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氯氣吸收塔的腐蝕與防護(hù)

文檔作者：吳天培文檔來(lái)源：金川集團(tuán)有限公司精煉廠		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年12月10日
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· 42· 中國(guó)有色冶金 A卷生產(chǎn)實(shí)踐篇·設(shè)備及自動(dòng)化
氯氣吸收塔的腐蝕與防護(hù)
吳天培措德鍶
(金川集團(tuán)有限公司精煉廠，甘肅金昌737100)
[摘要] 介紹了氯氣吸收塔的選材、防腐措施及效果。
【關(guān)鍵詞】濕氯氣；吸收塔；防腐；選材
【中圖分類號(hào)] TQ050．9 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B [文章編號(hào)】1672—6103(2011)01—0042—02
甘肅金川公司是我國(guó)最大的鎳鈷生產(chǎn)基地和鉑
族金屬提煉中心，在鎳、鈷、貴金屬冶金生產(chǎn)過(guò)程中
均有大量的含氯廢氣產(chǎn)生，氯氣為有毒物質(zhì)，必須采
用有效的工藝裝置進(jìn)行處理。本文介紹了企業(yè)氯氣
吸收塔的防腐實(shí)踐。
1 余氯吸收工藝
鎳、鈷、貴金屬濕法冶金生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的含氯
廢氣經(jīng)主管輸送，進(jìn)人余氯吸收裝置，余氯吸收裝置
的核心是一級(jí)或多級(jí)氯氣吸收塔，其主要由儲(chǔ)液段、
噴淋吸收段等組成。配制好的堿液用泵從儲(chǔ)槽打入
吸收塔頂，均勻向下噴淋，溫度約為40—9O℃的含
氯廢氣從吸收塔下部進(jìn)人，經(jīng)過(guò)吸收塔內(nèi)填料的孔
洞與逆向流動(dòng)的堿液充分接觸，氯氣被堿液吸收，吸
收凈化后符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的尾氣從塔頂排出。余氯吸
收工藝流程如圖1所示。
圖1 三級(jí)氯氣吸收工藝流程圖
堿液吸收是最常用的處理含氯廢氣的方法，并
且氫氧化鈉堿液吸收處理效果好，吸收廢氯氣的效
率高，吸收速度快，設(shè)備和工藝流程簡(jiǎn)單，在工業(yè)上
[作者簡(jiǎn)介】吳培德(1974一)，男，甘肅金昌人，工程師，長(zhǎng)期從事鎳、
銅、鈷、貴金屬濕法冶金防腐工作。
【收稿El期】2010—07—15 [修訂日期】2010—08-04
應(yīng)用廣泛?，其基本原理為 ：
2NaOH+C1z=NaCIO~NaCI+H O+Q (1)
金川公司含氯廢氣堿吸收法凈化處理的工藝指
標(biāo)見(jiàn)表1。吸收后的尾氣高空排放，符合國(guó)家排放
標(biāo)準(zhǔn)要求。
表1 堿吸收法含氯廢氣凈化處理工藝指標(biāo)
凈化前氣體含氯／g’In 凈化后氣體含氯停‘m 凈化效率／％
實(shí)際生產(chǎn)中，為了便于操作，氯氣吸收塔崗位職
工定時(shí)采用pH試紙測(cè)試吸收液的堿性，吸收液的堿
性低于規(guī)定值時(shí)，停止吸收操作，排出儲(chǔ)液槽中吸收
液，加入新的堿液后再開(kāi)始循環(huán)吸收作業(yè)，確保吸收
效果。
值得一提的是，金川公司鎳電解車間采用制備
碳酸鎳的廢液取代堿液吸收氯氣，顯著降低了含氯
廢氣的處理費(fèi)用。 ．
2 吸收塔的運(yùn)行工況和腐蝕狀況
2．1 吸收塔的運(yùn)行工況
鎳、鈷、貴金屬冶金過(guò)程中產(chǎn)生的余氯廢氣帶有
大量的水蒸氣 ，廢氣在吸收塔內(nèi)與堿液發(fā)生劇烈的
放熱反應(yīng)，產(chǎn)生大量的熱，致使塔內(nèi)溫度迅速升高，
由于有水蒸氣存在，氯氣發(fā)生水解生成鹽酸和次氯
酸，次氯酸可分解出活性氧，其腐蝕性非常強(qiáng) 。
另外，吸收塔余氯吸收過(guò)程中，還同時(shí)存在4O～
9O cC堿液的腐蝕、帶有水蒸氣的氯氣腐蝕、堿液循
2011年2月第1期 吳培德：氯氣吸收塔的腐蝕與防護(hù) ·43·
環(huán)泵振動(dòng)引起的疲勞腐蝕等。
2．2 吸收塔的腐蝕狀況
公司余氯吸收塔先后采用過(guò)PP塑料、硬PVC塑
料加工制作，其熱變形明顯。塑料的導(dǎo)熱系數(shù)很小，
約為金屬的1／6000～1／50，在荷載的長(zhǎng)期作用下易產(chǎn)
生蠕變，隨著時(shí)間的延續(xù)變形增大，而且溫度愈高，
變形增大愈快，在80—90 oC，PP塑料、硬PVC塑料吸
收塔儲(chǔ)液段變形非常明顯。而為了增加焊接性能，
焊縫部位焊條采用與母材成分不同的材質(zhì)，其耐腐
蝕性能低于母材，故焊縫部位首先被腐蝕，出現(xiàn)滲
漏，老化開(kāi)裂。
PP塑料、硬PVC塑料制作的吸收塔，在高溫強(qiáng)
腐蝕介質(zhì)作用下，分子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生遞變，增塑劑等組分
揮發(fā)，化合鍵產(chǎn)生斷裂，出現(xiàn)機(jī)械性能變壞，發(fā)生硬
脆、破壞等現(xiàn)象。實(shí)踐證明，溫度越高，這種老化開(kāi)
裂越顯著。
因此，要防止和減輕吸收塔的腐蝕，應(yīng)采用正確
有效的防腐蝕材料并進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，同時(shí)保證施工
質(zhì)量。
3 吸收塔的設(shè)計(jì)及加工制作
公司余氯吸收塔有兩種結(jié)構(gòu)：一種為吸收塔、儲(chǔ)
液槽分離型，吸收塔只具有噴淋吸收功能；另一種為
只有吸收塔、無(wú)儲(chǔ)液槽型，吸收塔上段噴淋吸收，直
接在下段存裝堿液，吸收塔具有存儲(chǔ)堿液和噴淋吸
收雙重功能。噴淋吸收段腐蝕程度較小，腐蝕破壞
主要發(fā)生在儲(chǔ)液槽(段)，從而導(dǎo)致吸收塔的腐蝕報(bào)
廢。因此，吸收塔的防腐首先是設(shè)計(jì)合理，塔、槽分
離設(shè)計(jì)可顯著提高吸收塔的使用壽命；其次是吸收
塔儲(chǔ)液槽(段)采用有效的防腐蝕材料進(jìn)行防護(hù)。多
年來(lái)，公司余氯吸收塔噴淋吸收段多采用硬PVC塑
料加工，儲(chǔ)液槽(段)主要采用以下幾種防腐材料加
工制作。
3．1 PP塑料加工制作
PP塑料f聚丙烯)制作吸收塔最大的優(yōu)點(diǎn)是具有
相對(duì)較高的使用溫度，但PP塑料易發(fā)生成型破裂，
成型收縮率1．O％～2．5％，收縮范圍及收縮值大，易產(chǎn)
生縮孔、凹痕、變形，低溫時(shí)變脆，易老化。2005年，
公司某車間采用了大型PP塑料氯氣吸收塔，該吸收
塔儲(chǔ)液箱剛性不足、易變形，且桶體及儲(chǔ)液箱焊接性
能差、焊縫部位頻繁腐蝕開(kāi)裂，其板材內(nèi)存在大量蜂
窩狀組織，檢修困難，檢修加固后，僅運(yùn)行了兩年左
右就徹底腐蝕開(kāi)裂報(bào)廢。
3．2 硬PVC塑料制作+玻璃鋼復(fù)合
公司原余氯吸收塔大多為硬PVC塑料制作+玻
璃鋼復(fù)合。硬聚氯乙烯塑料突出的特點(diǎn)是不僅具有
良好的耐腐蝕性能，而且機(jī)械強(qiáng)度較高，成型性好，
易于加工，可以通過(guò)機(jī)械加工、熱成型、焊接等方法
制成各種化工設(shè)備。但硬聚氯乙烯塑料的熱變形溫
度只有73．0 cc ，制作余氯吸收塔時(shí)，也必須采用玻
璃鋼增強(qiáng)提高其耐熱性能，否則易發(fā)生滲漏，檢修維
護(hù)頻繁。采用硬PVC塑料制作+玻璃鋼復(fù)合的吸收
塔，塔、槽分離型的可以運(yùn)行2年左右，無(wú)儲(chǔ)液槽型
的運(yùn)行壽命不足1年。金川公司在硬PVC塑料+玻
璃鋼復(fù)合吸收塔的加工制作上，具有成熟的工藝和
完備的設(shè)備，制作成本低，一套 1 200mmx5OOOmm
x3Omm的吸收塔加T成本4萬(wàn)余元。
3．3 鋼復(fù)合襯里
針對(duì)硬PVC塑料制作+玻璃鋼復(fù)合吸收塔檢修
維護(hù)頻繁的不足，做好吸收塔的塔、槽分離設(shè)計(jì)，加
強(qiáng)重點(diǎn)腐蝕部位的防腐選材。對(duì)吸收塔腐蝕最嚴(yán)重
的儲(chǔ)液槽，首先選取金屬材料碳鋼加工，然后在碳鋼
吸收塔儲(chǔ)液槽內(nèi)壁襯橡膠板作為抗?jié)B層，在此基礎(chǔ)
上，用耐堿耐氯氣的標(biāo)準(zhǔn)型環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂膠泥
砌耐酸耐溫陶磚，充分發(fā)揮碳鋼金屬材料強(qiáng)度高，橡
膠襯板抗?jié)B性好，標(biāo)準(zhǔn)型環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂膠泥耐
強(qiáng)堿和次氯酸腐蝕性強(qiáng)，耐酸耐溫陶磚防腐、防沖刷
和隔熱的作用。公司某車間凈化工段吸收塔采用上
述防腐方法施工，取得了較好的效果，顯著降低了吸
收塔運(yùn)行中的檢修次數(shù)，吸收塔正常使用壽命在3
年以上。目前該方法已推廣到銅渣等工段余氯吸收
塔的防腐中，其優(yōu)化了氯氣吸收塔的施工方法，降低
了維修成本，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備長(zhǎng)周期可靠運(yùn)行，效果較好。
3．4 鈦材制作
鈦本身是活潑金屬，但在常溫下能生成保護(hù)性
很強(qiáng)的氧化膜，因而具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，尤其是
耐濕氯、氯水的能力極強(qiáng)，且可用溫度高(350 oC以
下)，使用壽命長(zhǎng)。鈦在濃度小于50％的氫氧化鈉
溶液中較為穩(wěn)定，但在溫度和濃度升高的情況下，腐
蝕會(huì)增大p 。但鈦材不能用于處理干燥的氯氣，氯
氣含水量必須大于0．5％。可根據(jù)余氯吸收現(xiàn)場(chǎng)實(shí)
際條件，嘗試采用鈦材加工制作整體氯氣吸收塔，雖
然造價(jià)高，但可以徹底解決余氯吸收塔易腐蝕破壞
的難題。 (下轉(zhuǎn)第48頁(yè))
· 48· q- 固有色冶金 A卷生產(chǎn)實(shí)踐篇·設(shè)備及自動(dòng)化
裂紋經(jīng)歷了幾次大的擴(kuò)展過(guò)程，并且擴(kuò)展方向有所
改變。以上分析表明吊耳斷裂與沖擊載荷關(guān)系密
切。
5 結(jié)論
通過(guò)分析可知，該銅锍包的設(shè)計(jì)符合材料強(qiáng)度
要求，此次吊耳失效主要是頻繁碰撞造成的。銅锍
包長(zhǎng)期在沖擊載荷的作用下，杯體嘴部塑性變形不
斷累積，形成凹坑狀形變，應(yīng)力波的傳遞使吊耳產(chǎn)生
疲勞破壞，故這種碰撞中存在著極大的安全隱患。
因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)銅锍包的管理，避免碰撞等違規(guī)操作
的發(fā)生，加大監(jiān)管力度，經(jīng)常采用無(wú)損檢測(cè)的辦法 -
檢驗(yàn)銅锍包吊耳的狀況，確保銅锍包安全運(yùn)行。
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FEM analysis of the copper matte ladle lug breaking
HU Guo-dong，HU Ying-jie，CHANG Chun-mei，ZHAO Yun-hao，
ZHU Zi—ping，HUANG Zhen，QIAO Zheng—WU
Abstract：The reason of the copper matte ladle lug breaking Was analyzed based on the methods of the analytical
analysis，static finite element calculation，dynamic finite element simulation and fracture morphology．It was
found out that the frequent impacting is the primary reason for the copper matte ladle lug breaking．The improvement
suggestion of copper ladle management and right operation is proposed．
Key words：copper matte ladle；lifting lug；breaking；stress analysis；computer aided engineering； finite element
method；impacting
(上接第43頁(yè))
4’結(jié)語(yǔ)
(1)優(yōu)化吸收塔的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)塔、槽分離，采用有
效的防腐材料對(duì)吸收塔儲(chǔ)液槽(段)進(jìn)行防護(hù)，可延
長(zhǎng)吸收塔的壽命，確保其正常運(yùn)行。
(2)硬PVC塑料+玻璃鋼復(fù)合加工的吸收塔，具
有優(yōu)異的耐腐蝕性能，其制造技術(shù)成熟，性價(jià)比合
理，但維修頻繁。
(3)探索碳鋼吸收塔內(nèi)壁襯橡膠板+標(biāo)準(zhǔn)乙烯
基酯樹(shù)脂膠泥砌陶磚及鈦材制作等方法，使氯氣吸
收塔更適應(yīng)生產(chǎn)實(shí)際，造價(jià)合理，容易維護(hù)，壽命長(zhǎng)。
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Corrosion and protection of chlorine absorber
wu Pei—de
Abstract：This paper introduced the selection of corrosion resistant materials of chlorine absorbers，the anti—corrosion
measures and its effect．
Key words：wet chlorine；absorber；anti——corrosion；materials selection

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