Виды коррозии, ее электрохимический и химический механизмы. Технологическая схема, конструктивные особенности, условия эксплуатации и характеристика возможных коррозионных процессов в аппаратах: циклон, распылительный абсорбер и рукавный фильтр.
При низкой оригинальности работы "Выбор конструкционных материалов и средств защиты от коррозии химического оборудования", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
К химической коррозии относятся процессы, протекающие при непосредственном химическом взаимодействии между металлом и агрессивной средой и не сопровождающиеся возникновением электрического тока. 7) коррозия внешним током или электрокоррозия (под влиянием тока от внешнего источника); коррозия, наблюдаемая обычно у подземных сооружений и обусловленная тем, что часть токов, ответвляясь с электроустановок, проходит через землю в находящиеся в ней сооружения; этот вид коррозии наблюдается также в электролизных цехах; В приведенных выше условиях возможны также следующие виды коррозии: 1) коррозия под напряжением - коррозия при одновременном воздействии на металл агрессивной коррозионной среды и механических напряжений; в зависимости от характера напряжений различают коррозию при постоянных растягивающих внешних нагрузках или внутренних напряжениях - коррозионное растрескивание и коррозию при переменных нагрузках - коррозионную усталость; многие аппараты в химической промышленности работают в указанных условиях и подвержены этому виду коррозии в случае неправильного конструирования отдельных узлов; Рукавный фильтр скомпонованный в виде модульной конструкции служит для улавливания содержащихся в дымовых газах: · летучей золы, не осаженной в циклонах, · остаточных веществ после распылительного абсорбера и реактора летучей золы. В зависимости от районирования и климатических условий воздух содержит значительное количество влаги и пыли. коррозия химический аппарат абсорберЦиклон служит для предварительного осаждения летучей золы из уходящих дымовых газов. Отделенные пылевые частицы собираются в осадительной емкости под воронкой циклона и по пневмотранспорту направляются в бункеры золы котла и летучей золы. Для очистки продуктов сгорания ТБО от твердых частиц в технологической схеме завода применены два параллельно-расположенные циклона. Дымовой газ после котла утилизатора тангенциально направляется в цилиндрические, вертикально расположенные циклоны, приводится во вращение, в результате чего крупные частицы летучей золы отделяются вследствие центробежной силы и оседают в конусной части циклона (рис. Эффективность улавливания золы в циклоне составляет примерно 70%.В циклоне протекает процесс очистки дымовых газов от твердых крупнодисперсных частиц путем их осаждения под действием центробежной силы. Аппарат выполнен из стали обыкновенного качества Сталь Ст3сп ГОСТ 380-94, при чем наружная поверхность покрыта специальным антикоррозионным лаком. Кислая среда дымовых газов способствует высокой скорости коррозии высокоуглеродистых и не легированных сталей. Исходя из условий эксплуатации аппарата (температурного режима) применяем для циклона Лак ПФ-170 с 15% пудры алюминиевой ПАП-2 ГОСТ 15907-70 Он обеспечивает надежную защиту от атмосферной коррозии при температурах до 300 0С. В аппарате происходит осаждение находящихся в дымовых газах кислых компонентов.
Введение
На стадии создания проекта цеха очистки дымовых газов МСЗ №4 «Руднево» в этом разделе решается задача, направленная на создание надежных долговечных и высокоэффективных агрегатов.
Выбор конструкционных материалов для данного цеха производится на основе исходных данных на проектирование, таких как температура среды, химический и процентный состав рабочей среды, абразивный износ, а также все параметры окружающей среды связанные с атмосферной коррозией.
Разрушение металлических аппаратов, конструкций, трубопроводов и других металлических изделий может быть вызвано различными причинами. Однако основной причиной, вызывающей коррозионное разрушение металлов и сплавов, является протекание на их поверхности электрохимических или химических реакций вследствие воздействия внешней среды. В зависимости от характера этих реакций коррозионные процессы происходят по двум механизмам - электрохимическому и химическому.
1. К химической коррозии относятся процессы, протекающие при непосредственном химическом взаимодействии между металлом и агрессивной средой и не сопровождающиеся возникновением электрического тока.
2. К электрохимической коррозии, являющейся гетерогенной электрохимической реакцией, относятся коррозионные процессы, протекающие в водных растворах электролитов, влажных газах, расплавленных солях и щелочах.
Электрохимическая коррозия в зависимости от характера агрессивной среды и условий протекания может быть: 1) кислотная (в растворах кислот);
2) щелочная (в растворах щелочей);
3) солевая (в водных растворах солей);
4) в расплавленных солях и щелочах;
5) атмосферная (в атмосфере воздуха или любого другого газа); это наиболее распространенный вид коррозии;
6) почвенная (под воздействием на металл почвы или грунта); этому виду коррозии подвержены трубопроводы и другие подземные сооружения;
7) коррозия внешним током или электрокоррозия (под влиянием тока от внешнего источника); коррозия, наблюдаемая обычно у подземных сооружений и обусловленная тем, что часть токов, ответвляясь с электроустановок, проходит через землю в находящиеся в ней сооружения; этот вид коррозии наблюдается также в электролизных цехах;
8) контактная (вызываемая контактом двух разнородных металлов, имеющих разные потенциалы).
В приведенных выше условиях возможны также следующие виды коррозии: 1) коррозия под напряжением - коррозия при одновременном воздействии на металл агрессивной коррозионной среды и механических напряжений; в зависимости от характера напряжений различают коррозию при постоянных растягивающих внешних нагрузках или внутренних напряжениях - коррозионное растрескивание и коррозию при переменных нагрузках - коррозионную усталость; многие аппараты в химической промышленности работают в указанных условиях и подвержены этому виду коррозии в случае неправильного конструирования отдельных узлов;
2) коррозионная кавитация - коррозия металла в условиях ударного воздействия агрессивной среды (например, разрушение лопастей гребного винта парохода);
3) коррозия при трении - коррозия металла в условиях трения;
4) биокоррозия - коррозия металлов при участии продуктов, выделяемых микроорганизмами в грунтах и электролитах.
Известны и другие виды коррозии в зависимости от условий эксплуатации конструкций и сооружений (коррозия при переменном погружении, при полном погружении, коррозия газожидкостная и др.).
Технологическая схема состоит из четырех последовательно связанных аппаратов: циклона, мокро-сухого абсорбера, с узлом приготовления известкового молока, реактора, рукавного фильтра.
Рассмотрим исследуемые аппараты. Запыленные дымовые газы после котла с t = 190 0C поступают в циклон, где происходит первичная очистка дымовых газов от золы. Далее дымовые газы поступают в мокро-сухой абсорбер, где за счет контакта с распыленным известковым молоком, происходит очистка от HF, HCL, SO2, а также процесс охлаждения при испарении воды до t = 190 0C.
Для осаждения кислотосодержащих остатков в дымовых газах, а также диоксинов, фуранов и тяжелых металлов предусмотрен реактор летучей золы, в котором эти вредные вещества связываются сухим адсорбентом ("Вюльфрасорп С"). С этой целью адсорбент, представляющий собой смесь из гидроксида кальция и активированного угля с большой удельной поверхностью, впрыскивается перед рукавным фильтром в противотоке в дымовые газы. Сужение типа трубы Вентури вгазоходе после распылительного абсорбера служит для равномерного распределения адсорбента по сечению газохода. Выше названные вредные вещества вступают в реакцию с адсорбентом и, прежде всего, со слоями твердых частиц, агломерирующимися на внешней стороне рукавов рукавного фильтра (лепешка). Адсорбент подается пневматически из силоса, соответственно, к местам распыления в газоходе.
Рукавный фильтр скомпонованный в виде модульной конструкции служит для улавливания содержащихся в дымовых газах: · летучей золы, не осаженной в циклонах, · остаточных веществ после распылительного абсорбера и реактора летучей золы.
Известковое молочко готовится на подготовительной линии, состоящей из последовательно соединенных аппаратов: · силос гидроксида кальция
· мешалка
· насосы
Силос гидроксида кальция объемом 200 м3 представляет металлическую цилиндрическую стальную емкость, которая находится в помещении. Температура помещения поддерживается на уровне 18 - 20 0C. Гидроксид кальция поступает через дозирующее устройство в мешалку для приготовления суспензии. Кроме реагента в мешалку подается хим. подготовленная вода с такой же температурой.
1.3 Характеристика коррозионных процессов и мероприятий по защите от коррозии агрегата
Последовательно рассмотрим три исследуемые агрегата.
Агрегат эксплуатируется при повышенной температуре t = 190 0C. Среда внутри аппарата газовая с наличием коррозионно-активных кислых газов HF, HCL, SO2 содержание которых не превышает сотых долей процента. Для обеспечения защиты от коррозии рекомендуется поддержание температурного режима. Это обеспечивается созданием теплоизоляционного защитного слоя с наружи аппарата. В случае не соблюдения режима возможно образование конденсата на внутренних частях аппарата, который увеличит скорость коррозии в несколько раз.
Газовая коррозия - это частный и наиболее распространенный случай химической коррозии. Газовой коррозии обычно подвержены металлические конструкции, работающие в условиях воздействия агрессивных газовых сред при высоких температурах. Под газовой коррозией понимают также и многочисленные случаи разрушения металлов, вызываемого окислением их при высокой температуре в отсутствии агрессивных газов. В данном аппарате возможен процесс газовой коррозии.
Дымовые газы содержат сернистые соединения, которые при наличии водяного пара образуют сероводород, являющийся агрессивной средой.
Дымовые газы, содержащие SO2 при температуре выше 150°С заметно разрушают углеродистую сталь, однако наиболее сильная коррозия наблюдается при температурах ниже критической, когда пары воды конденсируются с поглощением сернистого газа.
Основными агрессивными веществами, вызывающими коррозию аппаратуры при очистке газов, особенно в присутствии кислорода, являются СО2 и H2S.
В водном растворе при повышенной, температуре углеродистая сталь реагирует с СО2 и H2S с образованием растворимых бикарбоната и сульфида железа.
Кроме газовой коррозии на данный агрегат, кроме газовой коррозии, действует атмосферная коррозия. Воздух представляет собой смесь газов. Основными газами, входящими в состав воздуха, являются азот (78,03%), кислород (20,99%), аргон (0,94%), а также водород, углекислый газ и другие газы в незначительных количествах. В зависимости от районирования и климатических условий воздух содержит значительное количество влаги и пыли. коррозия химический аппарат абсорбер
Промышленная атмосфера содержит углекислый газ, окись углерода, сернистый ангидрид и другие вещества, которые попадают в нее при выбрасывании дымовых и промышленных газов. Кроме указанных газов, промышленная атмосфера содержит много пыли, включающей кремнезем, земляные породы, сажу и другие вещества.
Исследования показывают, что при содержании в атмосфере 0,01% SO2 и влажности 70% потери в весе углеродистой стали в течение 90 дней на 100 см2поверхности достигает 120 мг. Если в этой атмосфере имеется сажа, то скорость коррозии углеродистой стали возрастает в 2 раза.
Углеродистая сталь начинает корродировать на воздухе при влажности его свыше 65%, когда на поверхности изделия образуется водяная пленка. Атмосферная коррозия ускоряется при наличии в воздухе пыли и газов, выбрасываемых промышленными предприятиями.
Углеродистые стали при комнатной температуре реагируют с кислородом воздуха и покрываются тонкой пленкой окислов. При высоких температурах диффузия воздушной среды через пленку окисла к металлу возрастает, окисление металла ускоряется, и толщина слоя продуктов коррозии увеличивается. В атмосферебез водяного пара углеродистая сталь корродирует значительно медленнее, чем в атмосфере с водяным паром.
В целях зашиты агрегатов от атмосферной коррозии, предусматривается покрытие аппаратуры лаками или другими покрытиями. В химическом аппаратостроении лакокрасочным антикоррозионным покрытиям подвергается преимущественно аппаратура из углеродистой стали и чугуна. Аппаратура из высоколегированных сталей и цветных металлов и сплавов, как правило, лакокрасочным покрытиям не подвергается.
Выбор лакокрасочного покрытия стальной и чугунной химической аппаратуры определяется: 1) степенью агрессивности воздействия окружающей среды на изделие и условиями эксплуатации его;
2) требованиями качества отделки поверхности изделия;
3) цветом покрытия.
Класс покрытия, характеризующий качество отделки поверхности, выбирается в зависимости от назначения изделия, условия и места эксплуатации его. Для химической аппаратуры внутрироссийских поставок обычно применяют IV класс отделки поверхности и реже III класс.
Для химической аппаратуры рекомендуются следующие цвета покрытий: серый, серебристо-алюминиевый, белый. Выбор лакокрасочных покрытий по условиям эксплуатации химической аппаратур осуществляется по ряду критериев и в нашем случае для агрегатов при температурах в пределах 25 ± 10 0C. ( силос и мешалка) группа П (стойкие внутри помещений), а для циклона и абсорбера группа Т0 (термостойкие).
1.4 Общая характеристика конструктивного и материального оформления агрегата с описанием принятых решений
Циклон и та часть абсорбера, которая контактирует с дымовыми газами до их нейтрализации известковым молочком, изготавливают из корозионно-стойких сталей. Результаты коррозионных испытаний различных сталей в процессе очистки дымовых газов показали, что скорость коррозии хромоникелевой стали 12Х18Н10Т ГОСТ 5632-79 не превышает 0,003 мм/год. Ее применение не целесообразно.
В реакционном пространстве абсорбера образуются соли кальция, которые оседают на стенках агрегата. В этом случае следует применить сталь Ст3сп5 ГОСТ 380-94. В местах контакта стенок с не нейтрализованным дымовым газом следует применять сталь 12Х18Н10Т ГОСТ 5632-79.
Корпус силоса и мешалки взаимодействует с гидроксидом кальция, в первом случае в виде порошка, а во втором в виде водной суспензии в этой среде себя прекрасно зарекомендовала сталь 20 ГОСТ 1050-88. Скорость коррозии при температуре до 45 0С составляет 0,0063 мм/год
Описания мероприятий по защите агрегата от атмосферной коррозии.
В целях зашиты агрегатов от атмосферной коррозии, предусматривается покрытие аппаратуры лаками или другими покрытиями. В химическом аппаратостроении лакокрасочным антикоррозионным покрытиям подвергается преимущественно аппаратура из углеродистой стали и чугуна. Аппаратура из высоколегированных сталей и цветных металлов и сплавов, как правило, лакокрасочным покрытиям не подвергается.
Выбор лакокрасочного покрытия стальной и чугунной химической аппаратуры определяется: 1) степенью агрессивности воздействия окружающей среды на изделие и условиями эксплуатации его;
2) требованиями качества отделки поверхности изделия;
3) цветом покрытия.
Класс покрытия, характеризующий качество отделки поверхности, выбирается в зависимости от назначения изделия, условия и места эксплуатации его. Для химической аппаратуры внутрироссийских поставок обычно применяют IV класс отделки поверхности и реже III класс.
Для химической аппаратуры рекомендуются следующие цвета покрытий: серый, серебристо-алюминиевый, белый. Выбор лакокрасочных покрытий по условиям эксплуатации химической аппаратур осуществляется по ряду критериев и в нашем случае для агрегатов при температурах в пределах 25 ± 10 0C. ( силос и мешалка) группа П (стойкие внутри помещений), а для циклона и абсорбера группа Т0 (термостойкие).
Выбираем наиболее оптимальный лак или эмаль по стоимостной характеристике, исходя из условий применения. Для силоса гидроксида кальция и мешалки применяем Эмаль ПХВ-23 ГОСТ 6993-79, а для циклона и абсорбера Лак АО ТУ МХП 2562 с алюминиевой пудрой ПАК-3 или ПАК-4 ГОСТ 5494-71.
Список литературы
1. Клинов И.Я, Удыма П.Г, Молоканов А.В., Горяинова А.В., Химическое оборудование в коррозионностойком исполнении.,- М.: Машиностроение, 1970.,-589 с.;
