超高温浓硫酸用不锈钢项目可行性报告讲述.doc

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超高温浓硫酸用不锈钢项目可行性报告讲述

永 嘉 县 科 技 计 划 项 目 XDS-7超高温浓硫酸用不锈钢 可 行 性 报 告 宣达实业集团有限公司 二○一一年三月 XDS-7超高温浓硫酸用不锈钢项目可行性报告 一、 立项的背景和意义 人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代,均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代,种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。在硫酸工业中,由于硫酸的极强腐蚀性,因而硫酸设备材料就成为硫酸工业发展的基础。 硫磺制酸工艺过程包括三大步骤:硫磺焚烧、S02转化和S03吸收,均为放热反应,其放出的总热量达528.4kJ/mol。根据载热介质温度的不同,通常将硫磺焚烧和和S02转化两个过程产生的热量分别称为高温和中温位热能,约占总热量的56%和19%,一般采用废热锅炉、蒸汽过热器及省煤器来回收这部分热能产生中压过热蒸汽。S03吸收过程产生的热量称为低温位热能,约占总热量的25%,传统工艺是采用80℃左右的浓硫酸来吸收SO3生成硫酸,SO3吸收过程产生的反应热用循环冷却水移出系统。硫酸生产过程中SO3吸收温度一般在80~120℃。所以热量通常只能以80~120℃的热水(或蒸汽)形式从酸冷器回收或排掉。这一温度的热水(或蒸汽)不能用来做功。只能用于如城市供热采暖、预热锅炉给水以及生产流程中产品或中间产品的加热,这显然不是人们所最希望的。 欲利用这部分低温位热能就要相应提高吸收塔的操作温度,只有吸收塔酸温达到200℃以上,才能产生10公斤压力的过热蒸汽。不同硫酸浓度,其腐蚀性质很不一样。0~65%H2SO4任何温度都呈还原性,65~85% H2SO4低温呈还原性,高温或沸腾呈氧化性,85~100% H2SO4任何温度都呈氧化性。随着温度的提高,硫酸的活性增加,对设备的腐蚀会加剧。另外,随着温度的提高,硫酸中的氧含量降低,金属的钝化越加困难,甚至能使原来钝化的金属又处于活化态。因此,循环流动的高温硫酸对一般耐酸材料的腐蚀急剧增加。由于硫酸具有较好的热稳定性和不挥发性,硫酸生产的反应可在高温下进行,因此循环酸的温度几乎完全由组成干吸系统的干吸塔、循环槽、泵、阀、管道和酸冷却器等结构材料的耐腐蚀性能所决定。从很大程度上讲,耐酸材料的研发是解决低温位热回收的关键。 “十一五”规划纲要中提出:“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20%左右、主要污染物排放总量减少10%。另外,随着各种能源价格的不断上涨,特别是在硫磺价格暴涨的今天,热能回收已成为硫酸装置主要的节能降耗措施,在硫酸装置中的重要性越显突出。硫酸生产中废热的回收利用程度已成为衡量硫酸工业技术的一项重要指标,将硫酸生产装置视为不排放二氧化碳的绿色能源工厂已逐渐成为一种趋势。在高、中温位热能普遍得到回收利用的情况下。合理开发利用低温位余热,具有重大的社会意义和经济意义。而开发利用低温位余热的关键就是要开发一种用于200℃以上浓硫酸特种材料。 这种超高温浓硫酸用不锈钢特种材料技术属《国家重点支持的高新技术领域》第四大类新材料技术,第一小类金属材料中的高性能金属材料及特殊合金材料生产技术。也是浙江省重大技术装备行业关键共性技术。因而此材料的成功开发必将带动周边地区泵、阀、化工设备及相关制造企业的迅猛发展,促进我国硫酸工业技术进步。 二、 国内外研究现状和发展趋势 硫酸对低合金钢来说是一种具有高度腐蚀性的化学品,一般不锈钢在硫酸生产中的应用也十分有限。硫酸介质中用的耐腐蚀材料可以从含硅不锈钢、铁-镍基耐蚀合金和镍基耐蚀合金中选择。 迄今为止,已经研发出多种类的硫酸用钢,但在200℃高温硫酸中,不锈钢与浓硫酸接触后,因“钝化”作用形成的铁和铬的氧化膜在酸温高于85℃时将很快被破坏,即使哈氏合金,在更高的酸温下,其腐蚀速率随温度的升高也急剧增加。因此,必须研制性能更加优异的耐高温浓硫酸的不锈钢。 Lewmet合金是一种铁-镍基耐蚀合金,具有良好的耐腐蚀和抗磨蚀性能,在140℃的浓硫酸中,年腐蚀率小于0.25mm。美国路易斯厂用Lewmet合金制造耐酸泵的关键部件,该泵在120℃的浓硫酸中可使用多年。 SARAMET是一种含硅的奥氏体不锈钢,是由加拿大Chemetics公司研制的,它在98%硫酸(t120℃)和93%硫酸(t60℃)中的年腐蚀率小于0.13mm。它主要用于制造酸塔、泵槽、酸管及酸分布器。 瑞典Sandvik公司生产的SX含硅不锈钢在热浓硫酸中的耐蚀性优于其他合金,对于浓度大于98% 的硫酸,在150℃下的年腐蚀率小于0.1mm/a。SX含硅不锈钢的钝化膜极坚固,对酸的流速没有限制。 美国孟莫克公司开发的HRS(Heat Recovery System,即废热回收系统)利用硫酸浓度提高到99%以上后腐蚀性略有下降的特性,将酸温和酸浓度同

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