淺析防腐蝕橡膠襯里在磷酸裝置中的應用

磷酸裝置常用熱法、濕法這兩生產工藝，考慮到經(jīng)濟、性能、質量等問題，經(jīng)常會使用到橡膠襯里。防腐蝕橡膠襯里是為防止設備或構件金屬本體的腐蝕、磨蝕，根據(jù)需要將橡膠板用粘接劑粘貼在設備的壁或者構件表面所形成的防護層。接下來讓我們了解一下防腐蝕橡膠襯里在磷酸裝置場景中應用需要考慮的要點。

1.1.磷酸生產系統(tǒng)中的腐蝕

磷酸生產系統(tǒng)中的腐蝕熱法的生產方法有兩種，熱法和濕法。

熱法磷酸是以元素磷為原料并經(jīng)氧化、水化等反應而制得。產品濃度變化范圍為75-115%磷酸。其中磷酸濃度在105%以上的稱為過磷酸(即多磷酸)。一般商品磷酸濃度為75-85%.

濕法磷酸是用硫酸與磷礦反應生成硫酸鈣和磷酸，再過濾除去難溶的硫酸鈣和酸中其他固體 物質而得到濾酸(30-45%P₂Og)，然后將濾酸濃縮為商品濃磷酸(50-54%P₂Og)。將 濃磷酸進一步濃縮脫水則可制的得濕法過磷酸(68-72%P₂O)。

在磷酸生產工藝過程中，熱法磷酸涉及高溫而極大加劇了設備的腐蝕，濕法磷酸中的雜質會 加劇酸的腐蝕性和磨蝕性。因而，磷酸生產裝置處于十分苛刻的腐蝕環(huán)境。

1.1熱法磷酸生產系統(tǒng)

工藝流程以元素磷為原料生產磷酸的主要反應如下:

在燃燒塔中，黃磷經(jīng)霧化后與空氣混合燃燒生成P,Os，然后進入水化塔進行水化和吸收而 制得磷酸，廢氣送入洗滌器回收酸霧后排放入空氣中。磷在燃燒時會產生高溫，因此燃燒塔 外部須噴淋冷卻水，吸收塔內噴入冷循環(huán)酸以求降溫并減輕設備的腐蝕程度。

燃燒塔和水化塔可以和二為一一燃燒水化塔，使燃燒和水化兩個反應在同一塔中分步進行。

主要腐蝕設備熱法磷酸裝置中的主要腐蝕設備有:燃燒塔、水化塔、燃燒水化塔、洗滌器、 板式換熱器、風機和泵等。

1.2濕法磷酸生產系統(tǒng)

工藝流程用硫酸分解磷礦時，生成磷酸溶液和硫酸鈣結晶，其主要化學反應如下:

根據(jù)硫酸鈣的水合結晶形態(tài)，可將濕法磷酸生產系統(tǒng)區(qū)分為二水法和半水法流程。目前雖然 也有由這兩種基本方法組合而成的其他方法，但仍以二水法流程使用很**。

磷礦粉、回流磷酸和硫酸在反應槽的一定部位加入。槽內反應溫度為70-80。C，磷酸濃度 為26-32%P2Og，制得含二水硫酸鈣的反應料漿，經(jīng)過濾即可得到所系需濃度的產品酸。 半水法流程是將反應槽溫度控制在90-96。C，磷酸濃度為26-32%P2Og，制得含半水石膏的料漿，過濾分離得到產品酸。

主要腐蝕設備濕法磷酸裝置中的主要設備有反應槽(萃取槽)、過濾機和料漿泵。工作介 質中含有30-45%P2Os，2-4%SO2，1-2%F，0.0-0.05%CI，以及Fe3+、Al*和Mg2+ 等雜質。反應料漿中含有固體35-45%.

1.3濕法磷酸濃縮系統(tǒng)

二水法和半水法制得的磷酸濃度較低，雖然可以在某些磷酸鹽肥料生產中使用，但是，對于 大多數(shù)用

途來說，采用蒸發(fā)除去部分水分進行濃縮處理而達到商品磷酸濃度(50-54%P2Og)才會 有合理的商品附加值。

工藝流程在濃縮裝置中，借助循環(huán)泵將大量循環(huán)酸送到加熱器內，用蒸汽間接加熱后進入 閃蒸室，在真空下閃急蒸發(fā)，除去水分以得到所需濃度的磷酸。目前**采用的蒸汽間接加熱、強制循環(huán)真空濃縮的工藝流程。

2.磷酸裝置設備防腐材料概述

在磷酸及磷肥生產設備中所采用的襯里材料幾乎都是防腐蝕橡膠襯里，只在個別部分(因為 有氫氟酸存在)需另加襯磚(通常是碳磚)。所采用的橡膠襯里必須承受設備里的多種負荷。 主要包含有:化學負荷、溫度(包括滲透和/或擴散負荷)、以及機械負荷(磨損、真空等)。由 于各種負荷會在設備中不同的部位出現(xiàn)，因此，如選用品種單一的橡膠襯里就很難在所有的 部位都達到理想的防腐效果。很明顯，我們需要根據(jù)不同部位的負荷參數(shù)選擇不同的橡膠襯 里。通常采用的橡膠襯里有如下幾種:

2.1天然硬橡膠襯里

根據(jù)硫化后分子間交聯(lián)的程度，天然橡膠(NR)或聚異戊二烯橡膠(IR)可分為軟橡膠和 硬橡膠。一般人們認為，硬橡膠襯里可適合于各種目的。它們的耐化學腐蝕性能和耐溫性能 可滿足各種要求，而軟橡膠則具有抗磨損性能好的優(yōu)越性。

2.2天然軟橡膠襯里

基于天然橡膠(或聚異戊二烯)的軟橡膠襯里有極好的抗磨損性能，而其抗化學腐蝕性能卻經(jīng) 常滿足不了需要。

2.3丁基橡膠襯里

基于丁基橡膠(IR)、氯化丁基橡膠(CIIR)或溴化丁基橡膠(BIIR)的丁基橡膠襯里可 以被硫化成軟橡膠,其硫化后的耐化學腐蝕和耐磨損性能和由天然橡膠制成的硬橡膠襯里相 當，其耐高溫性能和抗磨損性能也很好，但其耐溫性能略次于硬橡膠的襯里。此外，它們可 非常好地阻止如水、酸性氣體和氧氣等的滲透。除了硬橡膠襯里外，丁基橡膠襯里是用于磷酸裝置的重要的防腐蝕材料。

2.4氯丁橡膠

氯丁橡膠(CR)也可被硫化成具有良好抗化學腐蝕性能的軟橡膠，其耐油性能很好。在許 多情祝下氯丁橡膠在磷酸裝置中的用途與丁基膠的相似，但其對鹵化和氧化介質的防腐性能 不如丁基橡膠，其抗?jié)B透能力也遠低于丁基橡膠，因此它們對有些裝置不適用。

3.防腐襯膠施工方法

3.1襯里的粘貼

為使橡膠襯里完好地粘貼在鋼制的結構件上，需襯膠的部件和裝置的結構和制造必須滿足襯 膠施工的要求。需襯膠的表面(以及焊縫表面)在經(jīng)過符合要求的打磨、噴砂、除銹(有時 還需脫脂)后，要反復地刷上合適的底涂料和粘結劑，然后再將被切割成所需尺寸的膠板粘 貼在部件的表面。

3.2橡膠板的硫化

以上所有提到的橡膠襯里材料必須經(jīng)過硫化(即分子間交聯(lián))才能達到所需的防腐蝕性能。硫 化有下列幾種可能方式:

3.2.1硫化罐硫化

粘貼好的橡膠板送入硫化罐內，并在逐漸升高的溫度和壓力下硫化，通常的范圍為溫度120-145C，壓力為3-6巴，硫化罐內的熱傳遞通過蒸汽或熱空氣而產生。在硫化罐內的 加熱、保溫和冷卻步驟應嚴格按專為該種襯里材料而設計的工藝進行。

3.2.2高壓蒸汽本體硫化

如果構件為壓力容器并且不超過某一尺寸，則它們本身也可用作為硫化罐。在這種情況下膠 板被粘貼于基體上，然后在容器內充入高壓蒸汽進行硫化。重要的是，容器應嚴格密封并且 所有開口處都要加法蘭盲板。

3.2.3常壓蒸汽硫化

若容器不能受壓，則可通入常壓蒸汽進行硫化，但所襯的膠板須配制成在低溫下能進行硫化 的膠種。

3.2.4熱水硫化

膠板被粘貼于基體上后，容器內要充水。應予注意的是，水面應比襯里高出約1米(特別對硬橡膠襯里)，必要時應在容器上端焊接一道環(huán)柱。然后，在水里通入蒸氣將水加 熱。為減少水和硫化系統(tǒng)的相互作用，加熱應在24小時內完成。對于硬橡膠，水溫應升 至90-95C。對軟橡膠，按照其材料組成，低溫就足夠了，而且水位也不用充得那么高。

3.2.4熱水硫化

膠板被粘貼于基體上后，容器內要充水。應予注意的是，水面應比襯里高出約1米（特別對硬橡膠襯里），必要時應在容器上端焊接一道環(huán)柱。然后，在水里通入蒸氣將水加 熱。為減少水和硫化系統(tǒng)的相互作用，加熱應在24小時內完成。對于硬橡膠，水溫應升 至90-95°C。對軟橡膠，按照其材料組成，低溫就足夠了，而且水位也不用充得那么高。

3.2.5冷硫化

橡膠襯里的冷硫化(自硫化)并不需要上述的能量輸入，它們是軟橡膠，根據(jù)其配比，它們的 分子能在常溫(大約25°C以上)和常壓下發(fā)生內部交聯(lián)。

由于這些材料的硫化能在常溫下發(fā)生，在生產時硫化過程實際上已經(jīng)開始。因此特別在運輸周期較長時，自硫化膠板必須裝在冷藏箱內。在工地上這種膠板也不能儲藏太長的時間。原則上，這種材料在工地也須在冷藏柜中儲藏。

粘貼后的襯里材料仍需要(在約25C下)約8星期時間才能達到足夠的硫化度，此后襯里 才能接觸介質，若充入熱空氣或用熱水或蒸汽加熱，時間可被大幅度地縮短。

3.2.6預硫化

通過混煉膠配方的選擇，可使生產出的襯里膠板在生產廠的硫化罐內部分或完全硫化，配以 合適的粘結劑即可在工地上進行施工，這種襯里材料實際上可被無限期地儲存，即使在極端 的氣候下也不需要特別的冷藏措施。并且由于它們已被預硫化，因此它們能很好地耐化學腐 蝕，這樣，構件在襯膠后可馬上投入使用。需注意的只是，粘結系統(tǒng)的固化需要一段較短的 時間，已粘貼在構件上的膠板在未達到一定的硫化程度時，不適于需在真空狀態(tài)下的工藝操作。

        上海富晨企業(yè)集團對防腐蝕橡膠襯里在磷酸裝置的使用有著豐富的經(jīng)驗以及完善的解決方案，在真空設備、常壓設備、真空管道、磷酸萃取槽等各個部位都有針對性的方案設計。無論是尺寸相對較小的真空洗滌設備、真空管道，還是尺寸較大的常壓設備，又或者是腐蝕介質和溫度條件更為苛刻的應用場景，上海富晨企業(yè)集團均會依據(jù)所設計的設備的規(guī)格和設計，選擇適合的材料，綜合性能、質量和價格等因素，為用戶量身定制解決方案。