硫酸储罐设计样本

碳钢在硫酸中发生腐蚀过程是典型电化学腐蚀。其化学反映式表述如下:
Fe+H2S04→H2+FeS04
金属材料本质、表面状态及金属阴极相杂质、硫酸浓度(pH值)、温度都会影响到金属氢去极化腐蚀。此外,某些物理因素如介质流速、固相颗粒、结垢等也会影响硫酸腐蚀性。
2 硫酸储罐设计
2.1类型及概况
分钢制储罐、塑料储罐和玻璃钢储罐,也分为压力容器类和非压力容器类硫酸储罐,还分为立式和卧式硫酸储罐。本文仅讨论常压硫酸储罐。
硫酸不存在较大蒸汽压力,无需采用内浮盘。为隔离空气及雨水等杂质,需要用固定顶保护罐内介质,普通采用自支撑固定顶,且应将加强肋等支撑件设立在罐顶外壁,并保证在液位下部件不存在裂纹等缺陷。从安全角度出发,普通不在罐顶设立操作平台,为便于操作、检修,可以设立独立操作平台。若必要设立罐顶平台,则在罐顶设计时,应充分考虑涉及顶部平台、管支架等有关设施设备自重和有关设备带来附加载荷影响。
材料选定后,硫酸储罐罐体厚度,可按有关原则进行计算或选定,与其他储罐设计是同样,只但是与普通介质储罐相比,钢制硫酸储罐需要采用较大腐蚀裕量。碳钢罐尽量同步使用阳极保护,此时腐蚀裕量也需要足足3mm厚,合金罐、塑料罐、FRP罐或其她衬里罐则普通无需预留腐蚀裕量[2]。
2.2构造设计
硫酸罐普通应至少涉及如下管口:硫酸入口,硫酸出口,溢流口,放空口(压力阀口),顶部人孔,清扫孔。
为减少泄漏,硫酸入口普通设立在罐顶,并使管口距离罐壁至少1200mm。但有时由于条件限制,也将人口设立在接近顶部罐壁处。硫酸入口普通应采用汲取管方式,即将管口内伸至液面下。对侧壁入口,则可用90℃弯头使管线在罐内保持竖直状态并达到上述规定。为保护罐底,在罐底正对入口管末端相应位置设立防冲板。为防止介质虹吸现象,硫酸人口管线应开放空孔,普通只需要在管线上部开一种12mm孔即可。
耳垫硫酸出口普通也采用内伸汲取管方式,且多采用可拆式构造,为便于拆卸,外套管直径普通取硫酸出口管直径2倍以上。硫酸出口也可设计成齐平接管形式。为避免充液过多而引起硫酸大量外溢,需要在罐壁上部设立溢流管口,该管口与罐壁内表面平齐;也可不设立该管口,而直接运用高液位仪表控制进料管线上切断阀来达到目。
为保护罐壁,所有罐顶接管都需要内伸至少25mm;管壁接管,除溢流口或齐平出口外,都应在管口上部180℃范畴内伸至少25mm。普通状况下,放空管(压力阀口)应设立在罐最高处,且与罐顶内表面齐平,若储罐建在室内,还应将放空口引至室外。对直接放空到大气管口,还应配备180℃弯头和丝网。
为保证硫酸金属储罐具备良好耐腐蚀性,所有位于液位下焊缝,均应为全焊透对接构造,并进行局部X射线检测。罐顶可以采用搭接焊缝。所有罐底焊缝,应为带垫板全焊透对接焊缝,罐底应按原则进行真空箱实验。罐壁和罐底内表面还应增长磁粉或液体渗入检查。
由于硫酸蒸汽压力不大,为保证安全,除非另有规定,所有接管法兰均应采用PN2.0MPa压力级别;由于承插焊及螺纹法兰等法兰内在构造,决定了更容易产生腐蚀,因而,应尽量避免使用此类法兰。当需要采用弯头时,为减少磨损腐蚀应力和腐蚀开裂,应尽量采用内部有涂层保护和曲率半径较大无缝弯头。在接管焊接时,应注意避免不同厚度接管直接焊在一起,在构造设计时应当将焊缝和构造不持续处分开。选用垫片时,应尽量使垫片内径和管口直径相似,以避免磨损腐蚀和缝隙腐蚀。
3 硫酸储罐选材及防腐办法
从表1《市面上硫酸常用浓度、状态及腐蚀特点》可以看出,针对不同浓度,不同温度状态硫酸,耐腐蚀选材也不尽相似。
3.1金属
金属材质硫酸储罐重要分为三类:整体金属材质硫酸储罐、金属外壳内刷涂料硫酸储罐、金属外壳内衬玻璃钢或鳞片胶泥硫酸储罐。
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3.1.1整体金属材质陶瓷添加剂
各种不同金属或合金耐硫酸腐蚀性能及作为硫酸储罐选取可行性如下:
1)普通碳钢不耐80%如下稀硫酸,但可以耐65℃左右80%~100%浓硫酸。因碳钢在这一浓度范畴内可形成钝化保护膜,因而碳钢可直接用作为常温、无流速、
无冲刷、无充气、密封80%~100%浓硫酸储存和运送设备制造材料,内壁无需额外做其她防腐解决,外壁只需做普通弱腐蚀防锈耐候涂装解决。
展示柜制作2)普通碳钢和铸铁都不耐102%以上发烟硫酸,因而不可作为发烟硫酸储罐制造材料
磁动力3)铅、铅锑合金、可耐96%如下室温硫酸,对80%如下硫酸可耐至210℃(也因表面产生保护膜),但铅锑不耐具备流速和摩擦冲刷浓硫酸(因其破坏了保护膜)。因而衬铅也是惯用耐硫酸腐蚀设备制造材料和衬里材料。蜂鸣器电路
4)普通不锈钢(如304不锈钢)只能耐5%如下极稀硫酸,和碳钢同样不直接作为稀硫酸储罐制造材料。316L不锈钢是含钼不锈钢,可耐室温下15%浓度以内无流速、无冲刷、无充气硫酸溶液和85%~100%浓度常温、无流速、无冲刷、无充气、密封硫酸。
5)高硅不锈钢、高合金不锈钢、镍钼铬合金(及哈氏合金)可以同步耐稀、浓硫酸,可以耐高温、高速下一切浓度硫酸。其中高硅不锈钢最便宜,但高硅不锈钢抗震差、加工困难、不耐含氟或亚硫酸杂质硫酸溶液(此时可选用20号高合金钢)。高硅不锈钢是硫酸行业采用最多合金材料,用来制造硫酸工厂干燥塔、吸取塔、管式分酸器、槽管式分酸器、塔内填料支撑箅子板、循环酸槽、管壳式酸冷却器、管线、泵、法兰和阀门等硫酸生产设备。但是直接采用高硅不锈钢来制造硫酸储罐,还是不多。
6)铜、镍只能耐60%如下不充气稀硫酸,银、钛、锆、铝、镁也都只是适于稀硫酸,普通不直接作为硫酸储罐制造材料。
7)尽管铂、金、钯、钼这几类金属材料对所有浓度硫酸都具备非常好耐蚀性能,但这些贵金属成本都非常昂贵,不也许用它们来制作硫酸储罐。
3.1.2 碳钢外壳附加内壁防护办法
实际市面上金属硫酸罐,90%以上是采用普通碳钢制造,某些发烟硫酸储罐是采用合金钢制造。

本文发布于:2024-09-23 09:30:41,感谢您对本站的认可!

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