石墨在防腐领域的应用课题.doc

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。 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。 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