石墨在防腐领域的应用
石墨烯在防腐涂料中的应用

2 石墨烯防腐机理2.1 屏蔽作用将防腐涂料涂抹于金属表面上,能够有效隔绝金属基体本身与周边空气两者,这种类型的保护作用就是屏蔽作用[3]。
通常情况下所使用涂料,若只涂单层时其厚度相对比较小,很难起到完全隔绝腐蚀性离子的作用,这主要是因为高聚物膜层一般都存在一定的孔洞,而这些孔洞的平均直径大约为10-5cm ~10-7cm 之间,但是水分子直径和氧分子直径一般在十几纳米左右,在这种情况将石墨烯这种具有纳米性质的材料融入防腐涂料中,能够起到填补涂料本身存在的缺陷作用,以此来隔绝水、氧气等一些气体原子渗透涂层。
根据相关实验研究结果表面,氧气分压所处环境在10-4mbar 以上,石墨烯也可以有效保护金属基底,有效避免其受到腐蚀影响。
基于以上,运用石墨烯材料应用于金属防护涂层所用的防腐涂料中,能够其实避免金属表面与具有腐蚀性、氧化性的介质进行接触,有效防护基地材料。
2.2 缓蚀作用所谓缓蚀作用,就是基于涂料本身特有的成分与金属基体两者发生反映后,促使金属表面因此出现纯化或者是形成具有保护性质的一层防护膜层,通过这种方式来强化涂料的防护作用,将石墨烯加入其中,能够起到对镀层金属的钝化作用,对提升金属基底的耐腐蚀性能具有积极性应用意义。
2.3 加固作用就金属材料本质特征来讲,其经常使用的聚合物涂层很容易某种物质刮坏,但通过将石墨烯与防腐涂料融合于一体后使用,因石墨烯本身具有的机械、摩擦方面的应用性能优势,能够起到强化材料在减摩以及抗磨方面的应用优势;除以上之外,石墨烯还具有重量轻、特性超薄的特征,不会对金属基底带来其他不良的使用影响。
3 石墨烯在防腐涂料中的应用3.1 石墨烯-环氧树脂涂料所谓石墨烯-环氧树脂涂料,简单来讲就是采用物理混合的方式将自制石墨烯分散液和双组份水性环氧树脂两者混合起来制作而成[4]。
其一,通过对极化曲线、电化学阻抗以及中性0 引言就石墨烯改性涂料的特性来讲,能够实现长时间在高温环境下开展工作,由此可以看出,这种类型的涂料具有良好的耐热性、耐光照老化等优势,而石墨烯的这些应用优势对于涂料而言具有非常大的应用意义,因此将石墨烯与涂料两者结合起来使用,能够有效强化涂料在使用中的导热性、防腐性等应用性能,同时也可以应用于各种环境相对比较恶劣且极端的环境下使用。
【精品文章】石墨的特性以及石墨的用途

石墨的特性以及石墨的用途
石墨的特性以及石墨的用途
石墨是元素碳的一种同素异形体,每个碳原子的周边连结著另外三个碳原子(排列方式呈蜂巢式的多个六边形)以共价键结合,构成共价分子。
由于每个碳原子均会放出一个电子,那些电子能够自由移动,因此石墨属于导电体。
石墨是其中一种最软的矿物,它的用途包括制造铅笔芯和润滑剂。
碳是一种非金属元素,拉丁语为Carbonium。
石墨的特性
石墨及其制品具有高强耐酸性、抗腐蚀和耐高温3000℃以及耐低温-204℃等优良特性,被广泛的应用在冶金、化工、石油化工、高能物理、航天、电子等方面。
石墨的具体特性大致有以下几种:
1、超强的耐高温特性
石墨的熔点为3850±50℃,沸点为4250℃,即使经超高温电弧灼烧,重量的损失很小,热膨胀系数也很小。
石墨强度随温度提高而加强,在2000℃时,石墨强度提高一倍。
2、石墨制品具有很好的导热性、抗热震性。
石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏,温度突变时,石墨的体积变化不大,不会产生裂纹。
3、石墨制品具有化学稳定性和抗侵蚀能力。
石墨在常温下具有很好的化学稳定性,不受任何强酸,强碱及有机溶剂的侵蚀。
4、石墨制品环保健康,无放射性污染,耐高温。
碳要在2000-3300度高。
石墨化工艺

石墨化工艺石墨化工艺是一种利用石墨材料进行生产和加工的工艺。
这种工艺在各个领域都有广泛应用,如电池、电容器、导电材料、涂料、防腐剂等。
在这篇文章中,我将详细介绍石墨化工艺的原理、应用和发展前景。
一、石墨化工艺的原理石墨化是指将原始石墨材料进行加工处理,使其具有更高的纯度、更均匀的粒度以及更好的物理和化学性质。
石墨化工艺的基本原理是将原始石墨材料进行高温处理,使其晶格结构发生改变,从而提高其导电性、导热性和机械强度。
石墨化工艺可以分为两种类型:化学石墨化和热石墨化。
化学石墨化是指将原始石墨材料浸泡在化学物质中,使其发生化学反应,从而改变其晶格结构。
热石墨化是指将原始石墨材料加热至高温,使其晶格结构发生改变。
二、石墨化工艺的应用1. 电池石墨化工艺在电池领域中有广泛应用。
石墨材料可以作为电池的负极材料,具有高的导电性和电化学稳定性。
此外,石墨化工艺还可以用于生产锂离子电池的负极材料,提高电池的能量密度和循环寿命。
2. 电容器石墨化工艺可以提高电容器的性能,使其具有更高的电容和更低的内阻。
石墨材料可以作为电容器的电极材料,具有良好的导电性和化学稳定性。
3. 导电材料石墨化工艺可以生产高纯度的石墨粉末,用于制造导电材料。
石墨材料具有良好的导电性和导热性,可以用于制造电线、电缆等导电材料。
4. 涂料石墨化工艺可以将石墨材料制成涂料,用于防腐、防水、隔热等领域。
石墨涂料具有良好的耐腐蚀性和耐高温性,可以用于制造船舶、化工设备等防腐涂料。
三、石墨化工艺的发展前景随着科技的不断发展,石墨化工艺在各个领域都有广泛的应用和发展前景。
未来,随着人们对环境保护的关注和对新能源的需求,石墨化工艺将会在电池、电容器、导电材料等领域发挥更加重要的作用。
此外,随着人工智能、5G等新兴技术的发展,对高性能材料的需求不断增加,石墨化工艺也将有更广泛的应用。
未来,石墨化工艺将会在更多领域发挥作用,为人类的生产和生活带来更多的便利和效益。
新表面处理技术之石墨烯纳米涂层工艺在产品耐防腐、散热、耐高低温、不粘易清洁、应用中实测数据

纳米沉积石墨烯高导热散热涂层涂层外观:黑色哑光粗糙面;高导热散热,显著增大散热面积,兼具常规防腐黑色光滑面:高防腐,导热散热良好,基本不增加散热面积涂层材质与工艺:以石墨烯为主的碳复合材料,少量纳米复合陶瓷以及表面改性助剂。
通过中微纳专利技术纳米沉积,碳材料趋于定向排列,形成微翅片,显著提高导热散热,增大散热面积。
适用基材:铝材、铜材、镁合金、钢材以及其它金属材质,石墨以及碳纤维材质。
说明:不同基材,不同性能侧重,可根据运用调整。
适用温度:长期-60℃—300℃;短期-100℃—400℃。
耐冷热冲击抗热震。
涂层特性:1、高热导率:水平方向最高可达800W/M.K以上,垂直方向最高可达30W/M.K以上,有助工件散热不蓄热,延长寿命。
2、高辐射系数:最高可达0.96以上;3、微翅片结构显著增加散热面积:最高可增加散热面积2倍以上;4、涂层厚度15微米左右,也可根据需要在3—50微米范围内调整定制;5、涂层防静电,具有一定电磁屏蔽功效,具有一定电绝缘性能(耐电压1000伏特左右);6、涂层附着力1级,结合强度最高可达15MPa以上;7、涂层硬度最高可达6H,柔韧性1级,耐一定次数的折弯,耐冲击50cm以上;8、涂层耐腐蚀,涂层厚度15微米,耐盐雾1920小时以上,最高可耐2400小时以上。
增加涂层厚度,耐盐雾最高可达6000小时以上。
涂层耐酸碱腐蚀,散热防腐一体解决;9、涂层耐湿热,耐水长期浸泡,耐水煮。
纳米沉积系统(中微纳专利技术:纳米材料技术与可控涂层工艺设备的集合)1、工艺技术说明:A、液相纳米沉积和气相纳米沉积相结合,涂层微观粒子趋于定向,微观粒子间离子级结合;B、可实现低温(最低可达60℃)纳米沉积,正常180℃—400℃实现纳米沉积;C、主要工艺流程:工件上工装—工件表面前处理(除油除脂除锈除氧化层)—液相沉积—气相沉积—工件下工装—质检包装。
2、工艺主要特点:A、自动化程度高,连续作业,主要工艺过程无需人工操作,品质稳定;B、生产过程数字化在线监控,时时管控品质,有异常及时报警;C、产能稳定,适宜大规模生产,小批量或换线成本高;D、纳米功能材料、沉积工艺、专用设备三位一体的系统技术,3重连贯的技术门槛。
《胺基化石墨烯制备及其在水性环氧防腐涂料中的应用》范文

《胺基化石墨烯制备及其在水性环氧防腐涂料中的应用》篇一一、引言随着环境保护意识的日益增强,水性涂料因其低污染、低毒性、环保等优点逐渐成为涂料领域的研究热点。
其中,水性环氧防腐涂料以其优异的防腐性能和良好的装饰效果在工业防腐领域得到了广泛应用。
然而,传统的水性环氧防腐涂料仍存在耐磨性、耐候性及防腐性能的不足。
为了进一步提高其性能,研究人员将目光投向了新型的纳米材料,如胺基化石墨烯。
本文旨在研究胺基化石墨烯的制备及其在水性环氧防腐涂料中的应用,为水性环氧防腐涂料的性能提升提供新的思路。
二、胺基化石墨烯的制备1. 材料与方法胺基化石墨烯的制备主要采用化学气相沉积法(CVD)和化学还原法相结合的方法。
首先,通过CVD法在铜箔上制备出高质量的石墨烯薄膜;然后,通过氧化和胺基化反应将胺基(如-NH2)引入石墨烯表面;最后,经过高温热处理或化学还原法去除铜箔并还原石墨烯。
2. 制备过程及原理制备过程中,首先将石墨粉进行氧化处理,使其表面含有丰富的含氧官能团。
然后,在高温条件下,利用CVD法在铜箔上生长出石墨烯薄膜。
接着,通过化学反应将胺基引入石墨烯表面,形成胺基化石墨烯。
最后,经过高温热处理或化学还原法去除铜箔并还原石墨烯,得到纯净的胺基化石墨烯。
三、胺基化石墨烯在水性环氧防腐涂料中的应用1. 胺基化石墨烯的分散与改性将制备好的胺基化石墨烯加入到水性环氧树脂中,通过高速搅拌和超声波分散技术使其均匀分散在涂料中。
为了提高其与环氧树脂的相容性,还可采用偶联剂进行表面改性。
2. 涂料的制备与性能测试将经过分散和改性的胺基化石墨烯与水性环氧树脂混合均匀,再加入其他助剂如分散剂、成膜助剂等,搅拌均匀后即可得到胺基化石墨烯水性环氧防腐涂料。
通过实验测试其性能,包括干燥时间、附着力、硬度、耐磨性、耐候性及防腐性能等。
四、实验结果与分析通过实验发现,添加了胺基化石墨烯的水性环氧防腐涂料在各方面性能上均有显著提升。
其干燥时间缩短,附着力增强,硬度、耐磨性和耐候性均有所提高。
石墨材料的防腐蚀性能研究

石墨材料的防腐蚀性能研究摘要:石墨材料作为一种重要的工业材料,具有优异的导电性能和化学稳定性。
然而,由于受到环境条件的影响,石墨材料在一定的工作环境下会出现腐蚀现象,影响其使用寿命和性能稳定性。
本文对石墨材料的防腐蚀性能进行了研究,总结了石墨材料的腐蚀机理以及提高防腐蚀性能的方法,并对其在工业领域的应用进行了讨论。
关键词:石墨材料,防腐蚀性能,腐蚀机理,应用引言:随着工业化程度的提高和环境污染的加剧,对材料的防腐蚀性能的要求越来越高。
石墨材料作为一种具有优异导电性和化学稳定性的材料,被广泛应用于化工、电子、电力等领域。
然而,在一些特殊的工作环境下,如酸碱腐蚀环境、高温高压环境等,石墨材料仍然存在一定的腐蚀问题,导致其性能下降和使用寿命减少。
因此,研究石墨材料的防腐蚀性能,探索提高其耐腐蚀性的方法,对于延长材料使用寿命、提高产品质量具有重要意义。
1. 石墨材料的腐蚀机理石墨材料的腐蚀机理主要包括物理腐蚀和化学腐蚀两种形式。
物理腐蚀是指外界介质对石墨材料的机械作用,如磨损、划伤等。
化学腐蚀是指石墨材料与外界介质发生的化学反应,导致材料的形态改变和性能下降。
石墨材料对不同介质的腐蚀性能不同,主要受到介质的酸碱性、温度、流速等因素的影响。
2. 提高石墨材料的防腐蚀性能方法为了提高石墨材料的防腐蚀性能,可以采取以下方法:(1) 表面涂层技术:通过在石墨材料表面涂覆一层具有防腐蚀性能的涂层,起到隔离和保护材料的作用。
(2) 添加防腐蚀剂:在石墨材料中添加防腐蚀剂,形成一层保护膜,阻止介质与石墨材料直接接触,减少腐蚀的发生。
(3) 改变石墨材料结构:通过改变石墨材料的微观结构,增加其晶界和微孔的数量和尺寸,提高材料的耐腐蚀性能。
(4) 使用复合材料:将石墨材料与其他防腐蚀材料复合,形成新的复合材料,具有更好的防腐蚀性能。
3. 石墨材料在工业领域的应用由于石墨材料具有良好的导电性和化学稳定性,广泛应用于工业领域。
石墨的主要用途

石墨的主要用途石墨是一种天然的矿物质,由碳原子排列而成。
它具有易加工、高耐高温、导电性强、润滑性好等特点,因此在许多领域被广泛应用。
本文将介绍石墨的主要用途。
1. 能源行业石墨具有用作电极材料的优良性能,因此在各种电池和燃料电池中得到应用。
同时,石墨还可以制造核燃料加工设备的密封件以及储氢复合材料的防渗层,这些都是能源行业中不可缺少的应用。
2. 钢铁行业石墨作为铸造模具的常用材料,能够有效提高钢铁生产的精度和效率。
此外,石墨还可以制造高温炉内部的导电零件,适用于高温下粉尘环境,能够提高电极的使用寿命和耐久性。
3. 化学工业石墨在化学工业中有着广泛的应用。
它可以作为防腐层和导电喷涂材料,还可以制造多种型号的化工泵和各种化工装置,如隔膜泵、泵件螺栓、齿轮等配件。
4. 汽车制造业石墨是一种热稳定性极高的润滑材料,因此可以在汽车发动机的部件中得到广泛应用。
例如,制成石墨股轴、石墨烤板、石墨轴承、石墨离心部件等制品,能够使发动机的性能稳定、噪音降低、运转平顺。
5. 航空航天石墨可以制造复合材料,用于航空航天部件的制造。
由于石墨具有轻质和高强度、高温等特点,因此用石墨制成的零部件可以在高速飞行和高强度的振动环境下工作,提高飞行器的可靠性和性能。
6. 电力行业石墨在电力行业中也有着广泛的应用。
它可以作为高温膨胀量极低的热障材料,用于高温炉及其附件,能够保证高温下电力设备的正常使用。
此外,石墨还可以制造高性能的轴承,作为电动机、液压机器中的机械密封材料,以及制造高压开关触点等电器用材料。
总之,石墨具有良好的物理和化学性质,可制成多种材料从而应用于地球和太空,其应用广泛,性能卓越,赋予了其非常重要的地位和价值。
随着技术的不断发展和完善,石墨在各行业的应用前景也将更加广阔,其重要性还将得到不断提升。
《胺基化石墨烯制备及其在水性环氧防腐涂料中的应用》

《胺基化石墨烯制备及其在水性环氧防腐涂料中的应用》篇一一、引言随着环境保护意识的增强和科技的不断进步,新型的防腐涂料技术成为了研究热点。
在众多材料中,胺基化石墨烯因其独特的物理化学性质,在防腐涂料领域展现出巨大的应用潜力。
本文将详细介绍胺基化石墨烯的制备方法,并探讨其在水性环氧防腐涂料中的应用。
二、胺基化石墨烯的制备胺基化石墨烯的制备主要包括石墨烯的氧化、胺基化改性等步骤。
1. 石墨烯的氧化首先,采用改进的Hummers法对石墨进行氧化处理,使其表面富含羧基、羟基等含氧官能团,提高其在水中的分散性和反应活性。
2. 胺基化改性接着,通过胺基化反应,将胺基(-NH2)引入到石墨烯的表面。
常用的胺基化试剂包括乙二胺、己二胺等。
通过这种方法,可以在石墨烯表面引入大量的胺基,从而得到胺基化石墨烯。
三、胺基化石墨烯在水性环氧防腐涂料中的应用1. 提高涂料的防腐性能胺基化石墨烯具有优异的物理化学性质,如高比表面积、良好的导电性、强吸附性等,使其成为一种理想的防腐添加剂。
将胺基化石墨烯添加到水性环氧防腐涂料中,可以提高涂层的防腐性能,延长涂层的使用寿命。
2. 改善涂料的性能在涂料中添加胺基化石墨烯,还可以提高涂料的耐候性、耐磨性、抗划伤性等性能。
此外,由于胺基化石墨烯具有优异的导电性,使其在静电屏蔽方面也有很好的表现。
3. 制备方法将制备好的胺基化石墨烯按照一定比例添加到水性环氧树脂中,经过搅拌、分散、研磨等工艺,得到具有优异性能的水性环氧防腐涂料。
四、实验结果与讨论通过实验,我们可以观察到,添加了胺基化石墨烯的水性环氧防腐涂料在防腐性能、耐候性、耐磨性等方面均有所提高。
同时,胺基化石墨烯的添加量对涂料性能的影响也进行了探讨。
实验结果表明,适量添加胺基化石墨烯可以获得最佳的涂料性能。
五、结论本文介绍了胺基化石墨烯的制备方法及其在水性环氧防腐涂料中的应用。
实验结果表明,胺基化石墨烯的添加可以显著提高涂料的防腐性能、耐候性、耐磨性等性能。
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石墨在防腐领域的应用摘要:目前主要应用的石墨设备有:石墨换热器、石墨冷凝器、钢衬石墨反应釜、钢衬石墨反应槽、浓缩罐、反应塔、填料塔和磷酸萃取槽、造粒塔等高温反应设备、传热设备、冷凝设备和防腐设备的防腐内衬。
石墨具有良好的化学稳定性,本文从石墨在水塔、换热器及合成炉上的应用探讨石墨在防腐领域的应用。
关键词:石墨;防腐;换热器;合成炉1 概述在化工、医药、冶金、纺织以及国防、电子、环保等国民经济众多领域,由于介质的强腐蚀性,要求设备既要能防腐蚀,又要有良好的传热性能。
根据相关资料显示,每年我国化工行业设备因腐蚀造成的直接损失与间接损失大约在1300亿元RMB左右,甚至会远远大于这个数字[1]。
如何避免强腐蚀介质对设备的腐蚀,从而降低设备投资与维护成本,提高生产效率与利润是每一个化工企业永远需要解决的难题。
特别是在氯碱工业、磷酸与氟化工工业中的高温反应设备与传热设备,大多常规材料都不能使用。
如果选材有误,造成设备损坏,会给企业造成很大的损失。
如何选择优良的防腐材料是保证正常生产的关键。
在高温下的磷酸、氢氟酸与含氟介质具有非常的腐蚀性能[2]。
包括钢铁以外的不锈钢、铝、镁、铜和其他大多数合金都被磷酸严重腐蚀,不宜采用。
非金属中陶瓷、玻璃、搪瓷等硅酸盐材料对所有浓度与温度下的磷酸都有良好的耐腐蚀性能。
但是不耐氢氟酸、氟化氢等含氟介质的腐蚀,特别是湿法磷酸工业中由于反应原料中汗有氟化物、氯化物与硫酸等杂质。
所以也不能采用。
多种塑料如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯烯与橡胶材料如天然橡胶、丁基橡胶、氟橡胶都耐磷酸与氢氟酸的腐蚀。
但大多数耐用温度比较低,在65℃以下,不能满足高温反应与储存设备的需要;氟橡胶在温度较高的情况下,耐腐蚀性恨好,但价格太高,一般用于航天、军工等工业,很少大面积用于一般化工设备[3]。
石墨为典型的脆性材料,它具有良好的耐腐蚀性和导热性;线性系数小,耐温度急变性好;机械加工性能良好;耐磨损、质量轻,温度升高但强度不降低。
压型石墨元件表面不易结垢,能保证产品的纯度。
缺点是机械强度低,弹性变形小,性能很脆,抗冲击能力差,抗拉强度小[4]。
石墨设备基本为厚壁设备,一般不发生材料抗压强度达到极限前失稳破坏,一般为筒体的强度破坏。
石墨设备大多用于常压和低压操作状态,且使用温度也不太高。
石墨设备设计压力不大于2.4 MPa,设计温度-60~400℃。
石墨设备材料一般为浸渍类不透石墨。
石墨材料多用于换热器、塔器、过滤器、反应釜、吸收器等设备。
石墨设备设计中应尽量发挥石墨材料的抗压强度的特点,使石墨制元件处于承受压应力,避免或减小受拉应力和弯曲应力。
换热器通道走向必须符合石墨各向异性所带来的最佳导热方向。
作为加热设备,在采用树脂浸渍石墨、压型石墨及其胶结剂等与金属材料或其它材料相结合制造时应尽量减少用粘接结构。
设备的主要石墨制零部件同时应尽量避免用粘接结构。
2石墨在防腐领域的应用不透性石墨是采用一定的措施,填充石墨的缝隙,使其成为不透性的石墨材料。
包括浸渍石墨、压型石墨、浇注石墨三种。
具有优良的耐腐蚀与物理机械性能,可以制造防腐设备广泛在化工工业中推广应用。
石墨防腐设备的性能如下:1、优良的耐腐蚀性能:各种品种的碳与石墨对于一切浓度的盐酸、磷酸与氢氟酸包括含氟介质都有优良的耐蚀性,应用温度最高位350℃-400℃,即碳与石墨开始氧化的温度。
2、耐一定的高温:不透性石墨使用温度取决于浸渍材料的品种,如酚醛浸渍石墨可耐170-200℃,如果添加适量的有机硅树脂浸渍石墨,则可耐至350℃;当磷酸沉积在碳和石墨上时,可以提高碳和石墨的抗氧化性能,实际操作温度还可以再提高一些[5]。
3、优异的热传导性能:是非金属材料中导热性能唯一高于金属的材料,居于非金属材料之首。
导热率是碳钢的2倍,不锈钢的7倍。
因此适合应用于传热设备。
4、表面不易结构:石墨与大多数介质之间“亲和力”极小,所以污垢不易附着在表面。
特别使用于冷凝设备与结晶设备。
2.1水塔石墨衬里防腐浓度为30%、温度为65e的稀氢氟酸自塔顶向下喷淋,150e的HF气体自塔底进入,液相和气相在填料段进行充分的接触,HF气体被稀氢氟酸吸收,并得到换热降温,未被吸收的HF气体从塔顶排出,出口温度为80e,稀氢氟酸吸收HF气体后,浓度增大,温度升高,最后从塔底排出。
氟化氢气体、氢氟酸对一般的金属材料有强的腐蚀性[6]。
查资料得知:非金属中只有酚醛树脂浸渍石墨、橡胶、聚氯乙烯、聚四氟乙烯等有良好的耐氟化氢及氢氟酸性能,但橡胶和聚氯乙烯低于60e时才能长期在氢氟酸中使用,所以这两种材料不能满足设备的工艺条件要求。
聚四氟乙烯耐蚀、耐热(可在-195~250e的工况下使用),其缺点是与其它材料的粘附性极差,加工性能亦差,通常不适于采用热塑性塑料的加工方法;石墨耐蚀、耐热(可在150e工况下使用),易加工,在016MPa水压下不渗透,导热性好(满足设备散热的要求),缺点是衬里施工较为繁琐,但施工技术成熟,是设备衬里的基本材料。
通过对某冰晶石厂的调查,起初采用内衬聚四氟乙烯(3mm厚)进行防腐,但在设备制造时衬里工艺不好掌握,衬上后也易脱落,改衬酚醛树脂浸渍石墨后,使用两年情况良好。
因此在不具备聚四氟乙烯薄板衬里施工技术的情况下,采用酚醛树脂浸渍石墨板作为防腐衬里是比较合适的。
根据设计条件,稀氢氟酸及氟化氢气体属于腐蚀性很强的介质,操作温度为65~150e,温差较大,根据HGJ29 -905砖板衬里化工设备6的规定,选用双层砖板复合衬里结构,即一层隔离层加两层酚醛树脂浸渍石墨板,这种复合衬里结构适用于介质腐蚀性或渗透性强、操作温差变化较大或承受振动等工况。
2.2石墨换热器在联碱生产防腐蚀中的应用2.2.1石墨换热器在联碱生产中的防腐蚀优势在联碱生产中,设备腐蚀是一个至关重要的问题。
腐蚀不仅影响产品的质量,而且影响到设备的使用寿命、金属材料的消耗等各个方面。
因此,研究和减少联碱生产中的腐蚀,是纯碱工业长期以来的重大技术问题之一[7]。
近几年,由于我国钛材价格持续上涨,使得钛管换热器价格很难让联碱企业所接受。
由于金属材料本身的腐蚀严重、堵管严重、造价昂贵、换热效率差等多个局限性,很多专家、学者把目光投向了非金属材料,而石墨材料作为唯一的一种导热、耐腐蚀性能都非常良好的非金属材料成为了重点选择对象,经过用户和生产厂家的多年合作应用,现已成为成熟的产品广泛应用于纯碱行业中,使得生产长期稳定的运转,节约设备投资,降低了生产成本[8]。
石墨换热器所使用的不透性石墨作为理想的防腐蚀材料,具有以下优点:(1)具有高度的化学稳定性能。
除了强氧化性酸及碱外,对大部分化学介质都是耐腐蚀的,特别含氯离子的介质。
(2)具有极高的导热性能。
石墨的导热系数为100~110W/m.K,其导热系数和铜、铝相仿,是普通碳钢2.5倍以上,是不锈钢的6倍以上。
(3)在热稳定方面,石墨的使用温度可达到150℃,且其热膨胀系数很小,大约为0.5~4×10-6×1/℃,不容易受温差应力的影响。
(4)由于石墨管内外壁很光滑,其绝对粗度仅是金属管的1/20~1/50,阻力降不超过300Pa;且石墨属于非金属,决定了石墨管跟大多数介质之间“亲和力”小,不会污染介质,管壁也不易结垢,因而扩展了其应用范围[9]。
石墨换热器是一种高效、耐腐蚀性强的换热设备,由于其显著的高效传热,防止结垢以及耐腐蚀等特性,“十一五”期间,在精细化工、农药、化肥等化工领域已得到广泛应用。
近几年,我国联碱行业为了提高换热效率、回收低品位热能、降低电耗及综合能耗、节约设备成本,在许多设备上也试用了石墨换热器,在传热效果、结疤状况、抗腐蚀性能及节能降耗等方面均取得许多宝贵数据,为石墨换热器在联碱生产上使用奠定了基础,同时也为联碱生产进一步降低能耗创造了条件。
2.2.2石墨管制半水煤气冷却器在联碱工艺合成氨生产中的应用众所周知,联碱生产是以合成氨为原料进行的,联碱生产的能耗水平主要由合成氨的工艺水平所决定。
进入夏季以后合成氨产量大幅降低,造成纯碱产量也呈大幅下降趋势,其主要原因就是因为半水煤气经脱硫后进入洗气塔清洗,在长途输送、烈日暴晒下半水煤气进入压缩机一段入口温度往往超过40℃,甚至可达50℃,因而造成压缩机“出工不出力”,成为夏季联碱生产的瓶颈[10]。
通过技术改造,可在半水煤气脱硫后进入压缩机一段入口前增加列管式石墨换热器,与溴化锂制冷机组联合应用,以达到节能降耗目的。
其中换热器管程走半水煤气,壳程走溴化锂制冷机组深冷水,可使半水煤气脱硫后温度降低10℃以上,始终使压缩机保持满负荷运行,从而提高了合成氨产量,为企业带来良好的经济效益,达到节能降耗的目的。
虽然经过了后静电除焦净化,半水煤气中仍含有较多的焦油、煤灰等杂质,且硫化氢含量、水蒸汽的分压都比较高,这都决定了半水煤气换热器容易堵塞、腐蚀、传热效果较差的特点,这也是脱硫工序普遍采用气液直接接触的方法来冷却半水煤气的原因,所以,换热设备选取时必须考虑以上因素[11]。
新型石墨管制半水煤气冷却器,该石墨换热器采用弹性密封连接,将金属材料和非金属的石墨管束做到了有机的连接和结合,将金属的优势和非金属的特长合二为一,由经过内防腐的碳钢壳体、封头、管板,石墨管束和高弹性专利密封材料组成,石墨管两端与弹性密封装置通过过盈配合与碳钢管板实行活性连接,做到每根管束都能自如进行热胀冷缩,彻底消除了管板与石墨管之间的内应力,大大减少了设备损坏和维修的几率;石墨管束能够做到现场更换,充分保证了设备有效实用面积不减少,确保了设备在工艺上的可靠性和稳定性。
新型石墨管制半水煤气冷却器在半水煤气冷却工艺上最大的优势就是解决了焦油挂壁影响换热效果的问题。
与处理同样半水煤气量的不锈钢列管换热器相比较,价格只有后者一半。
可见这种石墨换热器解决了半水煤气换热的疑难问题,并且由于此处压力较低,不用担心石墨的脆性缺陷,在此选用石墨换热器是切实可行的。
在联碱工艺合成氨生产中,采用石墨换热器对压缩机一段进口半水煤气进行冷却,具有投资省、见效快、不挂壁、耐腐蚀、寿命长和现场可单管更换的优点,是提高产量、节能降耗的理想设备[12]。
2.2.3石墨炉气冷凝器在联碱工艺煅烧炉炉气冷凝塔上的使用在联碱的煅烧工段,炉气冷凝一直以塔的形式进行冷却冷凝,传统的塔体材料以铸铁或碳钢为主,加以玻璃钢防腐。
冷却管以铸铁或碳钢材料组成,防腐为环氧酚醛漆热固化处理为主[13]。
因炉气中含有一定量的H2O和NH3,对冷却管的腐蚀较强。
虽然管内有防腐处理,因炉气温度较高,腐蚀性加强,管内的防腐失效仍然不可避免。
同时冷却管经防腐处理后,传热系数大大降低,所以,整体设备设计需要很大换热面积,因此,投资也是比较大的。