濕法磷酸生產(chǎn)中防腐層的修復(fù)

閆彥平(云南三環(huán)中化化肥有限公司，云南 昆明 650100)

1 背景

濕法磷酸生產(chǎn)中主要的設(shè)備有反應(yīng)槽、過(guò)濾機(jī)以及濃縮系統(tǒng)的真空設(shè)備，這些都是與磷酸介質(zhì)直接接觸的，裝置經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用，襯里防腐層難免會(huì)發(fā)生損壞，磷酸腐蝕設(shè)備本體泄漏的情況，導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定，從而影響到裝置的開(kāi)停車(chē)，制約磷酸生產(chǎn)。要想降低設(shè)備襯里防腐層的損壞程度，需要在防腐材料的選用、施工工藝及維護(hù)周期研究與探索。根據(jù)生產(chǎn)工況條件，防腐材料的特性及使用周期，對(duì)防腐襯里展開(kāi)研究，選用合理、合適的防腐材料對(duì)內(nèi)襯設(shè)備進(jìn)行修復(fù)維護(hù)處理，同時(shí)進(jìn)行周期性檢查，確保其使用效果，緩解設(shè)備腐蝕情況，穩(wěn)定系統(tǒng)運(yùn)行，確保磷酸裝置及系統(tǒng)的穩(wěn)定[1]。

2 現(xiàn)狀描述

(1)濕法磷酸生產(chǎn)在萃取槽內(nèi)進(jìn)行，萃取槽分六個(gè)反應(yīng)槽和三個(gè)消化槽，磷礦漿進(jìn)入反應(yīng)槽與硫酸混合發(fā)生反應(yīng)，之后進(jìn)入消化槽。萃取槽內(nèi)礦漿與硫酸混合反應(yīng)，其控制溫度在75～85 ℃，液固比在1.8～2.7:1，P2O5濃度在23%～27%。萃取槽采用鋼筋混凝土澆筑而成，內(nèi)部防腐材料主要有耐酸橡膠板，δ=65 mm厚的浸漬石墨碳磚。底部和壁面采用先襯膠后砌碳磚的工藝，槽頂采用襯膠防腐方式。另萃取槽內(nèi)還有氟化物、硫酸、固體顆粒、SiO2等雜物，這些化學(xué)物質(zhì)的存在均會(huì)產(chǎn)生腐蝕性，腐蝕性與介質(zhì)含量、原料磷礦漿質(zhì)量的聯(lián)系非常緊密，磷礦品味越高其雜質(zhì)越少。

萃取槽的運(yùn)行周期為兩年，期間不間斷對(duì)槽頂膠板進(jìn)行檢查。槽頂膠板主要有氣相物(泡沫)及氟化物、SiO2等結(jié)垢物附著，增大了膠板的垂直受力，膠板容易與混凝土本體脫離，出現(xiàn)鼓包、拉裂、脆化的情況，進(jìn)而腐蝕混凝土基礎(chǔ)，影響萃取槽的穩(wěn)定及安全。

(2)濕法磷酸生產(chǎn)中濃縮系統(tǒng)的設(shè)備為負(fù)壓設(shè)備，操作溫度90 ℃，絕壓17 kPa，其內(nèi)部防腐材料需要耐腐蝕及負(fù)壓。磷酸裝置濃縮系統(tǒng)設(shè)備為鋼襯硫化膠板，硫化膠板較預(yù)硫化膠板脆、硬、韌性差。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不具備真空硫化的條件，對(duì)于真空硫化膠板損壞的修復(fù)顯得較為困難，對(duì)于修復(fù)材料的選用，施工工藝控制顯得優(yōu)為重要。

3 防腐層修復(fù)材料選用及施工

3.1 萃取槽槽頂防腐層材料選用及施工

(1)萃取槽槽頂防腐層經(jīng)綜合考慮材料選用靖江王子B-5S膠板，其材質(zhì)組成如表1所示。

物理性能如表2所示。

膠漿選用M1304膠漿化學(xué)組成如表3所示。

表3 化學(xué)性能

物理性能如表4所示。

表4 物理性能

(2)施工要求

槽頂混凝土表面按實(shí)際要求進(jìn)行噴砂處理，以去掉表面上松脆、易剝落的水泥渣塊、泥灰以及其它雜物，表面殘余的濕度應(yīng)低于4%，水泥表層應(yīng)在粘貼膠板之前涂上一層約1mm左右厚的光潔導(dǎo)電找平層，便于膠板電火花的檢測(cè)。橡膠襯里需嚴(yán)格按照施工規(guī)范及要求進(jìn)行，且每道施工工序需進(jìn)行嚴(yán)格驗(yàn)收，合格后方可進(jìn)入下一道工序[2]。

(3)改進(jìn)方向

萃取槽槽頂膠板損壞嚴(yán)重的主要是反應(yīng)槽一、二區(qū)，針對(duì)這種情況考慮對(duì)槽頂?shù)哪z板采取保護(hù)措施。在萃取槽襯膠施工前，提前在反應(yīng)一、二區(qū)槽頂打孔(槽頂打穿至槽內(nèi))，打孔的目的是穿拉板螺栓。由于反應(yīng)一、二區(qū)膠板損壞嚴(yán)重，故在修復(fù)時(shí)對(duì)這兩個(gè)區(qū)槽頂采用襯兩層膠板的處理方式，襯膠結(jié)束后使用電火花檢測(cè)，膠板搭接邊采用KCH膠泥封邊處理。所有襯膠施工結(jié)束后，使用預(yù)先制作好的拉板(鋼襯硫化膠)及δ=3 mm四氟板對(duì)其進(jìn)行吊頂處理。主要的目的是保護(hù)槽頂膠板，降低膠板的氣相腐蝕，同時(shí)消除附著物對(duì)膠板的垂直拉力，有效的保護(hù)膠板，延長(zhǎng)膠板的使用壽命，保證了萃取槽的穩(wěn)定及使用年限。施工效果圖如圖1所示。

圖1 施工效果圖

(4)效果驗(yàn)證

萃取反應(yīng)槽一、二區(qū)使用四氟板吊頂保護(hù)，運(yùn)行兩年后檢查，較之前未進(jìn)行保護(hù)的膠板受損點(diǎn)大大減小，膠板鼓包數(shù)量及面積減少50%左右，萃取槽防腐材料的選用、施工工藝選擇合理，施工質(zhì)量得以保證，膠板保護(hù)措施有效。

3.2 真空設(shè)備膠板修復(fù)

濃縮系統(tǒng)真空設(shè)備內(nèi)襯防腐材料為硫化膠板，膠板硫化需要在一定的溫度及壓力下進(jìn)行。而在裝置生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法達(dá)到硫化所需的溫度及壓力，加之現(xiàn)場(chǎng)殘留的余酸及結(jié)垢物，現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)條件惡劣，大大增加了修復(fù)難度。真空設(shè)備內(nèi)膠板損壞的修復(fù)方式不同于常壓設(shè)備膠板修復(fù)，需考慮負(fù)壓。磷酸裝置目前對(duì)其進(jìn)行修復(fù)的方式有：

(1)對(duì)真空膠板破損點(diǎn)進(jìn)行清理、清洗，去除損壞膠板，按照B-5S膠板的施工工藝進(jìn)行局部襯膠，受負(fù)壓的影響，需在修復(fù)膠板表面使用乙烯基樹(shù)脂玻璃鱗片膠泥覆蓋，確保局部膠板不被負(fù)壓破壞，起到保護(hù)的作用[3]。乙烯基樹(shù)脂玻璃鱗片膠泥具有良好的粘接力、耐腐性及耐溫性(如果將原本的玻璃鱗片替換為石墨粉，制作膠泥將有利于提升乙烯基樹(shù)脂抗腐蝕性能。)能適應(yīng)真空環(huán)境。但由于系統(tǒng)開(kāi)停車(chē)時(shí)溫差較大，膠板與膠泥的膨脹系數(shù)不一致，膠泥表面會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂滲酸的情況，檢修頻率較高。

(2)鑒于膠泥開(kāi)裂的情況，將膠泥替換為石墨碳板，使用呋喃膠泥襯砌，此方案所需的施工時(shí)間長(zhǎng)、保養(yǎng)時(shí)間較長(zhǎng)，但其使用效果優(yōu)于膠泥[4]。

(3)對(duì)于可拆卸的真空管道設(shè)備，在具備條件的情況，建議進(jìn)行硫化工藝的修復(fù)處理。

總之，真空大型設(shè)備襯里修復(fù)，防腐材料要根據(jù)生產(chǎn)工況進(jìn)行選用，同時(shí)需確保過(guò)程施工的質(zhì)量，這是修復(fù)技術(shù)的關(guān)鍵，同時(shí)也是施工質(zhì)量的保障，同樣還需有足夠的保養(yǎng)時(shí)間?，F(xiàn)場(chǎng)修復(fù)新的工藝及材料有待進(jìn)一步探討及研究。

4 防腐材料的探索

濕法磷酸生產(chǎn)裝置防腐材料的探索可以考慮采用聚偏氟乙烯防腐層這一方案，即直接噴涂聚偏氟乙烯防腐層，該防腐層厚度以8 mm為宜。聚偏氟乙烯的密度在1.75～1.78 g/cm3之間，脆化溫度為-62 ℃，玻璃化溫度是-39 ℃，熔點(diǎn)在170 ℃。這種材質(zhì)支持焊接與噴涂?jī)煞N處理形式，耐化學(xué)性能良好，即便是在120 ℃環(huán)境下，也可以抵御不超過(guò)80%硫酸、40%氫氟酸等的腐蝕[5]。分析聚偏氟乙烯防腐層的優(yōu)勢(shì)，首先建立防腐體系之后，和混凝土基體的處理效率同步，對(duì)比傳統(tǒng)形式的涂層襯膠，可有效節(jié)約處理時(shí)間。同時(shí)聚偏氟乙烯防腐層的耐沖擊性、機(jī)械強(qiáng)度比橡膠、涂層更強(qiáng)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，濕法磷酸生產(chǎn)過(guò)程中，設(shè)備修復(fù)防腐材料得選用及施工非常重要，根據(jù)生產(chǎn)工況合理選擇修復(fù)材料，提升施工質(zhì)量及工藝，有利于延長(zhǎng)設(shè)備的使用期限，穩(wěn)定系統(tǒng)，優(yōu)化濕法磷酸生產(chǎn)效果與質(zhì)量，為今后濕法磷酸設(shè)備的修復(fù)、優(yōu)化、改進(jìn)積累經(jīng)驗(yàn)。