氟塑料衬里产品在炼油厂碱渣处理装置中的应用



氟塑料衬里产品在炼油厂碱渣处理装置中的应用
Application about the Fluor-plastics lining product in the basic clinker treatment device of oil refinery
陈 宏 伟 镇海炼化工贸联营总公司化工车间
Chen HongWei Zhenhai oil refinery & chemical industrial and trading corporation chemical workplace
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摘要:本文介绍了氟塑料衬里管线及阀门在碱渣和无机废液综合利用装置中的应用情况、环保和防腐蚀效果。
Abstract: This text introduces the application statement, environment protection and anti-corrosive effect of the
Fluor-plastics lining pipeline and valve in the basic clinker and inorganic waster liquid comprehensive use device.
关键词:碱渣装置 氟塑料 应用 防腐蚀
Key words: Basic clinker device , Fluor-plastics , Application , Anti-corrosion
一、 前言
碱渣处理装置是以硫酸酸化法回收副产品的三废处理装置,生产过程中存在着大量的酸碱废液。其化学成分复杂,一般含有硫化物、氯、酚类、醇类等有机、无机化合物和有机溶剂,介质的PH测试值在2~4或8~10之间,温度在40~100℃之间,对金属的腐蚀速率为3~5mm/a。装置中管线、阀门及设备的腐蚀,不仅造成了经济上的损失,而且影响了生产环境,恶臭及H2S气体外泄威胁到工作人员和附近居民的生命安全。据镇海炼油厂统计,碱渣处理装置中管线等的破坏约有60%是腐蚀引起的,而腐蚀破坏中约30%是均匀腐蚀,70%则属于危险的局部腐蚀,其中以管线破裂腐蚀为多。为了解决腐蚀问题,也曾以玻璃钢、不锈钢等防腐材质来进行防护,但效果不理想,未能真正解决装置的腐蚀防护问题。
二、 腐蚀原因分析
腐蚀是材料在环境的作用下引起的破坏变质。碱渣处理装置中的腐蚀问题,据分析有以下几个原因:
1.工艺流程造成的腐蚀
碱渣处理工艺为硫酸法,在生产过程中存有大量CL、S2等物质的酸性液体,它和所有的强酸一样,酸液中含有大量的氢离子,是有效的阴极去极化剂,当它们遇到硫酸溶液时,就会迅速溶解。特别是在含有空气或其它氧化剂时,会使稀硫酸破坏金属钝化膜,使腐蚀加剧。另外温度和流速增高,也会使稀酸和浓酸的腐蚀加剧。通常腐蚀率总是随温度而上升,据统计,每升温10度,腐蚀速率增加1~3倍。温度升高,扩散速度增大,同时电解液电阻下降,致使腐蚀电池的反应加快。
2.应力造成的腐蚀破裂
金属在腐蚀和一定方向的拉应力同时作用下产生破裂。裂缝形态有两种:沿晶界发展,称晶界破裂;裂缝穿过晶粒,称穿晶破裂;也有混合型,如主缝为晶间型,支缝或尖端为穿晶型,它是危险的腐蚀形态之一,容易引起突发性事故。应力腐蚀破裂的产生条件:①如焊接、冷加工时存在拉应力;②只发生在一定的体系,如奥氏体不锈钢/CLˉ体系、碳钢/NO3ˉ体系、铜合金/NH4ˉ体系等。
3.化学反应造成的腐蚀裂缝
玻璃钢管线因为是用溶剂粘合,碱渣液中又含有一定的有机、无机溶剂和酚类物质,使用后使粘合剂失效,玻璃钢管接头处脱开,玻璃纤维布脱落阻塞管线而影响正常生产。
三、 氟塑料衬里管线及阀门的应用
氟塑料由于分子结构中引入具有负电性的氟原子。因而有高度的化学稳定性和耐高低温性能,除了熔融碱金属(或它的氨溶液)、三氟化氯及元素氟外,它能抵抗任何种类,任何浓度的酸、碱、盐、氧化剂、有机溶剂和其它所有强腐蚀性介质的腐蚀。耐温范围为-195~+250℃。并且它还有良好的润滑性、优良的电绝缘性、突出的不粘性、独特的耐大气老化性、优异的不燃性及很小的吸水率等性能。因此它具有广泛的应用价值。
氟塑料由于其物理机械性能的限制,故不宜作结构材料,而只能作为隔离层起防护作用,所以一般采用碳钢等金属材料为结构基材,利用氟塑料隔离介质起到防腐作用。氟塑料家族中以聚四氟乙烯(简称F4)、聚全氟乙丙烯(简称F46)的应用最为普遍。F4主要用于制造衬里管道、大型设备、离心泵和搅拌桨等;F46主要用于制造衬里阀门及离心泵等产品。
F4主要有模压、液压、推压、挤压、喷涂、粘结、焊接及缠绕等多种成型技术。前五种是用F4树脂直接加工成制品,后三种是用F4塑料板或薄带加工成各种制品。
模压法是将F4树脂装在钢膜内用压机压实后烧结成型。液压法是对橡皮袋施加液压使橡皮袋将F4树脂向模具扩张,使其压实后经烧结成制品。推压法是将F4树脂与有机助剂混合成糊状,先预压成坯料,由推压机推压成型后经干燥、处去溶剂、烧结和冷却成为制品。挤压法是将F4树脂通过螺杆或柱塞的输送及反压力的作用把它压成坯料后经烧结成制品。喷涂法有F4乳液喷涂后烧结成膜和F4树脂粉末等离子直接喷涂成膜两种工艺。粘结法是利用处理液破坏F4表面的C—F链,让F原子分离出来,留下碳原子使表面可用粘结剂与基材粘结。焊接法有两种,一种是用PFA焊条进行热风焊接;一种是利用一定的温度和压力将两块F4板热熔接在一起。缠绕法是我国多年发展的具有自己特色的一种新型的腐蚀防护技术,其特点是可以加工各种复杂的构件,在我国目前耐腐蚀衬里工艺中占重要地位。此法实际上与热压焊接法一样,都是依靠控制温度和压力两个条件而使F4熔接在一起,但不同的是焊接法成型是单层局部熔结,缠绕法成型则为多层整体熔结,后者的质量要求优于前者。现镇海炼油厂基本使用缠绕法成型管线,有关内衬F4管线具体加工工艺如下:
F4棒料制备→F4薄带车削→模具设计、加工、装配→F4缠绕成型→F4管线烧结成型→F4管线脱模定型→F4管线质量检验→钢材与法兰焊接成型及质量检验→F4管线装配及翻边整型钢→衬F4管线质量检验。
钢衬F46阀门至今已有截止阀、球阀、蝶阀、止回阀、角阀、隔膜阀、旋塞阀、直流阀等八大产品。镇海炼油厂现主要使用衬F46球阀,其成型工艺如下:
阀体铸钢件制备、加工→模具设计、加工、装配→F46树脂选料、加料→加热塑化→压制、冷却淬火→脱模→F46制品修整→部件质量检验→成品装配→成品质量检验。
自从氟塑料衬里管线、设备、阀门、离心泵等产品的研制成功系列化生产以来,在中国经过众多防腐业人士二十多年的不断改进、创新与发展,为中国的防腐蚀业作出了巨大的贡献。现已在中国、东南亚及欧美等国家的石化、炼化、油田、染化、冶炼、制药、军工等各大中型企业得到广泛应用。使用效果得到用户单位一致好评。
四、 在镇海炼油厂的应用效果
炼油厂碱渣装置从1997年开始少量试用氟塑料衬里产品,如PH值探头装置、衬F46阀门、衬F4管线及管配件、衬F46离心泵。因其安装连接时,法兰面之间不需另加密封垫,因而互换性、通用性强,安装简便,而且衬里翻边均匀,达到无任何泄漏,安全可靠。因此在1998年起便全面推广使用氟塑料衬里产品,基本上解决了碱渣装置的腐蚀防护问题。对企业降低成本、保证正常生产和搞好环保工作都极为有利。现将使用此类管线前后车间检修频率及费用作个比较,见图1:
由此可得出氟塑料衬里产品在碱渣装置中理想的防腐蚀效果与经济效益。