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预硫化丁基橡胶板的7种用途整理

2018-12-06 14:04:24 南京圣 辉橡塑有限公司 阅读

1. 1.磷酸生 产系统中的腐蚀

 

热法的 生产方法有两种 — 热法和湿法。

 

热法磷 酸是以元素磷为原料并经氧化、水化等反应而制得。产品浓度变化范围为 75-115% H3PO4。其中磷酸浓度在 105 % 以上的称为过磷酸(即多磷酸)。一般商品磷酸浓度为75-85 %.

 

湿法磷 酸是用硫酸与磷矿反应生成硫酸钙和磷酸,再过滤 除去难溶的硫酸钙和酸中其他 固体物质而得到滤酸30-45 % P2O5,然后将 滤酸浓缩为商品浓磷酸

50-54 % P2O5。将浓磷 酸进一步浓缩脱水则可制的得湿法过磷酸68-72 % P2O5


 

在磷酸 生产工艺过程中,热法磷 酸涉及高温而极大加剧了设备的腐蚀,湿法磷酸中的杂质 会加剧 酸的腐蚀性和磨蚀性。因而,磷酸生 产装置处于十分苛刻的腐蚀环境。

 

1.1 热法磷酸生产系统

 

工艺流程 以元素 磷为原料生产磷酸的主要反应如下:

 

P4+5O2 === 2P2O5

 

P2O5 + 3H2O === 3H3PO4

 

1.2 湿法磷酸生产系统

 

工艺流程 用硫酸分解磷矿时,生成磷 酸溶液和硫酸钙结晶,其主要化学反应如下:

 

Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 + 5 n H2O === 5CaSO4·n H2O + 3H3PO4 + HF


根据硫 酸钙的水合结晶形态,可将湿 法磷酸生产系统区分为二水法和半水法流程。目前虽然也有 由这两种基本方法组合而成的其他方法,但仍以 二水法流程使用广泛。


主要腐蚀设备 湿法磷 酸装置中的主要设备有反应槽(萃取槽)、过滤机和料浆泵。工作介质中含有 30-45 % P2O52-4 % SO42-1-2 % F -0.0-0.05 % Cl -,以及Fe3+Al3+Mg2+等杂质。反应料浆中含有固体 35-45 %。

 

1.3 湿法磷酸浓缩系统

 

二水法 制得的磷酸浓度较低,虽然可 以在某些磷酸盐肥料生产中使用,但是,对于大多数 用途来说,采用蒸 发除去部分水分进行浓缩处理而达到商品磷酸浓度(50-54 % P2O5)。

 

工艺流程 在浓缩装置中,借助循 环泵将大量循环酸送到加热器内,用蒸汽 间接加热后进入 闪蒸室,在真空下闪急蒸发,除去水 分以得到所需浓度的磷酸。目前广 泛采用的蒸汽间接加热、强制循 环真空浓缩的工艺流程如图所示。


主要腐蚀设备 浓缩装 置的主要腐蚀设备有热交换器、闪蒸室及循环泵等。

 

2. 磷酸装 置设备防腐材料概述

 

在磷酸 生产设备中所采用的衬里材料几乎都是防腐蚀橡胶衬里,只在个别部分(因为有高

 

温)需另加衬砖(通常是碳砖)。所采用 的橡胶衬里必须承受设备里的多种负荷。主要包含有:化学负荷、温度(包括渗透和/或扩散负荷)、以及机械负荷(磨损、真空等)。由于各 种负荷会在设备中不同的部位出现,因此,如选用 品种单一的橡胶衬里就很难在所有的部位都达到理想的防腐效果。很明显,我们需 要根据不同部位的负荷参数选择不同的橡胶衬里。通常采用的 橡胶衬里有如下几种:


2.1 天然硬橡胶衬里

 

根据硫 化后分子间交联的程度,天然橡胶(NR)或聚异戊二烯橡胶(IR)可分为软橡胶和硬橡胶。一般人们认为,硬橡胶 衬里可适合于各种目的。它们的 耐化学腐蚀性能和耐温性能可满足各种要求,而软橡 胶则具有抗磨损性能好的优越性。

 

2.2 天然软橡胶衬里

 

基于天然橡胶(或聚异戊二烯)的软橡 胶衬里有极好的抗磨损性能,而其抗 化学腐蚀性能却经常满足不了需要。

 

2.3 丁基橡胶衬里

 

基于丁基橡胶(IIR)、氯化丁基橡胶(CIIR)、溴化丁基橡胶(BIIR)的丁基橡胶衬里可以被硫化成软橡胶,其硫化 后的耐化学腐蚀和耐磨损性能和由天然橡胶制成的硬橡胶衬里相当,其耐高 温性能和抗磨损性能也很好,但其耐 温性能略次于硬橡胶的衬里。此外,它们 可非常好地阻止如水、酸性气 体和氧气等的渗透。除了硬橡胶衬里外,溴化和 氯化丁基橡胶衬里是推荐用于磷酸装置的最为重要的防腐蚀材料。

 

2.4 橡胶修复膏

 

橡胶修 补胶泥是基于聚合物的橡胶衬里修补胶泥,包括硬 质和软质修补胶泥,常用于多 种橡胶衬里设备(如:取样器、酸洗储罐、搅拌桨、流量计、海水淡化过滤器、海水淡化冷 凝器、真空结晶器、氟吸收塔和管道、大气冷凝器、闪蒸室、脱硫吸收塔和管道)的快速修补,也可用 于橡胶与配件之间的粘结。修补胶 泥对不同的钢基体、衬里橡 胶都具有极好的粘结性及突出的热稳定性。具有极好的耐无机酸、非氧化性酸、弱碱和盐溶液的性能。

 

2.5 高强耐磨材料

 

强度耐 磨材料基于改性树脂及特殊的耐磨填料,可以使 用在固体含量较高的环境,并且 对于强酸,氧化性 酸具有很好耐腐蚀性。可以应用于输浆管道、设备作为衬里,也可以作为 设备紧急维修的材料。另外,经过改进后的材料,也可用 于高温的气液环境。


3. 防腐衬里的施工方法


3.1 衬里的粘贴


为使橡 胶衬里完好地粘贴在钢制的结构件上,需衬胶 的部件和装置的结构和制造必须满足 衬胶施工的要求。需衬胶的表面(以及焊缝表面)在经过 符合要求的打磨、喷砂、除锈(有时还需脱脂)后,要反复 地刷上合适的底涂料和粘结剂,然后再 将被切割成所需尺寸的胶板 粘贴在部件的表面。

 

3.2 橡胶板的硫化

 

以上所 有提到的橡胶衬里材料必须经过硫化(即分子间交联)才能达 到所需的防腐蚀性能。硫化有 下列几种可能方式:

 

3.2.1 硫化罐硫化

 

粘贴好 的橡胶板送入硫化罐内,并在逐 渐升高的温度和压力下硫化,通常的范围为温度120-145 °C,压力为 3-6 bar,硫化罐 内的热传递通过蒸汽或热空气而产生。在硫化罐内的加热、保温和 冷却步骤应严格按专为该种衬里材料而设计的工艺进行。

 

3.2.2 高压蒸汽本体硫化

 

如果构 件为压力容器并且不超过某一尺寸,则它们 本身也可用作为硫化罐。在这种情况 下胶板 被粘贴于基体上,然后在 容器内充入高压蒸汽进行硫化。重要的是,容器应严格密封 并且所 有开口处都要加法兰盲板。

 

3.2.3 常压蒸汽硫化

 

若容器不能受压,则可通 入常压蒸汽进行硫化,但所衬 的胶板须配制成在低温下能进行 硫化的胶种。

 

3.2.4 热水硫化


胶板被 粘贴于基体上后,容器内要充水。应予注意的是,水面应 比衬里最高处高出约 1 米(特别对硬橡胶衬里),必要时 应在容器上端焊接一道环柱。然后,在水里 通入蒸气将水加 热。为减少 水和硫化系统的相互作用,加热应在24小时内完成。对于硬橡胶,水温应升至90-95 °C。对软橡胶,按照其材料组成,低温就足够了,而且水 位也不用充得那么高。

 

3.2.5 冷硫化

 

橡胶衬里的冷硫化(自硫化)并不需 要上述的能量输入,它们是软橡胶,根据其配比,它们 的分子能在常温(大约 25 °C 以上)和常压 下发生内部交联。

 

由于这 些材料的硫化能在常温下发生,在生产 时硫化过程实际上已经开始。因此特别在 运输周期较长时,自硫化 胶板必须装在冷藏箱内。在工地 上这种胶板也不能储藏太长的时间。 原则上,这种材 料在工地也须在冷藏柜中储藏。

 

粘贴后 的衬里材料仍需要(在约 25 °C 下)约8星期时 间才能达到足够的硫化度,此后衬里 才能接触介质,若充入 热空气或用热水或蒸汽加热,时间可被大大地缩短。

 

3. 2. 6 预硫化

 

通过混 炼胶配方的选择,可使生 产出的衬里胶板在生产厂的硫化罐内部分或完全硫化, 配以合 适的粘结剂即可在工地上进行施工,这种衬 里材料实际上可被无限期地储存,即使在 极端的 气候下也不需要特别的冷藏措施。并且由 于它们已被预硫化,因此它 们能很好地耐化 学腐蚀,这样,构件在 衬胶后可马上投入使用。需注意的仅是,粘结系 统在整个防腐工程中 起着最重大的作用,保证在100°C以内工况下使用,有最大、稳定的 粘接力是保证胶板不脱 落和翘边的安全保障,选择好 的高级的粘接系统(黄胶浆)是降低 工程成本和提高胶板使 用寿命的必由之路。

 

4. 用于磷酸装置的 ECO 橡胶衬里

 

4.1 ECO 简介

 

伊格里防腐技术(上海)有限公 司为中德合作科技型企业,我们长 期致力于为客户提供专业化的工业防腐、耐磨和 节能系统解决方案。

 

我们的团队从事研发、生产和销售橡胶衬里、耐磨涂层、橡胶粘合剂、橡胶修复膏、橡胶膨胀节、涂层衬里、环氧灌浆料、节能技术等。我们也 致力于组织最具有创新性的高性能特殊化学品并不断扩充新产品范围以满足全球客户的需求。


公司橡 胶工厂位于北京、涂层工厂位于上海。占地约3000m2,包括了实验室、胶板生产车间、涂层生产车间和仓库。同时公 司以北京和上海为中心,为全球 的客户提供从防腐蚀方 案设计、设备制作、材料供应、施工及 维修等全套完善的系统服务。


4.2 ECO 衬里在磷酸行业的业绩


在国内的磷酸行业中,ECO 先后承接了: 

贵州开 磷集团矿肥有限责任公司 

贵州开 磷集团中化开磷有限公司 

安徽六 国化工有限公司 

江西六 国化工有限公司

 

5.  某磷肥厂 10  万吨 / 年磷酸 项目防腐材料选择及分析

 

5.1 真空设备


序号

设备名称

尺寸/规格

mm

工作介质

设计温度/

设计压力

胶板牌号

1

除沫器

f2500'5303

P2Olb 32 %

含氟蒸汽

90 °C

-0.1 MPa

ECOVULC

(橡胶)

D3

2

闪蒸冷却器

f4325'7250

P2Olb 32 %

含氟蒸汽

80 °C

187mmHg

ECOVULC

(橡胶)

D3

3

第一氟洗涤

f3300'15306

H2SiFlb 20 %

含氟蒸汽

90 °C

-0.1 MPa

ECOWEARFLE

X D3T(耐磨涂 层,无需硫化, 且可快速修复)

4

第二氟洗涤

f2400'12378

H2SiFlb 20 %

含氟蒸汽

90 °C

-0.1 MPa

ECOWEARFLE

X D3T(耐磨涂 层,无需硫化, 且可快速修复)

5

闪蒸室

f4500'11818

H2SiFlb 20 %

H2SOlb 12 %

含氟蒸汽

80-100 °C

60 mmHg

ECOVULC

(橡胶)

D3

6

旋风除沫器

f8500'8817

H2SiFlb 20 %

H2SOlb 12 %

含氟蒸汽

80-100 °C

55 mmHg

ECOVULC

(橡胶)

D3

7

第一氟吸收

f4500'20095

H2SiFlb 20 %

含氟蒸汽

80 °C

50 mmHg

ECOWEARFLE

X D3T(耐磨涂






层,无需硫化,

且可快速修复)

8

第二氟吸收

f2000'19488

H2SiFlb 20 %

80 °C

ECOWEARFLE

含氟蒸汽

45 mmHg

X D3T(耐磨涂

层,无需硫化,

且可快速修复)


5.2 常压设备


序号

设备名称

尺寸/规格

mm

工作介质

设计温度/

设计压力

胶板牌号

1

磷酸储槽

f14000'10000

P2Olb 32 %

80 °C

常压

ECOPREBUTYL

B100

2

消化槽

f6500'5300

磷酸料浆

80-85 °C

-35mmH2O

ECOPREBUTYL

B100

3

    

f912'1500

氟、水汽

90 °C

常压

ECOPREBUTYL

B100

4

    

f750'800

P2Olb 30 %

90 °C

常压

ECOPREBUTYL

B100

5

    收 塔

循环槽

f2800'8500

H2SiFlb 20 %

50 °C

常压

ECOPREBUTYL B100

6

    

塔 循环槽

f2800'4000

H2SiFlb 8 %

50 °C

常压

ECOPREBUTYL B100

7

回收水槽

f1400'1800

H2SiFlb 5 %

80 °C

常压

ECOPREBUTYL

B100

8

尾气洗涤器

f3600'2000

H2SiFlb 15 %

75 °C

常压

ECOPREBUTYL

B100

9

    

塔 槽

f2300'3000

H2SiFlb 20 %

50 °C

常压

ECOPREBUTYL B100

10

    

塔 槽

f2300'3000

H2SiFlb 8 %

50 °C

常压

ECOPREBUTYL B100

11

回水槽

f2000'2000

冷却水

40 °C

常压

ECOPREBUTYL

B100

12

    

f2500'5303

H2SOlb 12 %

75-80 °C

常压

ECOPREBUTYL

B100

13

回收水槽

f2800'4000

冷却水

80 °C

ECOPREBUTYL





常压

B100


5.3 真空管道


序号

设备名称

尺寸/规格

mm

工作介质

设计温度设计压力

胶板牌号

1

钢板卷管

f1020

含氟蒸汽

H2SiFlb 20 %

-0.1 MPa

ECOWEARFLE

X D3P    涂 层,无需硫化)

2

法兰面




ECOPREBUTYL

B100


5.4 磷酸萃取槽(反应槽)


设备名称

磷酸萃取槽

尺寸/规格 mm

4300,混凝土结构

工作介质

原料为 98% H2SO4+磷矿粉

槽内磷酸料浆成分为:含固量小于 40 (,固相物主要成分是 CaSO4·2H2O;

液相成分为:P2O5  ( 32 %),SO42-( 5 %),Cl -( 350 ppm),-(2.5 %

设计温度/设计压力

95 °C, 常压

防腐蚀方案

a.萃取槽底部

ECOGUARD 221 Motar导电找平层 +ECOPREBUTYL B100  胶板+ 两层

65 mm 厚碳砖

b.萃取槽侧面

ECOGUARD 221 Motar导电找平层 +ECOPREBUTYL B100  胶板+一层

113 mm 厚碳砖

c.萃取槽顶部

ECOGUARD 221 Motar导电找平层 +ECOWEARFLEX D3P(耐磨涂层, 无需硫化)


5.5 案例分析


由 以 上 案 例 可 以 看 到 , 在 真 空 设 备 中 主 要 选 用 的 是 ECOVULC D3 胶 板 和 ECOWEARFLEX D3P(耐磨涂层,无需硫化)。ECOVULC D3是一种 以天然橡胶为基础 的硬橡胶。其硫化 处理可在施工现场用热水和水蒸汽进行。ECOVULC D3的主要特点是其 高度的 化学稳定性和能起防渗透的高密度。ECOWEARFLEX D3P是聚能 杂环材料为基础并用混元 体增强的刮涂层,与基体 的粘结力特别强,具有很好的耐真空、防腐和耐磨性能,因 此很适 合现场作业的耐HF真空防腐耐磨材料。

 

对于尺 寸较小的真空洗涤设备以及真空管道,选用了 ECO 公司的 ECOVULC PF50 胶 板。这是一 种基于丁基橡胶 (IIR) 的软橡胶衬里,可在硫 化罐通入高压蒸汽硫化。对于那些 可在衬 胶车间进行衬里和需耐磨损的构件,比如此 例中的真空洗涤设备以及真空管道, ECOVULC PF50 是十分合适的选择。这种胶 板的特点是其优良的化学稳定性,抗渗透性及 抗磨损性。它甚至 能承受冲撞敲打之类的机械负荷。

 

对于尺 寸较大的和对于腐蚀介质和温度条件苛刻一些的尺寸较大的常压设备,选用了 ECO 公司的ECOPREBUTYL B100 胶板。这是一 种以溴化丁基胶(BIIR) 为基础的,经预 硫化处理的软橡胶。它除了 具备全面的化学稳定性,如对酸,碱和盐溶液的稳定性,还具有 良好的机械性能。除此之外,它还具 有预硫化橡胶板材的优点。它的运 输和储存方式简便,   即 使 在 无 低 温 处 理 的 条 件 下 也 可 保 质 18 个 月 以 上 。 由 于 省 去 了 复 杂 的 硫 化 手 续 , ECOPREBUTYL B100 可以在 安装后直接投入使用。特别值得一提的是,它可应用于高温 环境。除了优 良的化学稳定性和热稳定性外,ECOPREBUTYL B100 还具备很好的机械性 能。它对水 蒸汽的高度的密封性也很值得一提。

 

在萃取槽中,有浓硫酸的剧烈腐蚀,有经搅 拌的固相物的强烈磨损,还有放热反应而产生 的高温,因此如 仅用胶板就难以抵御如此强烈的化学、机械以 及热力的综合作用。

 

在萃取槽底部和侧面,衬了一层4mm厚的ECOPREBUTYL B100 胶板,然后在胶板的表 面根据 各部位磨损作用的程度不同衬了一至二层碳砖。除了阻 隔固相物对胶板的直接磨损 外,碳砖在 这里还起到减低衬胶表面化学介质浓度及温度的作用。衬砖的 厚度应以确保衬胶 表面的温度低于 80 °C为宜。

 

值得一提的是,在萃取槽衬胶以前,首先在 水泥基体的表面涂抹了一层约 1-2 mm 厚的 光洁导电 ECOGUARD 221 Motar 找平层。这层涂 层即可以改善表面的平整程度也是用电 火花检 验器检测衬里密封性时的反电极。


萃取槽 顶部因为不直接与介质接触,因此无须衬砖。


对于尺 寸较小的真空管道和搅拌桨,选用了(喷涂或刷涂)涂层ECOGUARD VE310为 底层+300MAT增强+ECOWEARFLEX D3P(面涂,无需硫化)。这是一 种基于高温聚合高 分子材料为基础并用混元 体增强的刮涂层,具有很好的的耐真空、防腐和耐磨性能。其面层 显示了 极好的致密性和耐磨性。涂层厚度通常为 4mm。这种涂 层的特点是其优良的化学稳 定性,抗渗透性及抗磨损性。它甚至 能承受冲撞敲打之类的机械负荷。可以对钢基体和水泥 基体防 腐效果都很不错,一方面 可抵御化学腐蚀,同时还 有较高的耐磨性和强大的附着力(耐 真空性能优异)。


6. 结 论


以上的讨论表明,有大量 的橡胶和非橡胶衬里材料可供各个应用领域选择。我们可以根据 所涉及 的部件的规格和设计的不同而选出最合适的材料,并制定 出一个最优的防腐蚀方案.。

 

参考文献:

 

1)GB18241.1-2001橡胶衬里第 3 部分-橡胶衬里

2)DINEN14879-1Y2005_原 28051_28052_2_28053 标准

3)原德国 SGL 公司产 品技术说明和施工规范。


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