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[原创] 盐水精制电解食盐水氯气氯化氢次氯酸次氯酸盐漂白粉氯乙烯电石碱浓缩(高温碱熔融碱)等氯碱工业领域的防腐

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只看该作者 15楼 发表于: 2012-08-01
   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。
   “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。
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只看该作者 16楼 发表于: 2012-08-01
   “树脂重防腐”,区别于目前国标GB/T 50224中“树脂类防腐蚀工程”(主要指的是“玻璃钢衬里防腐”和狭义上的“玻璃钢防腐”),它是一种“广义复合材料重防腐”,概念范围更大,具体表现形式主要有:热塑性高分子材料为基材的衬里防腐、整体热塑性材料防腐;热固性树脂为基材的厚浆型涂层、地坪、胶泥、玻璃鳞片胶泥、聚合物砂浆、聚合物混凝土、玻璃钢内衬、整体玻璃钢、砖板衬里、热固性树脂浸渍石墨材料、胶泥玻璃钢复合防腐、涂装玻璃钢复合防腐、阴极保护树脂防腐复合、水玻璃及搪瓷树脂防腐复合、金属热喷树脂防腐复合、衬胶树脂防腐复合等。
   树脂防腐与金属防腐、传统涂装防腐相比较,具有以下特点:1)可设计性。2)即可提供优于涂装防腐的表面抗渗防腐性能,又能提供整体结构防腐性能。3)防腐力学性能对复合工艺的依赖性更强。4)树脂防腐最终防腐层呈现各向异性和非均质性。5)综合性能优异。达到防腐功能的同时,树脂防腐还可以兼具优良的电性能(导电或绝缘)、优异的热性能(耐热、导热、绝热)、比强度高比模量大(仅限玻璃钢)、耐疲劳、减震、透波隔音、表面疏水、疏油、耐磨、防结垢等功效。树脂重防腐也有不足:1)绝对强度不如金属,弹性较低;2)绝对层间剪切强度和层间拉伸强度不足;3)属刚性材料,性脆,耐冲击不足;4)绝对耐温和耐温骤变性能不足;5)性能分散性较大,影响因素多。更多关于“树脂重防腐”各种表现形式的解释和区分,请参见笔者必将出版的《树脂重防腐》一书更详细的介绍。
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只看该作者 17楼 发表于: 2012-08-01
1 腐蚀源与防腐选材概述[2,4,5]
   氯碱行业装置的腐蚀主要表现有:电化学腐蚀、孔腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀、杂散电流腐蚀、丝状腐蚀等。腐蚀源和腐蚀介质主要有:食盐水溶液腐蚀、食盐水电解过程杂散电流腐蚀、氯处理工序中氯及湿氯腐蚀、碱浓缩工序中高温熔融碱腐蚀、尾气腐蚀(Cl2、HCl、H2SO4气体及碱雾)、电石法工艺中电石渣、电石泥、氢氧化钙的腐蚀。需要防腐蚀保护的对象包括:设备、管道、厂房、钢结构件、地坪等。
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只看该作者 18楼 发表于: 2012-08-01
氯、氯碱行业的主要耐蚀选材有如下几类:
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只看该作者 19楼 发表于: 2012-08-01
   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,当然部分也在用树脂防腐之耐高温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)。
   2)硬质PVC塑料、氟塑料、玻璃钢、玻璃鳞片胶泥、砖板衬里等树脂重防腐材料
   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涤塔,用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。

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只看该作者 20楼 发表于: 2012-08-01
      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。
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只看该作者 21楼 发表于: 2012-08-01
5)涂料。
    较多的是氯磺化聚乙烯和过氯乙烯漆,但仅用于房、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-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。
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只看该作者 22楼 发表于: 2012-08-01
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
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只看该作者 23楼 发表于: 2012-08-01
先写到这吧!
请大家讨论,我再写点文字
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只看该作者 24楼 发表于: 2012-08-25

         答应过坛子里的朋友,有机会将树脂重防腐在氯碱行业的应用整理些文字出来。现整理完,刊登上来。该文也即将在相关杂志上发表。(就不给杂志做广告了,不写它们的杂志名了)
       论坛上欧阳秉承不做广告的原则,我会将里面涉及到供应商名称以及牌号商标等隐掉,哪怕是自己的雇主也不例外!

树脂重防腐在氯碱工业中的应用
欧阳自强
(上海XXXX树脂有限公司,上海,201404)
摘  要:  本文系统探讨了氯碱各个工序过程中设备的腐蚀、耐蚀选材和安全问题,并提出了相应的防腐保护措施,侧重阐述了树脂重防腐在各工序中的具体应用。
关键词:  氯碱;腐蚀;树脂重防腐;乙烯基酯树脂

Application of Resin Heavy-Duty in Chloro-alkali Industry
Ouyang Ziqiang
(Shanghai XXXX  Resin Co., Ltd. Shanghai, 201404,China)

AbstractThis article systematically analyzes the corrosion principle, anti-corrosion material selection and safety issues of various processes equipments in chloro-alkali industry, and their anti-corrosion security measures, especially the application of "Resin Heavy-Duty" in this field are shown in this article.  
Key Words:  Chloro-alkali; Corrosion; Resin Heavy-duty;Vinyl ester resin
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只看该作者 25楼 发表于: 2012-08-25
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。
        “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。
         “树脂重防腐”,区别于目前国标GB/T 50224中“树脂类防腐蚀工程”(主要指的是“玻璃钢衬里防腐”和狭义上的“玻璃钢防腐”),它是一种“广义复合材料重防腐”,概念范围更大,具体表现形式主要有:热塑性高分子材料为基材的衬里防腐、整体热塑性材料防腐;热固性树脂为基材的厚浆型涂层、地坪、胶泥、玻璃鳞片胶泥、聚合物砂浆、聚合物混凝土、玻璃钢内衬、整体玻璃钢、砖板衬里、热固性树脂浸渍石墨材料、胶泥玻璃钢复合防腐、涂装玻璃钢复合防腐、阴极保护树脂防腐复合、水玻璃及搪瓷树脂防腐复合、金属热喷树脂防腐复合、衬胶树脂防腐复合等。
        树脂防腐与金属防腐、传统涂装防腐相比较,具有以下特点:


     1)可设计性强;
     2)既可提供优于涂装防腐的表面抗渗防腐性能,又能提供具有整体强度结构的防腐性能;
     3)热固性树脂重防腐能提供更接近于基材的线性膨胀系数,表现出较好的抗剥离和耐温耐应变性能;
     4)综合性能优异,达到防腐功能同时,树脂防腐还可以兼具优良的电性能(导电或绝缘)、优异的热性能(耐热、导热、绝热)、比强度高、比模量大(仅限玻璃钢)、耐疲劳、减震、透波隔音、表面疏水、疏油、耐磨、防结垢等功效。
     树脂重防腐的不足:
     1)绝对强度不如金属,弹性较低;
     2)绝对层间剪切强度和层间拉伸强度不足;
     3)属刚性材料,性脆,“刚性有余,韧性不足”;
     4)绝对耐高温和耐温骤变性能不足(和金属材料相比);
     5)热固性树脂为基材的树脂重防腐呈各向异性和非均质性,最终性能影响因素多,控制不好则性能离散性较大;
     6)最终的耐蚀及机械性能对设计、选材、成型工艺、后处理依赖性较强,每一步得当则性能非常好,反之则性能表现得并不一定理想。
        更多关于“树脂重防腐”各种表现形式的解释和区分,请参见笔者必将出版的《树脂重防腐》一书更详细的介绍。

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只看该作者 26楼 发表于: 2012-08-25
1 腐蚀源与防腐选材概述[2,4,5]
        氯碱行业装置的腐蚀主要表现有:电化学腐蚀、孔腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀、杂散电流腐蚀、丝状腐蚀等。腐蚀源和腐蚀介质主要有:食盐水溶液腐蚀、食盐水电解过程杂散电流腐蚀、氯处理工序中氯及湿氯腐蚀、碱浓缩工序中高温熔融碱腐蚀、尾气腐蚀(Cl2、HClH2SO4气体及碱雾)、电石法工艺中电石渣、电石泥、氢氧化钙的腐蚀。需要防腐蚀保护的对象包括:设备、管道、厂房、钢结构件、地坪等。
        氯、氯碱行业的主要耐蚀选材有如下几类:
       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,当然部分也在用树脂防腐之耐高温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)。
        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涤塔,用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、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PTFEPVDF、碳钢衬橡胶、PVC-FRPPP-FRP,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;电解食盐水和氯气处理工段为碳钢衬橡胶、碳钢衬PTFE/PVDFPVC-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、FRPPVCPP等。


[ 此帖被欧阳在2012-08-25 18:07重新编辑 ]
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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、搅拌的食盐水溶液中,由于氧的补给容易而使得离子化加快,金属的腐蚀速度增大。
         钛金属在食盐水中的稳定性非常好。
        衬胶在盐水精制过程设备防腐中具有较好的效果。
        玻璃钢及玻璃鳞片衬里是食盐水溶液设备的最常用的非金属耐蚀材料。
         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、管线等多采用衬胶防护、玻璃钢防护,基本上满足了生产的需要。沉降器也可以衬环氧玻璃钢或环氧煤沥青。这里面盐水泵的预热器的腐蚀程度最高,因为热的盐水产生的杂散电流非常要命,所以现在有些氯碱厂就直接一次性投资(钛金属)大点,避免预热器产生这些后患。
        杂散电流的详细解释:离开正常通道的漏电电流。漏出来的部分与大地绝缘不良处接触,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:

序号
名称
使用条件
传统方案

可选择之树脂防腐方案

防腐树脂选材
1
化盐设备
盐水溶液,有时带弱酸性,6085
碳钢内衬橡胶
A 整体FRP
B 碳钢内衬FRP
C 碳钢内衬FC胶泥

双酚A型VER
双酚A型VER-FC
2
配水罐
碱性回收盐水,有时为酸性淡盐水,洗泥水、盐酸、精制剂等的混合水溶液,4065
碳钢内衬橡胶
A 整体FRP
B 碳钢内衬FRP

双酚A型VER
3
盐水精制储罐
饱和盐水,60℃
碳钢内衬橡胶
A 整体FRP
B 碳钢内衬FRP

双酚A型VER
4
砂滤器
饱和盐水,微碱性,<65℃
A 整体FRP或内衬FRP

B 碳钢内衬鳞片胶泥

双酚A型VER
双酚A型VER-FC
5
过滤器
饱和盐水,微碱性,<65℃
碳钢内衬橡胶

A 碳钢内衬FRP
B 碳钢内衬鳞片胶泥

双酚A型VER
双酚A型VER-FC
6
精制盐水槽
饱和盐水,微碱性,<70℃
碳钢内衬橡胶
A 整体FRP

B 碳钢内衬FRP

双酚A型VER
7
回收盐水槽
盐水,微碱性,<80℃
碳钢内衬橡胶
A 整体FRP

B 碳钢内衬FRP

双酚A型VER
8
碱液槽
30%氢氧化钠,<60℃
碳钢内衬玻璃钢
A 碳钢内衬FRP

B 整体FRP

双酚A型VER
9
盐酸槽
30%盐酸,<50
碳钢内衬橡胶
A 整体FRP

B 碳钢内衬FRP

双酚A型VER
10
盐酸泵
30%盐酸,<50
陶瓷

A整体FRP
B碳钢内衬氟塑料

双酚A型VER
PTFE/PVDF
11
盐水管道(粗盐水)
粗盐水,中性,埋地,<30
钢管外缠环氧煤沥青,并管外阴极保护

FRP管道

双酚A型VER
12
盐水阀门
氯化钠,<30%<80
A碳钢内衬橡胶
B 整体钛金属
A 整体FRP

B 碳钢内衬FRP

双酚A型VER
酚醛型VER
13
盐水管路
氯化钠,2127%<60
碳钢内衬橡胶
A 整体FRP

B 碳钢内衬FRP

双酚A型VER
14
沉降器
饱和盐水,pH=10,<65℃
A 混凝土/VER-FRP
B 混凝土/VER-FC

双酚A型VER
双酚A型VER-FC
饱和盐水,微碱性,<76℃
A 碳钢/VER-FRP
B 碳钢/VER-FC

双酚A型VER
双酚A型VER-FC
15
盐泥过滤设备
框板式过滤设备,稀盐水,<60
碳钢内衬橡胶
A 整体FRP

B 碳钢内衬FRP

双酚A型VER
16
真空脱氯塔
氯化钠270g/l,氯气0.3g/l<85
碳钢内衬砖板,兼用玻璃钢或橡胶作隔离层

双酚A型VER
17
淡盐水管
氯化钠270g/l,氯气0.3g/l<85
碳钢内衬橡胶
A 整体FRP

B 碳钢内衬FRP

双酚A型VER
18
淡盐水储槽
氯化钠270g/l,氯气0.3g/lpH45<85
碳钢内衬橡胶
A 整体FRP

B 碳钢内衬FRP

双酚A型VER



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2.2 电解食盐水过程的腐蚀与防腐
         电解食盐水是一个电化学过程。电解食盐水的总反应结果是生成烧碱、氯气和氢气,伴随着电解反应进行,会有副反应生成次氯酸盐、氯酸盐、盐酸和氧气等副产物。工业常用隔膜法和离子交换膜法来减少副反应的发生。
         电解过程,设备和管道除了经受电解槽中高温强酸介质和强碱介质作用外,还受到杂散电流的腐蚀,这是氯碱工业中典型的腐蚀特点。电解槽工作时,部分电流从电解槽内泄漏出来,最终返回电解系统,形成漏电回路。杂散电流对金属设备会形成严重的电化学腐蚀。
          杂散电流可能发生在任何一点或通过盐水、碱液、管道或金属构件而与地面相接触形成电位差的地方,可能在盐水的进口处,也可能在碱液的出口处,氢或氯的出口处,也可能在电解槽支架或脚架处。
         在电解食盐水工序中,除了盐水管、碱液管等常见杂散电流腐蚀外,还有盐水预热器、泵阀、法兰、管路等装置也会受到杂散电流腐蚀的影响。
          控制和减少杂散电流导致的电化学腐蚀,本质就是对杂散电流采取断电措施,主要有以下几种方法:
          1 更多采用绝缘装置,减少漏电。如电解槽与地面连接部位,与电解槽连接的管路多选用非金属设备或非金属衬里设备。
          2 额外添加断电装置,如碱液漏电器,预防和减少漏电。
          3 采用排流装置把杂散电流引入到大地,防止电流经金属构件表面流向介质。
          4 牺牲阳极保护阴极方法,将导出电流的部位做成可拆卸的零件,便于更换。
          5 彻底规范作业规程,保持设备清洁,消除跑冒滴漏。
         实际工作中,一般采取强漏电断电保护、杂散电流限流措施、漏电监测等方法综合保护措施。
         电解食盐水工序中的设备防腐方案和防腐选材一般为:


序号

名称

使用条件

传统方案

可选择之树脂防腐方案

防腐树脂选材

1

隔膜法电解槽槽盖

阳极液:150315g/l氯化钠,饱和氯气,饱和氯气的水蒸汽,pH24,温度80100

碳钢内衬橡胶

A 整体FRP
B 整体PVC
C 碳钢内衬FRP
D 聚合物混凝土

酚醛型VER
硬质PVC

2

盐水预热器

饱和盐水,约7085℃,压力0.3MPa

壳体多用碳钢,管子多用紫铜

A PP
B FRP

PP
双酚A型VER

3

隔膜法电解槽阳极区和槽底

215g/l氯化钠,135g/l氢氧化钠,温度100

碳钢、钛金属或钛涂层

A 整体VER电解槽
B 整体呋喃电解槽

双酚A型VER
呋喃树脂

4

离子交换膜电解槽(其槽框、隔板、管路、阴阳极等地方)

阳极区:260315g/l氯化钠,饱和氯气,湿氯,pH=24,温度<95℃;
阴极区:2030%氢氧化钠,温度<95℃。

A 管件用VER玻璃钢、氟塑料管件等;B 垫圈采用氟塑料、橡胶类材料;
C 其他隔板、框板、框槽等多采用钛金属、不锈钢或碳钢镀镍等金属防腐材料。

酚醛型VER
PTFE/PVDF

5

饱和盐水管路

315g/l氯化钠(饱和),微碱性,温度80

碳钢内衬橡胶

整体FRP

双酚A型VER

6

湿氯气管路

饱和湿氯气,温度<90

内衬PVC外缠玻璃钢增强

整体FRP

酚醛型VER
HETUPR

7

淡盐水管路

酸性盐水,270g/l氯化钠,温度80

碳钢内衬橡胶

A 整体FRP
B 碳钢内衬FRP

双酚AVER

8

阳极液酸化槽

淡盐水,湿氯气,120℃

合金材料

A整体FRP
B砖板衬里

酚醛型VER
HETUPR

9

阳极液密封槽

工艺盐水,湿氯气,120℃

合金材料

A整体FRP
B砖板衬里

酚醛型VER
HETUPR

10

阳极液盐酸混合槽

淡盐水,18%盐酸,120℃

不锈钢、合金

A整体FRP
B砖板衬里

酚醛型VER

11

电解食盐水车间地坪

盐水、碱液、氯水,温度<80

整体无缝环氧砂浆地坪

重防腐乙烯基酯树脂自流平无缝地坪

双酚AVER



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2.3 氯气处理工序设备腐蚀与防腐
         氯非常活泼。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。
         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。
        湿氯气,具有强烈的氧化性,它的腐蚀实际上就是盐酸和次氯酸的腐蚀。湿氯气能腐蚀绝大多数金属和非金属材料,在输送、干燥、液化过程中,都需要特别措施和材料来对应,湿氯气的腐蚀控制是氯碱行业防腐工程的重中之重。
         对大多数金属材料都具有较为强烈的腐蚀作用。湿氯对金属材料的腐蚀性和含水量、温度都密切关系。当金属处于湿氯下限温度时, 一般仅表现为电化学腐蚀;当高于上限温度时,电化学腐蚀和氧化腐蚀兼具,腐蚀速度大大加快。钛金属在不耐干态高温氯气,但对与湿氯气表现出来极好的耐受性。
         湿氯气具有较强的氧化性,主要表现在氯气与水反应生成了腐蚀性极强的盐酸和强氧化性的次氯酸,如下式:

                        Cl2+H2O------HCl+HClO
         常规的碳钢、不锈钢、铜、铝、镍等都耐不了湿氯气。除去湿氯气中的水份,则其对金属的腐蚀性大大减弱。普遍认为150ppm的水份含量是一个临界值,普通碳钢在小于150ppm水份含量的氯气中腐蚀速度仅有0.04mm/a,一旦水份含量超过了150ppm,腐蚀速度大大增加,碳钢已不适合作为耐水份超过150ppm的氯气介质了。因此氯气的除湿工作是氯碱工业中一个非常重要的环节,也是非常重要的防腐措施。
          关于湿氯气设备的选材,树脂防腐范畴内按照温度范围可以如下:低温下,40℃左右的湿氯气环境,可直接采用PVC材质的管道、设备、衬里;温度低于80℃的湿氯气可以采用双酚A型乙烯基酯树脂玻璃钢内衬或整体玻璃钢;温度接近100℃,乃至100℃,短时间(一般30min以内)达到120℃的湿氯气,则需要采用酚醛型乙烯基酯树脂玻璃钢内衬或整体玻璃钢;温度接近150℃的湿氯气,需采用耐强氧化性介质的高交联密度型乙烯基酯树脂为原料,选择耐温耐酸合适的纤维和填料,制成玻璃钢衬里或整体玻璃钢;湿氯气长期处于80℃以上,也可直接采用钛金属或合金,耐应力和温度骤变更好,但成本也更高,但近些年来,很多厂家在高温关键部位越来越多得采用这种昂贵的钛合金了,一者也是设计院所在这些年采用其他材料,多少都出过些事故,心里没有底了,又不和树脂厂家(如乙烯基酯树脂材料厂家)研发人员深入交流,就干净省事点,不要担责任写特种合金了。当然热塑性的氟塑料以及涂层、氯桥酸型的不饱和树脂也可用于湿氯气环境,但受限于很多因素,所以目前在实际工程标书方案中出现并不多。
           氯气处理工序中设备腐蚀与防腐如下:


序号

名称

使用条件

传统方案

树脂防腐方案

防腐树脂选材

1

湿氯管线

饱和湿氯气,90℃,微负压

A整体酚醛树脂模塑料
B钛金属

A PVC内衬外缠玻璃钢增强
B 酚醛型VER整体FRP

酚醛型VER
高交联密度型VER
HETUPR

2

冷却器/

湿氯,2080℃,用工业水或冷冻冰水间接冷却。

A 碳钢镀钛或钛金属
B碳钢外壳内衬石墨填充聚丙烯列管

A碳钢外壳内衬PVC列管
B 酚醛型乙烯基酯树脂整体玻璃钢冷却器

PVC
酚醛型VER
高交联密度型VER

3

干燥塔

湿氯气,2070℃,利用7698%硫酸吸湿干燥湿氯气

A整体硬质PVC
B碳钢衬工业陶瓷砖板(硫酸部分)

A 整体FRP
B 碳钢内衬FRP
C PVC内衬外缠玻璃钢增强
D 硫酸部分不变

PVC
酚醛型VER
高交联密度型VER

4

干燥塔硫酸冷却器

浓硫酸吸湿湿氯气之后的含氯硫酸溶液,硫酸6593%,含氯一般小于0.2%,常温

碳钢衬工业陶瓷砖板、钛金属、哈氏合金等,列管采用氟塑料细管

PTFE/PVDF

5

洗涤塔氯气冷却器(列管式)

氯水(含氯0.30.7%1880℃)和湿氯气(含氯85%63℃)混合

钛金属

酚醛型VER-FRP

酚醛型VER
高交联密度型VER

6

氯气洗涤塔、氯气除雾器/塔、氯水槽

氯水(含氯0.3%70℃)和湿氯气(含氯3893%2090℃)混合

钛金属

A 碳钢内衬FRP
B 整体FRP

酚醛型VER
高交联密度型VER

7

硫酸泵

98%硫酸

高硅不锈钢、哈氏合金、碳钢衬氟塑料

/

/

8

废酸槽

含氯稀硫酸溶液

PVC内衬外缠玻璃钢增强

A碳钢内衬FRP
B 整体FRP

酚醛型VER

9

干氯管线

水份小于150ppm,温度小于40℃,压力小于0.15MPa

碳钢

整体FRP管道

酚醛型VER

10

氯气吸收塔、尾气塔、循环槽

氯气,6%NaClO,14%NaOH,设计100℃,长期80℃

过氯化聚氯乙烯CPVC内衬外缠玻璃钢增强

整体FRP

酚醛型VER
高交联密度型VER

11

副产盐酸罐

盐酸 ≤37%,常温

碳钢内衬橡胶

现场缠绕整体FRP

双酚AVER

12

氯气压缩机

干态常温氯气

不锈钢

/

/

13

电除雾器

硫酸雾、湿氯气雾,60℃以内

/

整体FRP

酚醛型VER

14

风机

湿氯气,80℃以下

A 中低压风机一般选用乙烯基酯树脂玻璃钢整体风机,或衬PVC玻璃钢增强的风机;B 80℃以上或高压风机叶轮则不选用玻璃钢,而选用钛金属叶轮

15

氯水泵、洗涤塔泵

/

钛金属

碳钢外壳氟塑料衬里

PTFE/PVDF



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