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烧碱生产设备的腐蚀与防腐材料选择


 

  • 氢氧化钠,化学式为NaOH,俗称烧碱、火碱、苛性钠,一种具有强腐蚀性的强碱,白色半透明结晶状固体,一般为片状或块状形态,易溶于水(溶于水时放热)并形成碱性溶液。

  • 氢氧化钠的用途极广。广泛应用于电镀、造纸、清洗、肥皂、染料、人造丝,冶炼金属、石油精制、棉织品整理、煤焦油产物的提纯,以及食品加工、木材加工及机械工业等方面。 


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工业上,烧碱(NaOH)由盐水电解制备,电解工艺有隔膜电解和离子膜电解二种。

 

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离子膜法电解制氯碱工艺流程示意图

 

隔膜电解液NaOH浓度约10%,经高温蒸发浓度达30%作成品销售;离子膜电解液NaOH浓度为32%,高温蒸发浓度达50%,作离子膜液碱成品销售。

 

液碱进一步高温蒸发,水份汽化,NaOH成为固体,浓度大于90%,称为固碱,成品出售。

 

烧碱由于其强碱性,对碳钢具腐蚀破坏,腐蚀破坏程度随温度升高而加速。

 

烧碱制备过程中,食盐(NaCl)溶解,电解,蒸发,固碱生产均为高温环境,腐蚀破坏严重,均需采取适合的防腐工艺。

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离子膜电解槽结构示意图

 

氯碱厂常采用环氧重防腐涂料、衬胶作内衬防腐层或直接采用镍或钛金属设备。环氧重防腐涂料用于盐水储罐内壁,衬胶用于电解槽盖,镍和钛设备则用于蒸发、固碱设备等高温环境。

 

众所周知,环氧树脂耐碱性腐蚀,当NaOH浓度少于30%,温度低于45℃,可选择环氧重防腐涂层或环氧玻璃钢防腐工艺。当温度在45~60℃时,防腐性能处于监界状态,当温度高于60℃时,环氧防腐结构层起泡失效。

 

不饱和树脂通常不耐烧碱腐蚀。以环氧树脂为原料制备的乙烯基树脂保留了环氧附着力好和耐碱的性能,同时耐酸和抗氧化性能优于环氧树脂,但其耐碱性能不可能超越环氧树脂。

 

衬胶防腐工艺可耐常用的酸、碱腐蚀,但使用极限温度在100℃以下。

 

聚乙烯塑料玻璃态温度为120℃,聚丙烯玻璃态温度为150℃。以上两种常用塑料内衬防腐工艺的使用温度应低于其玻璃态温度。

 

砖板衬里防腐结构层首先应选择合适的板材,其次选择粘结和沟缝材料。水玻璃、KP胶泥等耐高温,但不耐碱,不可用于高温碱性环境的防腐使用。

 

高温烧碱生产和使用设备,至目前为止,镍和钛金属,可能是唯一的选择。

 

 


编辑:龙乃健,高级工程师,曾长期在广州化工厂从事技术工作。

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