鹽酸反應(yīng)器的防護(hù)方法及鹽酸反應(yīng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化學(xué)工程領(lǐng)域，尤其涉及一種鹽酸反應(yīng)器的防護(hù)方法及鹽酸反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]鹽酸是一種強(qiáng)酸，具有一切酸的特性，如能與堿中和生成鹽和水；能溶解碳酸鹽，釋放出二氧化碳?xì)怏w；能溶解部分金屬(如鋅、鎂、鐵)，產(chǎn)生氫氣。與某些金屬、金屬氧化物、金屬氫氧化物以及大多數(shù)金屬鹽類(lèi)(如碳酸鹽、亞硫酸鹽等)，都能發(fā)生反應(yīng)，生成鹽酸鹽。濃鹽酸可以溶解較不活潑的金屬銅。
[0003]鹽酸腐蝕是一種析氫電化學(xué)腐蝕，陰極反應(yīng)為2H+2e — H2。從熱力學(xué)看，增加溶液酸度會(huì)加速陰極反應(yīng)，提高腐蝕率。但腐蝕率還和氫過(guò)電位有關(guān)，溶液的氧化性也影響金屬的腐蝕。氧化性增加通常使腐蝕加速，但超過(guò)極限值可使金屬發(fā)生鈍化而抑制腐蝕。腐蝕產(chǎn)物也有一定影響，可溶性金屬鹽會(huì)催化陽(yáng)極反應(yīng)，不溶性腐蝕產(chǎn)物形成保護(hù)層會(huì)抑制腐蝕。
[0004]由于氯化氫氣體水溶性高，鹽酸溶液高溫下易分解等特性，使得鹽酸可循環(huán)利用且工藝成熟，增大了鹽酸的應(yīng)用領(lǐng)域。但由于鹽酸強(qiáng)腐蝕性，對(duì)反應(yīng)器制作也提出了更高的要求。
[0005]鈦精礦制取人造金紅石工藝須除去鈦精礦中氧化鐵、氧化鎂、氧化鈣等雜質(zhì)元素，富積二氧化鈦得到適合沸騰氯化需要的人造金紅石產(chǎn)品。其中浸出工序涉及液固除雜反應(yīng)，考慮到鹽酸反應(yīng)活性高，除雜能力強(qiáng)，鹽酸可循環(huán)利用等特點(diǎn)，基本采用鹽酸作為除雜介質(zhì)，為加快鹽酸反應(yīng)活性和浸出速率，體系溫度控制在105?110°C，間歇操作，溫差在25°C至110°C之間波動(dòng)較大，因此反應(yīng)器制作提出了很高的要求。
[0006]目前使用的鹽酸防護(hù)材質(zhì)及方法主要有:
[0007]⑴玻璃鋼；主要用于冷態(tài)鹽酸存儲(chǔ)，當(dāng)存儲(chǔ)量較大，對(duì)容器強(qiáng)度要求較高時(shí)，采用補(bǔ)強(qiáng)鋼骨架結(jié)構(gòu)。
[0008]優(yōu)點(diǎn):制作工藝簡(jiǎn)單，成本低，材料來(lái)源廣泛。
[0009]主要存在問(wèn)題:不耐溫，不耐磨；不耐熱應(yīng)力；易分層，長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)出現(xiàn)老化現(xiàn)象。
[0010]⑵金屬材料:鹽酸對(duì)多數(shù)金屬和合金具有強(qiáng)腐蝕性，當(dāng)存在雜質(zhì)和溶解氧時(shí)腐蝕尤為嚴(yán)重。耐鹽酸腐蝕的金屬材料主要為鉭、鋯。除此之處還有哈氏合金B(yǎng)和碳質(zhì)材料、鎳鉬合金等。青銅、銅镲合金、316不銹鋼等僅能在一定條件下使用，不能用于熱鹽酸。
[0011]優(yōu)點(diǎn):強(qiáng)度高，耐磨性能好。
[0012]主要存在問(wèn)題:材質(zhì)價(jià)格貴，制作成本高，多數(shù)材料不耐高溫鹽酸，工業(yè)化設(shè)備基本不米用。
[0013]⑶非金屬材料:以聚四氟乙烯為代表的有機(jī)材料在鹽酸防腐蝕方面使用較廣泛。聚四氟乙烯中文商品名“特氟隆”(teflon)、“特氟龍”、等。它是由四氟乙烯經(jīng)聚合而成的高分子化合物，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)[-CF2-CF2-]n-，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性，是當(dāng)今世界上耐腐蝕性能最佳材料之一，除熔融堿金屬、三氟化氯、五氟化氯和液氟外，能耐其它一切化學(xué)藥品，在王水中煮沸也不起變化，廣泛應(yīng)用于各種需要抗酸堿和有機(jī)溶劑的場(chǎng)合。有密封性、高潤(rùn)滑不粘性、電絕緣性和良好的抗老化能力、耐溫優(yōu)異(能在+250°C至-180°C的溫度下長(zhǎng)期工作)。使用溫度-190?250°C，允許驟冷驟熱，或冷熱交替操作。
[0014]優(yōu)點(diǎn):耐腐蝕、耐溫、耐急冷急熱性能較好。
[0015]主要存在問(wèn)題:制作工藝復(fù)雜，單獨(dú)使用時(shí)強(qiáng)度不高，大型工業(yè)設(shè)備制作困難，耐磨蝕性較差。
[0016]鈦精礦鹽酸浸出制備人造金紅石因其工藝特性要求使用高溫鹽酸與鈦精礦反應(yīng)，因此對(duì)浸出反應(yīng)器制作要求較高，在實(shí)驗(yàn)室基本采用金屬鉭、鋯等材料制作的反應(yīng)器來(lái)完成。當(dāng)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化后，由于反應(yīng)器較大，無(wú)法采用金屬材料(鉭、鋯等)制作，且四氟內(nèi)襯制作困難，通常使用鋼外殼+玻璃鋼內(nèi)襯防腐方式制作了反應(yīng)器，但在使用過(guò)程中故障率很高，主要表現(xiàn)在玻璃鋼制作的反應(yīng)器不耐溫度變化。當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)溫度較大時(shí)，因急冷急熱形成的熱應(yīng)力作用下，玻璃鋼內(nèi)壁產(chǎn)生大量微裂紋，鹽酸通過(guò)裂紋滲透腐蝕鋼殼，造成反應(yīng)器破壞，無(wú)法適用工藝需要。因此現(xiàn)有的主要鹽酸防腐材質(zhì)及方法均很難應(yīng)用于鈦精礦鹽酸浸出制備人造金紅石工藝中的反應(yīng)器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種能有效防止鹽酸對(duì)器壁的腐蝕及高溫?zé)釕?yīng)力對(duì)反應(yīng)器的損傷的鹽酸反應(yīng)器的防護(hù)方法及鹽酸反應(yīng)器。
[0018]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所實(shí)施的鹽酸反應(yīng)器的防護(hù)方法，依次包括以下步驟
[0019]S1.制作反應(yīng)器，反應(yīng)器采用鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)；
[0020]S2.對(duì)反應(yīng)器內(nèi)壁進(jìn)行除銹；
[0021]S3.在反應(yīng)器內(nèi)壁刷樹(shù)脂；
[0022]S4.樹(shù)脂固化后，在反應(yīng)器內(nèi)壁貼酚醛軟膠片；
[0023]S5.對(duì)酚醛軟膠片進(jìn)行固化；
[0024]S6.在反應(yīng)器內(nèi)壁貼耐酸瓷磚；
[0025]S7.對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)。
[0026]進(jìn)一步的是，步驟SI中的反應(yīng)器采用316L或碳鋼制作。
[0027]進(jìn)一步的是，步驟S2中，采用噴砂除銹方法對(duì)反應(yīng)器內(nèi)壁進(jìn)行除銹，且須達(dá)到國(guó)家噴砂除銹Sa2.5等級(jí)要求。
[0028]進(jìn)一步的是，步驟S3中，所刷樹(shù)脂有兩層，其中第一層樹(shù)脂須在步驟S2完成后10小時(shí)內(nèi)完成，待第一層樹(shù)脂刷涂2?5小時(shí)后再刷涂第二層樹(shù)脂。
[0029]進(jìn)一步的是，步驟S4中，貼酚醛軟膠片之前對(duì)酚醛軟膠片進(jìn)行高溫處理，且貼合酚醛軟膠片的過(guò)程中須趕走層間氣泡，保證酚醛軟膠片與樹(shù)脂間的緊密貼合。
[0030]進(jìn)一步的是，步驟S5中，酚醛軟膠片采用水浴固化，固化溫度為80?100°C，固化時(shí)間為24?36小時(shí)。
[0031]進(jìn)一步的是，步驟S6中，所貼耐酸瓷磚有多層，且多層耐酸瓷磚采用錯(cuò)縫方式砌筑，耐酸瓷磚采用酸醛膠泥砌筑，磚縫控制在I?2_。
[0032]進(jìn)一步的是，步驟S7中，自然養(yǎng)護(hù)的時(shí)間為48?72小時(shí)。
[0033]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的鹽酸反應(yīng)器，包括反應(yīng)器外殼，在所述反應(yīng)器外殼內(nèi)壁依次設(shè)有樹(shù)脂層、酚醛軟膠片層和耐酸瓷磚層。
[0034]進(jìn)一步的是，所述樹(shù)脂層為兩層，所述耐酸瓷磚層為多層，且多層所述耐酸瓷磚層的瓷磚錯(cuò)縫砌筑，耐酸瓷磚之間的磚縫為I?2mm。
[0035]本發(fā)明的有益效果是:由于利用了 “瓷磚+磚縫”的結(jié)構(gòu)，可有效消除高溫鹽酸急冷急熱產(chǎn)生的熱應(yīng)力，防止熱應(yīng)力對(duì)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)破壞；由于利用了雙層瓷磚作為工作層，可有效防止高溫鹽酸腐蝕，同時(shí)可防止固體顆粒物料的磨蝕；由于利用了 “樹(shù)脂+酚醛軟膠片”的結(jié)構(gòu)，既保證了防腐層和鋼結(jié)構(gòu)外殼緊密結(jié)合、不分層，又改變了瓷磚膠泥結(jié)合程度，防止瓷磚脫落；另外，在反應(yīng)器使用后期出現(xiàn)掉瓷磚情況下，酚醛軟膠片能有效防止鹽酸損壞反應(yīng)器外殼鋼結(jié)構(gòu)，達(dá)到保護(hù)反應(yīng)器目的。反應(yīng)器的復(fù)合結(jié)構(gòu)有利于反應(yīng)器降低內(nèi)外壁溫差，減輕反應(yīng)器溫差變化幅度，減小熱應(yīng)力對(duì)反應(yīng)器造成損傷；同時(shí)可減輕系統(tǒng)散熱，對(duì)系統(tǒng)熱平衡保持有一定促進(jìn)作用。
【附圖說(shuō)明】
[0036]圖1是本發(fā)明鹽酸反應(yīng)器的防護(hù)方法的實(shí)施例的流程圖；
[0037]圖2是圖1中步驟SI的實(shí)施例；
[0038]圖3是圖1中步驟S2的實(shí)施例；
[0039]圖4是圖1中步驟S3的實(shí)施例；
[0040]圖5是圖1中步驟S4的實(shí)施例；
[0041]圖6是圖1中步驟S5的實(shí)施例；
[0042]圖7是圖1中步驟S6的實(shí)施例；
[0043]圖8是圖1中步驟S7的實(shí)施例；
[0044]圖9是本發(fā)明鹽酸反應(yīng)器實(shí)施例的剖視圖；
[0045]圖10是本發(fā)明鹽酸反應(yīng)器實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]圖中部位及編號(hào):反應(yīng)器外殼1、樹(shù)脂層2、酚醛軟膠片層3、耐酸瓷磚層4、錐段100、直段200、沉降段300、加料口 400、排氣口 500、液體流溢口 600、測(cè)溫測(cè)壓孔700。
【具體實(shí)施方式】
[0047]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。在此需要說(shuō)明的是，對(duì)于這些實(shí)施方式的說(shuō)明用于幫助理解本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。