1. Пленочныезащитные покрытия и приемы их нанесения
Покрытиянаносят одним из следующих способов;
1) осаждением слоя коррозионно-стойкого металла электрохимическимметодом;
2) многослойной окраской поверхности лаками, красками и битумами;
3) напылением порошкообразных полимерных материалов и последующим ихспеканием;
4) многослойным нанесением эмульсий (суспензий) из полимерныхматериалов, сушкой и спеканием;
5) механическим или электрофоретическим нанесением шихты изпорошкообразных материалов и ее спеканием в стекловидное состояние(кислотоупорная эмаль).
Толщинапленочного покрытия обычно составляет 0,1–0,5 мм.
Кдостоинствам защитного покрытия, полученного электрохимическим методом, относятпростоту его образования, возможность нанесения слоя на поверхности сложнойконфигурации, сохранение полезного объема аппарата и его массы. Однако этотметод защиты в основной химической промышленности используют пока редко.
Окраскуаппаратов применяют для защиты их наружной поверхности от атмосферной коррозии.Лакокрасочный материал многокомпонентен. Он состоит из смеси пленкообразующеговещества с растворителями, пластификаторами и пигментами. Пленкообразующеевещество может растворяться в воде (водорастворимые полимеры) и не растворяться(растительные масла, полимеры и олигомеры, битумы и т.д.). В качестверастворителей используют скипидар, толуол, ацетон, спирты и пр.
Пластификаторами служат хлорированный нафталин и дибутилфталат. Они сообщаютпокрытию необходимую пластичность.
Пигменты придают лакокрасочному материалу необходимый цвет, а иногдаповышают механическую прочность. В качестве пигментов обычно используютвысокодисперсные порошки оксидов металлов.
Растворыпленкообразующих веществ в органических растворителях называют лаками, придобавлении в лак пигмента получают эмаль. Лакокрасочный материал, полученный наоснове водорастворимых пленкообразующих с добавлением пигмента, называюткраской. Основой масляных красок служат олифы.
Вхимическом машиностроении применяют грунтовки, шпатлевки, лаки, эмали,приготовленные на основе природных и синтетических олигомеров и полимеров(эпоксидные, фенолоформальдегидные, перхлорвиниловые), битумов, эфировцеллюлозы (нитраты целлюлозы).
Технологическиережимы окраски поверхностей различными лакокрасочными материалами различны, нов общем процесс образования защитного слоя покрытия сводится к следующему:
1. подготовка поверхности – очистка от загрязнений (ржавчины, старойкраски и т.д.) и обезжиривание;
2. нанесение на поверхность грунтовки – для обеспечения хорошейадгезии (сцепляемости) лакокрасочного материала с поверхностью; зачисткаабразивом высохшего слоя грунта;
3. шпатлевание поверхности – для получения ровной окрасочной пленки;зачистка абразивом высушенной поверхности шпатлевки;
4. окраска поверхности (при многослойной окраске последующие слоинаносят после высыхания предыдущего).
Вхимической промышленности широкое распространение имеют лак-177, «Кузбасслак»,лаки и эмали на основе перхлорвиниловой смолы (ХСЛ, ХСЭ-3, ХСЭ-14, ХСЭ-23 идр.). «Кузбасслак» – раствор каменноугольного пека в сольвенте. Он стоек кслабым кислотам и щелочным средам. Лак-177 – это раствор битумов в органическихрастворителях, его используют для изготовления термостойкой «алюминиевой»краски. Перхлорвиниловые эмали представляют собой раствор перхлорвиниловойсмолы в летучих растворителях с добавками пластификаторов и соответствующихпигментов. Их применяют для окраски оборудования в цехах с атмосферой,содержащей пары минеральных кислот и хлора.
2. Ингибиторыкоррозии и их применение в неорганической технологии
Ингибиторыкоррозии – вещества, обладающие свойствомуменьшать скорость коррозионных процессов. Например, диэтил – амин может бытьиспользован в качестве ингибитора коррозии черных металлов. Добавление его ввыпариваемую щелочь до концентрации 0,016% замедляет коррозию аппаратов в 4раза. Введение в водные растворы NaCl и СаС12, применяемых вкачестве охлаждающих рассолов, хромата калия и щелочи до 0,2% приводит кснижению коррозии стальных трубопроводов в 4–5 раз и позволяет увеличить срокслужбы их до 7–10 лет.
Эффективностьдействия ингибиторов характеризуется коэффициентом торможения или степеньюзащиты от коррозии. Коэффициент торможения показывает, во сколько разуменьшается скорость коррозии в результате действия ингибитора:
Y= I/I1.
защитный ингибитор коррозия технологический
Здесь I и I1 – скорость коррозии соответственно в отсутствие и при наличииингибитора. Степень защиты (%) характеризует полноту подавления коррозии:
z= 1 (I – I1)/I]. 100.
Способностьингибитора защищать определенный металл от коррозии в тех или иных средахзависит от его индивидуальных химических свойств. На эффективность его действияоказывает влияние температура и концентрация агрессивного агента.
Добавка кингибитору некоторых веществ иногда вызывает усиление ингибирующего действия.Например, ингибитор ПБ-5 (продукт конденсации анилина с уротропином) приконцентрации 0,5% уменьшает коррозию стали в 20%-ной НС1 при 20 °С в 42раза. При добавлении в эту систему 0,2% 2-пропинола коэффициент торможенияповышается до 110.
ИнгибиторПБ-5 получил сравнительно широкое применение в промышленности, в частности дляингибирования в соляной кислоте. Смесь ингибитора ПБ-5 с уротропиномрекомендуется добавлять в 2–6%-ные растворы кислот, используемых дляосвобождения теплообменной аппаратуры от накипи (при концентрации этих веществпо 0,5% при 60–80°С у – 404–50). Сам уротропин является кислотным ингибиторомкоррозии не только черных металлов, но и алюминия в соляной кислоте и титана всерной.
Механизмдействия некоторых ингибиторов (например, ПБ-5) связывают с их способностьюизбирательно адсорбироваться на поверхности металла. Скорость коррозии металлаобратно пропорциональна катодной поляризации (затруднению) выделения водорода.На поверхности металла (но не окалины или накипи) образуется ориентированнаяпленка из молекул ингибитора, которая повышает перенапряжение выделенияводорода и создает высокое переходное сопротивление между раствором иповерхностью металла.
Механизм действиядругих ингибиторов связан с образованием на поверхности металла плотных,устойчивых кристаллических пленок или с процессом нейтрализации веществ(например ионов водорода и кислорода), разрушающих защитную пленку.
В содовомпроизводстве для уменьшения коррозии чугунных аппаратов в производственныежидкости вводят сульфиды, которые образуют на поверхности металла плотнуюпленку FeS. Наличие в жидкостяхсульфидионов (0,02–0,04 г./л) способствует также «нейтрализации» растворенногокислорода по реакции 2S2-+ 302 = 2S032-и тем самым предохраняет от окисления сульфидную пленку.Соблюдение «сульфидного режима» позволяет снизить скорость коррозии с 1,5 до0,1–0,2 мм/год.
Рекомендованомного всевозможных ингибиторов. Различие их физико-химических свойств и механизмадействия требует при выборе в каждом конкретном случае индивидуального подхода.
3.Огнеупорные материалы, используемые в неорганической технологии
Поогнеупорности материалы разделяют на огнеупорные (1580–1770°С),высокоогнеупорные (1770–2000°С) и высшей огнеупорности (выше 2000°С).
Представителемкремнеземистых огнеупоров является динас. Его изготовляют из кварцитов илипесчаников. Динас хорошо противостоит действию кислых шлаков, но не устойчив косновным шлакам, золе топлива и оксидам металлов, которые его разъедают,образуя легкоплавкие силикаты. Недостатком динаса является низкая термическаястойкость. Огнеупорность динаса первого и второго класса составляетсоответственно 1710 и 169Q°C(fn.nsi02 = = 1720°С).
Калюмосиликатным огнеупорам относят шамот, получивший наибольшее распространениев промышленности основной химии. Из шамотных кирпичей футеруют топки, печи длясжигания серы и колчедана, шахтные, тамбурные печи в производствах хлоридабария и гидроксида натрия и т.д. Шамотные изделия содержат до 46% А1203,остальное – Si02 и примеси. Онидостаточно устойчивы к основным и кислым шлакам, а также к резким изменениямтемператур. Шамотные изделия классов А, Б и В имеют соответственноогнеупорность 1730, 1670 и 1610°С. Температура начала деформации под нагрузкой0,2 МПа составляет 1350–1400°С.
Измагнезиальных огнеупоров наибольшего внимания заслуживают магнезитовые,доломитовые и хромомагнезиальные.
Магнезитовыеогнеупоры на 90% и более состоят из MgO(гпл = 2880°С). Они стойки до 2000°С и выше. Магнезитовыеизделия хорошо противостоят основным шлакам. Кислые шлаки их разъедают. Недопускается примыкание футеровки из динаса и шамота к магнезитовым огнеупорам,так как Si02 динаса и шамота будетвзаимодействовать с MgOмагнезита. При необходимости перехода от динаса к магнезиту (чтоявляется редким случаем), его можно осуществить через огнеупоры, состоящие восновном из минерала форстерита (2Mg0-Si02). Термостойкость магнезитовых огнеупоров ниже, чем динасовых.
Доломитовыеогнеупоры изготавливают из обожженного при 1500–1800°С доломита CaMg(C03)2. Огнеупорность доломитовых изделий равна 1870–1920°С» Началодеформации под нагрузкой 0,2 МПа наступает при 1500–1600°С. Термическаястойкость составляет 10–20 воздушных теплосмен.
Хромомагнезиальныеогнеупоры изготавливают из обожженного при высокой температуре магнезитовогопорошка и измельченной хромитовой руды. Огнеупорность изделий должна быть нениже 2000°С. При резких колебаниях температуры (с перепадом более 800°С) ивоздействии кислых шлаков их применять не следует.
Примеромиспользования магнезиальных огнеупоров могут служить печи длявосстановительного обжига сульфата натрия в сульфид, который обладаетсильнощелочными свойствами.
Кматериалам высшей огнеупорности относят карборунд SiC (огнеупорность 2100°С), бор иды, нитриды, карбиды, силициды d-элементов (до 2500°С), нитрид кремния Si3N4(до 3000°С). Многие из них хрупки и склонны к окислению иприменяются часто в виде спеченных композиционных материалов.
4. Футеровкааппаратов штучными коррозионно-устойчивыми изделиями. Схемы футеровок
Плитки икирпичи из кислотоупорной керамики, плавленого диабаза, фарфора, стекла иантегмита закрепляются на защищаемой поверхности специальными вяжущими, обычносиликатной замазкой. Ее готовят из «жидкого стекла» (раствор Na2Si03),фторсиликата натрия Na2SiF6 (ускоритель твердения) и наполнителей (андезитовой,кварцевой, фарфоровой муки и других кислотоупорных порошков).
Однослойнуюфутеровку применяют для защиты поверхности газоходов, полов в химических цехах,аппаратов с парогазовой средой, в которой не происходит конденсации паров.
Многослойнуюи комбинированную футеровки используют для защиты стенок аппаратов, работающихв наиболее тяжелых условиях. Футеровочные материалы (керамика и др.) обладаютчаще всего определенной пористостью, поэтому при защите аппаратуры отвысокоагрессивных сред на нее наклеиваются непроницаемые подслои покрытия изорганического материала (резин, полиизобутилена и др.).
Проницаемостьфутеровок можно снизить разделкой швов наружного слоя замазками на органическойоснове (арзамит, битумные мастики, эпоксидная смола). Применение в подслоеорганических материалов, обладающих благоприятным сочетанием механическойпрочности со значительной деформируемостью, предупреждает образование трещин вфутеровке. Однослойную и многослойную футеровку используют, например, ваппаратах сушильно-абсорбционного отделения сернокислотного производства,комбинированную футеровку – для защиты сушильной башни в производстве хлора ипромывной башни в производстве серной кислоты.
Достоинствафутеровок: высокая механическая. прочность (можно применять при механическом иабразивном воздействиях среды), высокий предел рабочей температуры среды (300–400°С)и низкая стоимость. Недостатки: увеличение массы аппарата и уменьшение егополезного объема.
Защиташтуцеров и люков штучными изделиями возможна лишь при их диаметре не менее 500 мм.Практика показала, что наиболее надежной конструкцией защиты штуцеров являетсявставка в них специального вкладыша (отрезка трубы) из материала, химическистойкого к данной среде при рабочей температуре. Наиболее распространенывкладыши из кислотоупорной керамики, диабазового литья, фаолита и антегмита.
Для защитыоборудования от коррозии в производстве неорганических веществ довольно частоприменяют методы катодной защиты и ингибирования (торможения) коррозионныхпроцессов.
Методкатодной защиты используют для предохранения от коррозии подземныхтрубопроводов для транспорта электролитов и воды. Его обычно сочетают сбитумной изоляцией трубопроводов. Для защиты от коррозии рассолопроводов передукладкой в землю их покрывают битумом, что однако не обеспечивает надежнойзащиты. На участках с дефектами покрытия развиваются интенсивные коррозионныепроцессы, для подавления которых металлический трубопровод соединяют с катодомисточника постоянного или выпрямленного тока; положительный полюс присоединяютк анодному заземлению, расположенному параллельно трубопроводу на расстоянии 60–100 мот него. Заземление представляет собой несколько стальных труб, зарытыхвертикально в землю на расстоянии 5–6 м друг от друга и соединенных междусобой полосовым железом. В качестве источника тока применяют селеновыевыпрямители напряжением 22–24 В.
При наличииразности потенциалов между рассолопроводом и анодным заземлением протекаетслабый ток, под действием которого в местах дефекта на поверхности трубопровода(катод) происходит разряд ионов водорода и медленное разрушение анодов. Одна станция катодной защиты мощностью400 Вт обслуживает трубопровод длиной до 4 км. Катодная защита может бытьиспользована также и для подавления коррозии емкостных аппаратов, содержащихдругие агрессивные жидкости.
5.Теплоизоляционные материалы, применяемые при организации технологических схемпо производству неорганических продуктов
В качестветеплоизоляционных материалов используют вещества, обладающие низкойтеплопроводностью и достаточной стойкостью в интервале рабочих температур. Длятеплоизоляции рекомендуется применять материалы с коэффициентомтеплопроводности не более 0,3Вт/(мК). Теплоизоляционные материалыдолжны быть химически стойкими, негигроскопичными, возможно легкими, дешевыми ине должны вызывать коррозию оборудования.
По способуиспользования при монтаже и ремонте оборудования теплоизоляционные материалыподразделяют на мастичные, оберточные и мастично-формованные. Мастичныематериалы применяют в виде порошков; при затворении их на воде получаюттестообразные массы, которые наносят на изолируемые поверхности. Примеромоберточных материалов являются рулоны стекло- и шлаковаты, заключенные междуметаллическими сетками. Мастично-формованные теплоизоляционные деталиизготовляют в виде готовых изделий определенной формы (скорлупы, плиты, кирпичаи т.д.).
Теплоизоляционныематериалы делят на высоко-, средне- и низкотемпературные. Первые применяют притемпературах выше 450°С. К ним относят следующие материалы:
6) Асбест низких сортов и асбестовые отходы;
7) Диатомит (трепел), который употребляют в виде кирпичей илипорошков как добавку в теплоизоляционные смеси, содержащие также асбест, отходыслюды или цементно-шиферного производства.
8) Пенобетон, получаемый затворением цемента с добавкойпенообразующих веществ (эмульсии); его используют реже из-за высокой стоимости;
9) Шлаковую вату; вследствие малой механической прочности ее используюттолько в засыпных и набивных конструкциях.
Ксреднетемпературным теплоизоляционным материалам (150–450°С) относят асбозурити ньювель. Асбозурит состоит из 70% молотого диатомита, 15% асбеста и 15%шиферных отходов. Он обладает хорошей сцепляемостью с металлом и применяетсядля мастичной изоляции. Ньювель – это смесь из 85% жженной магнезии (MgO) и 15% асбеста. Это ценныйизоляционный материал.
Книзкотемпературным изоляционным материалам относят войлок (кошма), стекловату,пенопласт, отходы текстильной промышленности и т.д. Эти материалы применяют притемпературах не выше 150 °С. Войлок и текстильные отходы используют впроизводственных помещениях с пониженной влажностью, так как они подверженыгниению.
6. Скребковыеконвейеры. Их расчет и устройство
Скребковыйконвейер состоит из желоба (деревянного, железного или чугунного), вкотором непрерывно движется тяговый элемент 2 с прикрепленными к нему скребками3. Последние при движении цепи захватывают поступающий на одном конце желобаматериал и перемещают его с собой, пока он не выгрузится на другом концежелоба.
Материалможет подаваться и выгружаться в любом месте желоба, в зависимости от наличия внем отверстий.
При помощиодного скребка со скоростью 0,16–0,40 м/с перемещают за 1 ч 8–15 тматериалов на расстояние до 100 м. Производительность (Q, т/ч) конвейера определяют поуравнению:
Q= 3,6FpMv /aCK.
Здесь V – объемматериала, забираемый одним скребком, м3; v – скорость перемещения тяговогоэлемента, м/с; аск – расстояние между скребками, м (0,4–0,6 м).
Скребковыеконвейеры находят применение для транспортировки пылевидных, зернистых имелкокусковых материалов (колчедана, колчеданного огарка и пыли, суперфосфата,аммофоса, хлорида калия, извести и т.д.). Их используют также для перемещения иодновременного охлаждения горячих грузов.
Кдостоинствам скребковых конвейеров относят: простоту конструкции; возможностьзагрузки и выгрузки материала в любой точке; герметичность; подъем материала повертикали; осуществление перемещения материала при одновременной его сушке,охлаждении, промывке и т.д.
Недостаткамиявляются: повышенный расход электроэнергии; износ цепи, желоба, скребков;измельчение транспортируемых материалов; малая длина перемещения (до 60–100 м).
Списоклитературы
1. Хуснутдинов В.А.Сайфуллин Р.С. Оборудование производств неорганических веществ Л. Химия1987–248 с/