电解槽内防腐蚀层应采用耐腐蚀性能最佳的材料,但从经济上来考虑,材质的选择最终应兼顾材料的耐腐蚀性能、机械性能以及经济因素。
众所周知,玻璃钢因其本身的优良性能,已成为现代氯碱工业防腐蚀材料中使用最多、最广泛的防腐蚀材料。
它被广泛应用于与氯气、盐水、碱液、盐酸以及废酸、废水等介质接触的设备和管道上。
氯碱生产中的腐蚀及常用防腐蚀措施

CHEN Yan p n ・ e g, DO NG e - u Zh n g o
( i j h mi l ln, i j 0 4 0 C i ) Ta i C e c a tTa i 3 0 8 , hn nn aP nn a
氯碱生产主要 以氯气 、 氯化 氢 后冷却器材 质应 采用 3 6 。 1L
它。不透性石墨的品种 因所浸渍树
气体 、硫 酸气及碱 雾等尾气为主 ,
钛 具 有 良好 的耐 腐 蚀 性 能 , 脂不 同, 耐蚀性也 有差异。酚醛树
为防止其腐蚀设备 、 厂房 、 管架、 管 在常温下能生成保护性很强的氧化 脂浸渍者 耐酸 ,但不耐碱 ; 糠醇 树
关键词 :氯碱 腐蚀 材料
中图分类号 :T G1 9 7
文献标识码 : A
文章编号 :1 0 —8 2 1 )30 3 —3 87 1 (0 0 —0 60 0 8 0
Co r so n e r o i na d t t c r o in M e s r me t h r d ci n o h An i o r so a u e n si t eP o u t f . n o
计选材时常采用非金属材料隔离层
1 酸 . 2
盐酸是氯碱生产中的副产物之 措施保护金属 。
,
它对设备及管道也会产生严重 1 尾 气腐 蚀 . 5
TOTA L CORROSI ON CONTROL
VO .4 No3MAR. 01 L2 . 2 0
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氯碱工业中的防腐选材

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。
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
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 名称
号
使用条件
传统方案
可选择之树脂防腐 防腐树脂选材
方案
A 整体 FRP
盐水溶液,有时带弱酸性,
双酚 A 型 VER
1 化盐设备
碳钢内衬橡胶 B 碳钢内衬 FRP
“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。
中图分类号:
文献标识码:
文章编号:
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。
氯碱化工生产中的主要腐蚀问题及解决方法

氯碱化工行业是一个大行业,也是各种树脂在防腐方面较为集中的重防腐终端市场。
其典型的产品为电解食盐溶液生产烧碱、氢气、氯气和氯化工产品,这就是氯碱化工行业,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(俗称电化学腐蚀)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。
目前行业中釆用的常见的耐蚀结构材料: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、各种热塑性衬里、玻璃钢内外防腐。
氯碱行业主要腐蚀部位及其对应策略:1、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、管线等多釆用传统的衬乙烯基脂、环氧玻璃钢或环氧煤沥青进行防腐。
因为热的盐水产生的杂散电流非常要命,为应对电化学腐蚀(杂散电流)一般采用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。
这些是常用的方法,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,全部使用钛金属的还是凤毛麟角。
2、氯气腐蚀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。
氯碱工业中理想的耐腐蚀材料_镍合金

防 腐氯碱工业中理想的耐腐蚀材料 镍合金韩 珩(山东塑料试验厂 济南 250101)镍是化工生产中耐腐蚀性能极好的材料,为银白色金属,虽然早在1775年人类就已制成纯镍并于1825~1826年在瑞典开始工业化生产,但由于技术条件等诸多因素的局限性,镍的生产发展一直缓慢。
随着近年来世界冶金工业生产和制造技术的不断发展和提高,镍合金工业的发展也很快,应用领域不断拓宽,在化工生产中的效果尤为显著。
因为腐蚀是由于金属材料受到周围介质的化学和电化学作用引起的,所以防腐时首先应考虑金属和介质这两个方面。
镍材在这两方面恰恰都占有优势,在许多还原性、中性介质中的耐腐蚀性非常好。
另外在苛性碱溶液中表面能形成一种坚固的保护层,即使在高温条件下也相当稳定,年腐蚀率仅为0.01~0.03mm,同时镍合金材料还具有韧性好、强度高、耐高温、金属性能稳定、二次加工和焊接性能优良等优点,在氯碱工业中常用来制做蒸发器、储罐、管道、泵和阀门等。
在我国氯碱工业的不断发展中,越来越多的氯碱厂采用镍合金设备进行生产,获得了良好的经济效益。
采用镍制设备的厂家有:齐鲁石化公司氯碱厂、福州第二化工厂、武汉葛店化工厂及新疆克拉玛依化工厂等几十个单位。
一般镍材中的镍含量在45%以上,镍材的国际标号和化学成分见表1。
1 镍合金的一般性能镍合金的耐腐蚀性能好,用其制造的设备使命寿命长,从而大大降低维修、保养费用、减少停工检修次数,实际上一次性投资费用高,但使用周期长。
镍合金的物理性能与300号奥氏体不锈钢相似,热膨胀率比300号不锈钢低,等同于普通碳钢,除纯镍外,镍表1 常用耐腐蚀镍合金材料(质量分数,%)合金U NS No镍铬钼铁钨铜其它200400600625690825G-3G-30C-276C-22C-200062268659B-2B-3B-4NO2200NO4400NO6600NO6625NO6690NO8825NI6985NI6030NI0276NI6022NI0200NI6022NI6686NI6059NI0665NI0675NI062999.666.575.062.061.042.044.043.057.056.059.058.060.060.069.068.566.015.521.529.021.522.029.815.522.023.020.521.023.01.01.51.09.03.07.05.016.013.016.014.216.015.828.028.528.01.08.02.59.029.519.515.05.53.01.52.35.01.52.01.53.51.52.83.83.03.23.73.031.52.32.01.71.61.0锰3.8(铌+钽)1.0钛2.1(铌)1.0(铌+钽)合金材料的强度比300号不锈钢高。
氯碱工业中的防腐选材

氯碱工业中的防腐材料前言氯碱工业是腐蚀性很强的行业, 其生产过程中的工艺介质及成品, 例如饱和盐水、湿氯气、烧碱、盐酸及硫酸等均具有极强的化学腐蚀性。
氯碱生产装置处在电、化学介质的酸、碱、盐环境中, 因此造成设备腐蚀的原因是相当复杂的, 因而对装置结构的防腐选材显得尤为重要, 否则就会造成严重的跑、冒、滴、漏现象,不但腐蚀设备、污染环境, 同时又严重制约了生产装置的长周期稳定运行。
氯碱工业是腐蚀性极强的行业, 应该利用现代的防腐蚀技术来解决这一困扰生产的难题, 其有效的途径就是正确选用防腐蚀材料。
国内外科技工作者根据多年来生产实践的经验选用了各种材料及采用了很多方法来防止氯碱设备的腐蚀, 其中特别是有机高聚物材料使氯碱工业在设备的腐蚀防护上取得了长足的进步和发展。
防腐材料包括金属材料和非金属材料的选择.首先要考虑介质的性质、温度、压力, 设处介质是氧化性还是还原性和所处温度。
一般说来, 温度升高, 腐蚀速度加快, 而低温还应考虑冷脆问题。
随着设备抗压能力的提高, 耐腐蚀性加强。
其次要考虑设备的类型与结构。
如换热器要求导热性很好的材料。
单独结构的要选用有较好的强度、塑性和冲击韧性等机能的材料。
此外还应考虑产品要求以及材料的价格与来源。
能用碳钢的应尽量避免用其他贵金属。
当然,有时在设计过程中也采用一些成本较低的非金属材料, 如盛装盐酸介质时用FRP代替碳钢, 宁夏英力特化学股份公司9万t/a离子膜法烧碱工程设计中高纯盐酸贮罐的材质即为FRP。
1 氯碱生产中腐蚀原因在氯碱生产过程中, 电化学腐蚀是氯碱腐蚀的主要特征, 按生产工艺中不同的腐蚀介质可简要归纳如下。
1. 1 盐水腐蚀盐水与金属容易构成腐蚀电池使金属失去电子被溶解, 因而在设计选材时常采用非金属材料隔离层措施保护金属。
1. 2 氯气腐蚀氯气含水是造成金属腐蚀的直接原因, 因此控制氯气中的含水指标是减少腐蚀的最佳方法。
一般氯气中的含水质量分数在150 *10- 6以下时, 它对金属的腐蚀极微, 而湿氯气则对金属的腐蚀性极强。
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氯碱工业中的防腐材料前言氯碱工业是腐蚀性很强的行业, 其生产过程中的工艺介质及成品, 例如饱和盐水、湿氯气、烧碱、盐酸及硫酸等均具有极强的化学腐蚀性。
氯碱生产装置处在电、化学介质的酸、碱、盐环境中, 因此造成设备腐蚀的原因是相当复杂的, 因而对装置结构的防腐选材显得尤为重要, 否则就会造成严重的跑、冒、滴、漏现象,不但腐蚀设备、污染环境, 同时又严重制约了生产装置的长周期稳定运行。
氯碱工业是腐蚀性极强的行业, 应该利用现代的防腐蚀技术来解决这一困扰生产的难题, 其有效的途径就是正确选用防腐蚀材料。
国内外科技工作者根据多年来生产实践的经验选用了各种材料及采用了很多方法来防止氯碱设备的腐蚀, 其中特别是有机高聚物材料使氯碱工业在设备的腐蚀防护上取得了长足的进步和发展。
防腐材料包括金属材料和非金属材料的选择.首先要考虑介质的性质、温度、压力, 设处介质是氧化性还是还原性和所处温度。
一般说来, 温度升高, 腐蚀速度加快, 而低温还应考虑冷脆问题。
随着设备抗压能力的提高, 耐腐蚀性加强。
其次要考虑设备的类型与结构。
如换热器要求导热性很好的材料。
单独结构的要选用有较好的强度、塑性和冲击韧性等机能的材料。
此外还应考虑产品要求以及材料的价格与来源。
能用碳钢的应尽量避免用其他贵金属。
当然,有时在设计过程中也采用一些成本较低的非金属材料, 如盛装盐酸介质时用FRP代替碳钢, 宁夏英力特化学股份公司9万t/a离子膜法烧碱工程设计中高纯盐酸贮罐的材质即为FRP。
1 氯碱生产中腐蚀原因在氯碱生产过程中, 电化学腐蚀是氯碱腐蚀的主要特征, 按生产工艺中不同的腐蚀介质可简要归纳如下。
1. 1 盐水腐蚀盐水与金属容易构成腐蚀电池使金属失去电子被溶解, 因而在设计选材时常采用非金属材料隔离层措施保护金属。
1. 2 氯气腐蚀氯气含水是造成金属腐蚀的直接原因, 因此控制氯气中的含水指标是减少腐蚀的最佳方法。
一般氯气中的含水质量分数在150 *10- 6以下时, 它对金属的腐蚀极微, 而湿氯气则对金属的腐蚀性极强。
因此对输送湿氯气的管道及设备的选材应予以充分的注意与重视。
1. 3 酸类腐蚀氯碱工艺中的酸类主要以盐酸、硫酸、次氯酸为主。
除了浓硫酸的氧化性而形成保护膜外, 其它酸均能与金属形成析氢反应。
因而常采用特殊合金(如高硅铸铁、钛钼合金等)及陶瓷、搪瓷、塑料及橡胶材料来作为防腐蚀材料。
1. 4 碱液腐蚀碱脆是烧碱腐蚀的主要特点, 因而在烧碱蒸发设备选材时多以耐蚀合金为主, 以提高设备的防腐蚀能力, 从而来延长设备的使用寿命, 但在工艺温度和压力允许的情况下亦有很多采用碳钢内表面涂刷或喷涂耐腐蚀防腐涂料, 以减轻碳钢发生晶间腐蚀。
1. 5 尾气腐蚀氯碱生产主要以氯气、氯化氢气体、硫酸气及碱雾等尾气为主, 为防止其腐蚀设备、厂房、管架、管路、设备及厂房基础等, 目前多以涂料来加以保护, 更为重要的是在生产工艺中加以严格的控制, 从而有效控制和减少碱雾、酸气对土建及设备的腐蚀。
1. 6 杂散电流腐蚀食盐水溶液电解制取氯气、氢气和烧碱,在电解槽中利用电能产生所要求的化学变化。
由于多种原因在生产过程中存在许多不规则的泄漏电流,这种不规则的泄漏电流容易引起电化学腐蚀, 其危害性应引起电解槽工艺技术人员的足够重视, 以有效保护电解设备及有关的管道等设备。
目前有效的控制手段是断电、排流、电位保护。
2、防腐材料的选择(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)。
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。
(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,但仅用于房屋、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-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、FRP、PVC、PP等。
3 海特酸型特种不饱和聚酯树脂3.1不饱和树脂的合成原理:不饱和聚酯通常是由不饱和二元酸或其酸酐(顺丁烯二酸酐、顺丁烯二酸、反丁烯二酸等)、饱和二元酸或其酸酐(部苯二甲酸酐、闾苯二甲酸等)与二元醇(乙二醇、1,2 一丙二醇等)经缩聚反应合成的分子量不高的线性聚合物。
市场上广泛使用的通用型不饱和聚醇树脂系由邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、1,2 一丙二醇合成的分子量不高的线性结构聚合物,生产中将所得缩聚产物再溶于乙烯类单体(通常是苯乙烯) 并加入适量稳定剂即得成品不饱和聚醇树脂。
不饱和聚酯树脂一般可通过引发剂引发不饱和聚酯中的双键与可聚合的乙烯类单体(苯乙烯)进行自由基共聚反应使线性的聚醇分子交联成为三向阿络,其反应如下:其中M1、M2 分别代表增长链末端为苯乙烯单体和不饱和聚酯双键打开后形成的自由基。
M其中M1、M2分别代表增长链末端为苯乙烯单体和不饱和聚酯双键打开后形成的自由基。
M1、M2分别代表苯乙烯单体和不饱和聚醇分子中的双键。
根据自由基反应动力学原理,各步链增长的反应速率均可表示为Rp= K(I)n (M )m 。
( 1)式中,K为反应速率常数,指数n :0.5 ~1.0,m:1~1.5 , [I]为引发剂的浓度,[M ] 相应于上述四个链增长反应分别代表M 1或地浓度。
由于各种树脂中苯乙烯浓度接近,因而对R r有影响的是不饱和聚醣分子中的双键的密度【M 2】。
根据 A r r heni us方程式,反应速率常数K 与温度T 关系如下K = A e (-E/RT) (2 )总活化能E = (Ep~Et/2 ) + Ea/2,式中链增长活化能Ep和链终止活化能Et大约为7C al/m ol 和4Cal/m ol,因而E> 0,而引发剂分解活化能较大,在总活化能中,它占主导地位。
综合(1)、(2)两式不难看出,不饱和聚醣树脂固化反应速率与引发剂活性( Ea )、浓度[I]、单体淮度[M 1 ] 和反应温度T有关,而且,引发剂活性越大( 越小),引发剂浓度越大,单体浓度越高,反应温度越高,则固化反应速率越高;反之,则固化反应速率越低。
不饱和树脂固化的反应性指标有两个,即凝胶时间(从加入固化剂开始反应到树脂丧失流动性时的时问) 和固体时间(从加入固化剂开始反应到出现反应放热峰值时的时间)。
不饱和聚醋柑脂为了获得一定的贮存稳定期及施工操作适用期在缩聚产物中加入了适量的自由基聚合反应的阻聚剂,因此,当引发剂加入到树脂中后,反应首先经历了一段诱导期,诱导期过后,交联反应才正常进行,且速度几乎不减。
转化率一时间曲线向右平行移动,如图l 曲线2,曲线 1 为不加阻聚剂的情况。
诱导期的长短与加入的阻聚剂的量成正比,不同牌号的树脂中,加入的阻聚剂的量是不一样的,因而诱导期的长短也就不一样,而凝胶时间和固化时间中恰又包含了这段诱导期在内。
因此目前在玻璃钢制作行业中,许多厂家把凝胶时间作为评价树脂反应性的依据是不科学的。
若采用固化时间与凝胶时间之差△t 上来表示不饱和树脂的反应性就比较合理科学,因为△t中不包含诱导期在内,而且△t越小,树脂反应性就越高△t越大,树脂反应性就越低.实验部分屎料百良材系列不饱和聚酯树脂:金陵帝斯曼树脂有限公司;过氧化甲乙酮Intem x MEKP—H A 一2 :Perox-id—Chemie—Gmhh:过氧化乙酰丙酮IntemxAAP—NA -2 :Perox.id—Chemle—Gmbh;过氧化环己酮IntemxCHP—NA一1:Peroxoid —Chemie—Gmbh;辛酸钴苯乙烯溶液(1%Co)C—101;过氧化甲乙酮DF—MEKP:市售;辛酸钴溶液TZ—11(1%Co):市售。
反应性测试方法称量100±Ig 树脂试样,加人适量促进剂,充分搅拌均匀,在各种试验环境温度下恒温,用滴管加适量固化剂,手动搅拌,并同时记时,当出现捧丝即断时,记下秒表所示的时间即凝胶时间GT,同时,将温度计顶点插人到试样中心位置,固定,当温度计指示温度达到最高温度时,同时记录该温度下秒表显示时间(从手动搅拌开始到达到最高温度时所经历的时间),该时间即为固化时间cT,固化时间与凝胶时间之差△t=CT -G T。
结果与讨论(1)选用百良材P4—901,P6—901,P61—901,K700—901,E220—901等五种牌号树脂,在25空气浴中,分别称取10og树脂,加人I ml AAP—NA一2和0.4ml钴液C -101,测得各种牌号树脂反应性如表1所示。