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防腐蚀橡胶衬里在磷酸装置中的应用 ———————————————————————————————— 作者： ———————————————————————————————— 日期： 防腐蚀橡胶衬里在磷酸装置中的应用 ? 德国陶瓷化学 武汉KCH防腐蚀工程 ? ? 1.??????磷酸生产系统中的腐蚀 ? 热法的生产方法有两种 — 热法和湿法。 ? 热法磷酸是以元素磷为原料并经氧化、水化等反响而制得。产品浓度变化范围为 75-115 ? H3PO4。其中磷酸浓度在 105 ? 以上的称为过磷酸〔即多磷酸〕。一般商品磷酸浓度为 75-85 ?. ? 湿法磷酸是用硫酸与磷矿反响生成硫酸钙和磷酸，再过滤除去难溶的硫酸钙和酸中其他固体物质而得到滤酸〔30-45 ? P2O5〕，然后将滤酸浓缩为商品浓磷酸〔50-54 ? P2O5〕。将浓磷酸进一步浓缩脱水那么可制的得湿法过磷酸〔68-72 ? P2O5〕。 ? 在磷酸生产工艺过程中，热法磷酸涉及高温而极大加剧了设备的腐蚀，湿法磷酸中的杂质会加剧酸的腐蚀性和磨蚀性。因而，磷酸生产装置处于十分苛刻的腐蚀环境。 ? 热法磷酸生产系统 ? 工艺流程 以元素磷为原料生产磷酸的主要反响如下： ? P4+5O2 === 2P2O5 + Q P2O5 + 3H2O === 3H3PO4 ? 图 1 示出了典型的热法磷酸生产及工艺流程。 ? 图 1 典型的热法磷酸生产及工艺流程 ? 在燃烧塔中，黄磷经雾化后与空气混合燃烧生成 P2O5，然后进入水化塔进展水化和吸收而制得磷酸，废气送入洗涤器回收酸雾后排放入空气中。磷在燃烧时会产生高温，因此燃烧塔外部须喷淋冷却水，吸收塔内喷入冷循环酸以求降温并减轻设备的腐蚀程度。 ? 燃烧塔和水化塔可以和二为一 — 燃烧水化塔，使燃烧和水化两个反响在同一塔中分步进展。 ? 主要腐蚀设备 热法磷酸装置中的主要腐蚀设备有：燃烧塔、水化塔、燃烧水化塔、洗涤器、板式换热器、风机和泵等。 ? 湿法磷酸生产系统 ? 工艺流程 用硫酸分解磷矿时，生成磷酸溶液和硫酸钙结晶，其主要化学反响如下： ? Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 + 5 n H2O === 5CaSO4·n H2O + 3H3PO4 + HF ? 根据硫酸钙的水合结晶形态，可将湿法磷酸生产系统区分为二水法和半水法流程。目前虽然也有由这两种根本方法组合而成的其他方法，但仍以二水法流程使用最为广泛。图 2 示出了典型的二水法工艺流程。 ? 图 2 典型的二水法工艺流程 ? 磷矿粉、回流磷酸和硫酸在反响槽的一定部位参加。槽内反响温度为 70-80 ?C，磷酸浓度为 26-32 % P2O5，制得含二水硫酸钙的反响料浆，经过滤即可得到所系需浓度的产品酸。半水法流程是将反响槽温度控制在 90-96 ?C，磷酸浓度为 26-32 % P2O5，制得含半水石膏的料浆，过滤别离得到产品酸。图 3 示出了典型的半水法工艺流程。 ? 图 3 典型的半水法工艺流程 ? 主要腐蚀设备 湿法磷酸装置中的主要设备有反响槽〔萃取槽〕、过滤机和料浆泵。工作介质中含有 30-45 % P2O5，2-4 % SO42-，1-2 % F -，0.0-0.05 % Cl -，以及Fe3+、Al3+和Mg2+等杂质。反响料浆中含有固体 35-45 %. ? 1.3 湿法磷酸浓缩系统 ? 二水法和半水法制得的磷酸浓度较低，虽然可以在某些磷酸盐肥料生产中使用，但是，对于大多数用 途来说，采用蒸发除去局部水分进展浓缩处理而到达商品磷酸浓度〔50-54 % P2O5〕才会有合理的商 品附加值。 ? 工艺流程 在浓缩装置中，借助循环泵将大量循环酸送到加热器内，用蒸汽间接加热后进入闪蒸室，在真空下闪急蒸发，除去水分以得到所需浓度的磷酸。目前广泛采用的蒸汽间接加热、强制循环真空浓缩的工艺流程如图 4 所示。 ? 图 4 湿法磷酸强制循环真空浓缩的工艺流程 ? 主要腐蚀设备 浓缩装置的主要腐蚀设备有热交换器、闪蒸室及循环泵等。 ? 2. 磷酸装置设备防腐材料概述 ? 在磷酸及磷肥生产设备中所采用的衬里材料几乎都是防腐蚀橡胶衬里，只在个别局部(因为有氢氟酸存在)需另加衬砖〔通常是碳砖〕。所采用的橡胶衬里必须承受设备里的多种负荷。主要包含有：化学负荷、温度(包括渗透和/或扩散负荷)、以及机械负荷(磨损、真空等)。由于各种负荷会在设备中不同的部位出现，因此，如选用品种单一的橡胶衬里就很难在所有的部位都到达理想的防腐效果。很明显，我们需要根据不同部位的负荷参数选择不同的橡胶衬里。通常采用的橡胶衬里有如下几种： ? 2.1 天然硬橡胶衬里 ? 根据硫化后分子间交联的程度，天然橡胶〔NR〕或聚异戊二烯橡胶〔IR〕可分为软橡胶和硬橡胶。一般人们认为，硬橡胶衬里可适合于各种目的。