Текст
                    УДК (620.193 + 620.197] : 661.41/44
Коррозия и защита химической аппаратуры.
Том 6. Производство хлора и его
неорганических соединений. Под ред.
А. М. Сухотина и А. Л. Лабутина. Изд-во
«Химия», 1972, стр. 376, табл. 65, рис. 17.
В книге обобщен опыт борьбы с коррозией
оборудования в производстве хлора и его
неорганических соединений.
Приводятся подробные рекомендации по
применению конструкционных и защитных
материалов, основанные на производственном опыте и
результатах лабораторных и цеховых
коррозионных испытаний. Материал в основном
представлен с полнотой, требуемой при проектировании
новых цехов.
Книга рассчитана на инженерно-технических
работников химической и смежных с ней
отраслей промышленности, а также на
проектировщиков, занимающихся выбором конструкционных
материалов и способов защиты для
оборудования проектируемых заводов. Она может также
служить пособием и для студентов химических
вузов и техникумов.
РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ:
Канд. хим. наук Э. И. Антоновская, канд. техн. наук В. М. Беренблит,
канд. хим. наук В. А. Водопьянова, канд. хим. наук В. С. Зотиков,
канд. техн. наук А. Л. Лабутин, канд. хим. наук А. А. Поздеева,
докт. хим. наук Л. М. Сухотин (главный редактор)
3-12-5
143—70


ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие 5 Глава первая. Производство хлора и каустической соды 7 Коррозионная активность хлора 7 Приготовление и очистка рассола для диафрагменного и ртутного электролиза 24 Электролиз растворов поваренной соли. Охлаждение, сушка и сжижение хлора 45 Упаривание растворов едкого натра 64 Литература 84 Глава вторая. Производство хлористого водорода и соляной кислоты 87 Коррозионная активность хлористого водорода и соляной кислоты . . 87 ТехнолЪгия получения хлористого водорода и соляной кислоты . . .103 Литература . . 112 Глава третья. Производство хлорного железа 114 Литература . . 126 Глава четвертая. Производство хлорида кальция 128 Получение хлорида кальция из дистиллерной жидкости содового производства 129 Получение хлорида кальция из маточного раствора производства хлората калия известковым способом 149 Получение хлорида кальция из соляной кислоты и известняка . . . .150 Литература 150 Глава пятая. Производство хлорида марганца 151 Литература . : 159 Глава шестая. Производство хлорида цинка , 160 Литература 174 Глава седьмая. Производство гипохлорита кальция и хлорной извести 176 Коррозионная активность гипохлорита кальция и хлорной извести . . 177 Получение гипохлорита кальция 187 Получение хлорной извести 224 Литература *..... 237
4 v Оглавление Глава восьмая. Производство гипохлорита натрия 238 Литература 255 Глава девятая. Производство двуокиси хлора 256 Коррозионная активность двуокиси хлора 256 Получение двуокиси хлора ..... 257 Литература ... 290 Глава десятая. Производство хлоратов калия, натрия и магния . . 291 Коррозионная активность хлоратов натрия, калия и магния 291 Получение хлоратов натрия и калия 291 Получение хлората магния 298 Коррозионное поведение материалов в хлорид-хлоратных и хлорид-хло- рат-гипохлоритных средах 298 Рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты . . . 325 Литература 366 Приложение. Инструкция по ремонту эбонитовых покрытий с помощью специальной хлоростойкой мастики 367 Указатель 369
6 Предисловие Я. В. Матлисом; раздел «Упаривание растворов едкого натра» — совместно с Ф. А. Орловой), глава II — 3. И. Фрейдиной, главы III и VI — А. Е. Романушкиной, глава IV — В. Ю. Бабкиной, О. В. Га- пуниной, И. К. Васильевой, Е. Г. Чуб и А. Е. Романушкиной; глава V — Ю. М. Плаховой, главы VII и VIII — В. А. Левиным и Л. Д. Рыжовой, глава IX — А. Е. Романушкиной, В. А. Левиным, Л. Д. Рыжовой и Н. А. Тюриной, глава X — А. Е. Романушкиной, М. В. Мамылихиной и Л. М. Мацкиной. Сокращенные обозначения В таблицах настоящего тома использованы следующие обозначения: Ж.— жидкая фаза; Г. — газовая или паро-газовая фаза; Гр. — граница раздела фаз; h — максимальная глубина коррозионного поражения при точечной или язвенной коррозии.
Глава первая ПРОИЗВОДСТВО ХЛОРА И КАУСТИЧЕСКОЙ СОДЫ Хлор представляет собой газ зеленовато-желтоватого цвета с характерным резким запахом. Температура сжижения при атмосферном давлении равна —34° С; при 0°С хлор сжижается под давлением 3,62 ату а при 25°С — 7,63 ат. Максимальная растворимость хлора в воде (1%) наблюдается при 9,6° С. С ростом температуры растворимость уменьшается и,при 100° С падает до нуля. В водных растворах хлоридов щелочных металлов растворимость хлора ниже, чем в воде. Максимальная растворимость его в водных растворах, содержащих 217 и 300 г/л NaCl, при 30° С соответственно составляет 1,95 и 1,41 г/л, а при 70° С — 0,82 и 0,64 г/л. Согласно техническим нормам, товарный газообразный хлор должен содержать 96—99 объемн. % С12, 0,3—1,0 объемн. % Н*, до 1,2 объемн.% С02, 1—2 объемн.% 02 + N2 и 0,04 вес.% Н26 (практически влажность хлора бывает в 2—3 раза ниже). Жидкий хлор, согласно ГОСТ 6718—68, должен содержать не менее 99,5% С12 и не более 0,05% Н20, КОРРОЗИОННАЯ АКТИВНОСТЬ ХЛОРА Хлор химически весьма активен, взаимодействует почти со всеми металлами с образованием водорастворимых хлоридов. В присутствии воды он гидролизуется с образованием соляной и хлорноватистой кислот: С12 + Н20-НС1 + НС10 Ввиду высокой активности продуктов гидролиза агрессивность хлора по отношению к металлическим и неметаллическим материалам определяется в основном концентрацией в нем влаги. Сухой хлор как в газообразном, так и в жидком состоянии при низких и умеренных температурах (до 100°С) практически не взаимодействует с металлическими конструкционными материалами, широко применяемыми в химическом машиностроении.
8 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды С повышением температуры скорость реакции взаимодействия хлора с металлами возрастает постепенно до так называемой критической температуры, определяемой химическим составом материала. При температурах выше критической разрушение металлов протекает с очень большой скоростью, что связано в основном с плавлением и испарением образующейся в процессе коррозии защитной пленки из хлоридов. Поскольку хлорное железо относится к хлоридам, отличающимся наиболее низкими температурами плавления (304° С) и кипения (316°С), то увеличение содержания железа в сплаве приводит к снижению верхнего температурного предела коррозионной стойкости в хлоре. Хлориды никеля и хрома менее летучи и плавятся при более высоких температурах. Поэтому с увеличением содержания никеля и хрома в сплавах расширяется диапазон температур, при которых они сохраняют коррозионную стойкость [1]*. В присутствии влаги, особенно в условиях ее конденсации, хлор весьма агрессивен тю отношению к большинству металлов в сплавов. Многие металлы и сплавы во влажном хлоре подвергаются точечной и язвенной коррозии. Некоторые материалы, например титан, проявляют склонность с щелевой коррозии. Литературные сведения о количестве влаги в хлоре, предотвращающей интенсивную коррозию и самовозгорание титана весьма противоречивы. Коррозия металлов и сплавов во влажном хлоре протекает со значительной скоростью даже при температурах, заметно превышающих точку росы, поскольку, вследствие гигроскопичности продуктов коррозии, конденсация влаги идет и при этих температурах. Поэтому точку росы нельзя принимать в качестве критерия при определении температурных границ коррозионной устойчивости металлических конструкционных материалов во влажном хлоре без внесения соответствующих температурных поправок, зависящих от природы данного материала. При 200—550° С присутствие влаги и кислорода способствует заметному торможению коррозии ряда металлов и сплавов, так как на поверхности их образуются окисные пленки, препятствующие доступу хлора к поверхности металла. При этом резко повышается критическая температура [1]. Опубликованные данные о температурных пределах применения металлических материалов в хлоре весьма противоречивы [2—10]. Большинство из них получено при кратковременных лабо- * При выборе металла для работы с хлором наряду с данными о его коррозионной стойкости необходимо учитывать возможность самовозгорания. Температура возгорания зависит от многих факторов: концентрации хлора, величины внутренних напряжений, развитости поверхности (пирофорные реакции), количества и состава примесей, предварительной подготовки металла и т. д. (Прим. ред.)
Коррозионная активность хлора 9 раторных испытаниях, проведенных без тщательного контроля за содержанием влаги и существенно расходятся с данными продолжительных испытаний, полученными в лабораторных и производственных условиях при строго заданной влажности. В табл. 1. 1 приведены результаты коррозионных испытаний металлов и сплавов в хлоре с различной влажностью при температуре до 550° С. В табл. 1.2 содержатся данные о коррозионной стойкости металлических и неметаллических материалов в хлорной воде (вода, насыщенная хлором). Как видно из представленных данных, алюминий стоек в сухом хлоре при 20° С; при 120° С он воспламеняется. Критическая влажность, превышение которой приводит к заметной коррозии алюминия при 20° С, составляет 0,08%. При повышенных температурах влага, а также воздух заметно тормозят коррозию алюминия в хлоре благодаря образованию защитной пленки окиси алюминия. При влажности 4% и более алюминий стоек до 550° С. В промышленности имеется положительный опыт эксплуатации аппаратуры из алюминия и его сплавов, а также из углеродистой стали, защищенной алюминием, в контакте с влажным хлором и хлоро-воздушными смесями при температуре до 450°С. Углеродистая сталь обладает высокой коррозионной стойкостью в сухом хлоре при температурах не выше 150° С; при 250° С она воспламеняется. В присутствии влаги сталь интенсивно корродирует в широком диапазоне температур. Поправка к точке росы для определения температуры, исключающей возможность конденсации влаги на поверхности углеродистой стали, зависит от влажности газа. Она колеблется в пределах 100—130° С. Критическая влажность хлора для углеродистой стали при 20° С составляет 0,02%.. В жидком^ хлоре углеродистая сталь корродирует со скоростью 0,27 мм/год' при влажности 0,03% (табл." 1.3). Углеродистые, а также низколегированные стали являются основными материалами для изготовления аппаратуры, емкостей, трубопроводов и арматуры, работающих в контакте с осушенным газообразным и жидким хлором при температурах от —40° до + 150° С и давлениях, превышающих 12 ат. Нержавеющие стали Х18Н10Т, Х17Н13М2Т практически не взаимодействуют с сухим газообразным хлором до 300° С; при 550° С они воспламеняются. Верхний температурный предел применения стали 0Х23Н28МЗДЗТ равен 400° С. Температурная поправка к точке росы для нержавеющих сталей во влажном хлоре несколько меньше, чем для углеродистых, и в зависимости от содержания в них никеля колеблется в пределах 80—110° С. В отличие от поведения во влажном хлоре, в хлорной воде нержавеющие стали корродируют со сравнительно
10 гл. 1. Производство хлора и каустической соды Таблица 1. 1 Скорость коррозии металлов и сплавов в газообразном хлоре в зависимости от температуры и влажности * Линейная скорость газа 0,0015 м/сек; расход газа 100 смъ1мин\ длительность испытаний 48 ч. Металл или сплав Алюминий А5М Золото Медь МЗ Никель НП2 Никелевые сплавы НМЖМц 28-2,5-1,5 (мо- нель) Н70М27Ф ХН78Т (нихром) Содержание влаги, % 0,0007 0,0007 0,04 0,1-0,3 0,4-0,6 1-36 Сухой Влажный Сухой » 0,0007 0,0007 0,5 0,6 0,0007-0,04 0,0007-0,04 0,0007-0,04 0,1-0,3 0,4 0,4 0,4 4-15 4-15 4-15 4-15 0,0007 0,1-0,2 0,3 0,4 0,4 4-36 0,0007-0,04 0,0007-0,04 0,0007-0,04 0,0007-0,04 4 4 15 15 22 0,0007-0,04 ' 0,0007-0,04 0,0007-0,04 Температура, °С 20 120 20 20 20 150-550 20 20 20-100 200 120 200 150-200 20 20-250 400 550 20 20 50-400 550 20 100 150-400 550 20-300 20 20 20 100 150-200 20-250 300 400 550 - _ 100-400 550 100 150-400 100 20-300 400 550 Скорость коррозии, мм/год < 0,001 Воспламеняется 0,065 0,26-0,93 2,6-19 <0,17 0,014 [4] 1.1 W Стойка [3] 20 1,8 20 8,5-15 [2] 10 < 0,018 <0,16 <0,93 <0,06 0,3 <0,1 0,7 <5,6 0,12-1,7 < 0,05 2,0-2,4 <0,09 0,03 0,16 0,3 0,005 0,034 <0,02 0,08 0,12-0,15 1,9-1,2 <0,04 2,3 6,9 <0,05 8,3 < 0,013 0,12-0,13 1,1-1,2 * Данные таблицы, за исключением тех, к которым сделаны ссылки, получены Я. В. Мат- лисом, Т. П. Коробовой, 3. И. Ладожиной.
Коррозионная активность хлора 11 Продолжение Металл или сплав Никелевые сплавы (прод.) ХН78Т (нихром) Н55Х15М16В Олово Палладий Платина ' Родий Рутений Свинец Стали Ст. 3 Содержание влаги, % 0,1-0,2 0,3 0,4 0,4 4 4 4 15 15 15 15 0,0007-0,04 0,0007-0,04 0,0007-0,04 0,2 0,4 1 0,4 1 0,4 ! 4 ! 15 15 22 Сухой » Влажный Сухой » Влажный Сухой Влажный Сухой Влажный Сухой » » » 0,5 0,5 4 0,0007 0,0007* 0,0007 0,0007 0,0007 0,0007 0,004-0,02 0,03 Температура, °С 20 ! " 20 20 50-250 100 150-400 550 100 150 160-400 550 20-250 400 550 20 50-250 400 550 100 100 150-400 100 20 20 20 20 > 100 20 20 20 20 20 20-100 200 250 * 300 150 250 170 ! 20 20 100 150 200 250 20-150 20 1 Скорость коррозии, мм/год 0,04-0,07 0,14 0,6 <0,02 0,1 <0,3 1,4 1,5 0,17 <0,06 1,9 <0,01 <0,16 1-2 0,18 0,006-0,009 0,072 0,8 0,05 2,1 <0,04 7,9 -Нестойко [3] 0,022 [4] 0,47 [4] 0,008 [4] Нестойка [3] < 0,001 [4] . < 0,001 [4] < 0,001 [4] < 0,001 [4] < 0,001 [4] Применим [3] 0,6 [2] 1,2 [2] 14,5 [2] 1,2 [2] 4,5 [2] 0,38 0,033 0,2 0,026 0,19 6,6 Воспламеняется <0,1 0,15 Линейная скорость газа 0,5 м/сек.
12 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды Продолжение Металл или сплав Стали (прод) Ст. 3 углеродистая с никелевым покрытием, нанесенным химическим методом Х17Т Х25Т Х18Н10Т и Х17Н13М2Т Содержание влаги, % 0,03* 0,03 0,04 0,04* 0,04 0,04 0,04 0,06-0,4 0,06-0,4 0,4 0,4 0,4 4-36 4-36 4-36 4-36 4-36 0,0007-0,3 0,4 0,4 0,4-0,8 0,0007 0,0007 0,0007 0,01-0,02 0,01-0,02 0,5 0,0007 0,02 0,6 0,0007 0,0007* 0,0007 0,0007 0,0007 0,004-0,01 0,02 0,03 0,03* 0,04 0,04 0,04 0,04 0,06-0,4 0,2 -0,3 0,4 0,4 0,4 Температура, °С 20 100 20 20 100-150 250 300 20 100 150-300 400 550 100 150-170 200-300 400 550 20-150 20 50 100-150 20-200 300 400 20 100 440 20—200 100 20 20-200 20 250-300 400 550 20-150 20 20 20 20 50 100-250 300-550 1 20 100-150 20 100 120 Скорость коррозии, мм/год 0,6 0,045 0,56 6,0 0,06-0,04 0,36 > ю 1,2-12 0,6-7,6 <0,1 3,5 Воспламеняется > ю 4,4-17 <0,1 <0,55 > ю 0,001-0,003 1,7 < 0,001 < 0,001 <0,015 0,77 10,6 0,3 <0,03 0,33 [2] <0,02 0,01 17 <0,1 0,2 0,17-0,44 >5,3 > ю <0,06 0,2 0,46 2,6 <0,77 <0,55 < 0,022 0,9-8,2 1,7-5 <0,0i <5 <0,97 0,015 * Линейная скорость газа 0,5 м/сек.
Коррозионная активность хлора 13 Продолжение ___ Металл или сплав Стали (прод.) Х18Н10Т и Х17Н13М2Т 0Х23Н28МЗДЗТ Тантал Титан Чугун кремнистый С15 Содержание влаги, % 0,4 0,4 4-15 4-15 4-15 4-15 0,0007 0,0007 0,0007 0,0007 0,004-0,03 0,04 0,04 0,04 0,4 0,4 4-15 4-15 4-15 4-15 Сухой » » » 0,5 0,5 0,5 0,0007 0,93 1,5 Сухой » Температура, °С 150-400 550 100 150 170-400 550 20-200 250 400 550 20-100 20-250 300-400 550 20 100-400 100 150 160-400 550 150 200 300 350 150 300-400 500 20 1 20 200 20 100 Скорость коррозии, мм/год <0,13 Нестойки 6,9-14 0,99-3,1 <0,12 <0,78 < 0,006 0,028 0,8 7,4 <0,01 <0,09 0,22-0,4 1,7 2 <0,05 2,8-6,3 < 0,67 < 0,02 < 0,22 < 0,001 [2] 0,05 [2] Г 1,8 [2] Нестоек [2] < 0,001 [2] 0,05 [2] 2,1 [2] Воспламеняется Стоек [11] » 1 [3] | > ю [з] Таблица 1.2 Скорость коррозии металлов и стойкость неметаллических материалов в хлорной воде * Испытание проводилось при непрерывном пропускании хлора через дистиллированную воду Металл Алюминий А5М Золото Медь Ml Молибден ЦМ2А Температура, °С 20 20 20 20 Длительность испытания, ч 24 1510 24 24 Скорость коррозии, мм/год Нестоек 2,8 [4] Нестойка Нестоек Данные таблицы, за исключением тех, к которым сделаны ссылки, получены Я. В. Мат- лисом и Л. А. Бекасовой.
14 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды Продолжение Металл Никель НП2 Никелевые сплавы НМЖМц 28-2,5-1,5 (монель) Н70М27Ф ХН78Т (нихром) Х15Н55М16В Палладий Платина Родий Рутений Свинец С1 Серебро Стали Ст. 3 Х25Т Х18Н10Т *• Х17Н13М2Т 0Х23Н28МЗДЗТ Стеллит (сплав ВЗК) Тантал Титан ВТ1 Хром Чугун кремнистый С15 Температура, °С 20 20 20 20 50-90 <90 20 20 v 20 20 20 20 <90 20 <50 20 50 90 <90 <90 <90 ! 20 90 | 20 1 50-90 20 90 20 50 90 Длительность испытания, ч 24 24 24 24 24 24-100 3600 3600 18 18 24 100 24 24 100 100 24 24 24-100 24-100 24-100 24 j 24 100 24 100 24 ! 100 | 24 24 Скорость коррозии, мм/год > ю > ю >20,0 1,8 <0,36 <0,1 < 0,001 [4] < 0,001 [4] < 0,001 [4] 0,053 [4] >ю 0,61 < 1,2 >ю <1,1 0,21* 0,15* 7,5 <0,18* <0,15* <0,43 < 0,001 0,004 0,002 <0,01 0,08 0,74 0,004 2,1 13,6 Неметаллический материал Винипласт Компаунды на основе эпоксидных смол Пентон Полиэтилен низкого и высокого давления Резины на основе силиконового каучука Температура, °С <40 24 24 <40 25 Стойкость Стоек Нестойки Стоек Стойки » Литература 18 19 19 18 14 * Наблюдается щелевая коррозия под подвеской.
Коррозионная активность хлора 15 — . — - Неметаллический материал Стеклопластики на основе полиэфирных смол фенольных смол Фаолит А Фторопласт-3 Фторопласт-4 Цементы на основе фенольных смол Температура, • °С 24 24 50 70 <60 100 24 Продолжение Стойкость Стойки Относительно стойки Стоек Нестоек Стоек » Относительно стойки Литература 19 ' 19 19 19 18 18 19 малой скоростью: сталь Х18Н10Т —до 50°С, а стали Х17Н13М2Т и 0Х23Н28МЗДЗТ — до 90° С (табл. 1.2). Однако в хлорной воде указанные стали подвержены точечной и щелевой коррозии. Наличие четырех и более процентов влаги повышает верхний температурный предел применения нержавеющих сталей в хлоре от 170 до 550° С. Из сталей Х18Н10Т и Х17НЛЗМ2Т изготовляют реакторы и теплообменники, применяемые в процессах хлорирования неорганических и органических продуктов при высоких температурах. Железокремиистые сплавы — кремнистый (14—16% Si), а также кремнемолибденовый (14—16% Si + 3% Mo) чугуны — отличаются высокой коррозионной стойкостью во влажном хлоре и хлорной воде при комнатной температуре. Центробежные насосы, арматура, трубы, эжекторы и распределительные устройства, изготовленные из этих сплавов, используют для работы в контакте с влажным хлором, хлорной водой и другими водными хлорсодер- жащими средами при температурах не выше 20° С. Никель и сплавы на его основе (НМЖМц 28-2,5-1,5 — монель, ХН78Т — нихром) относятся к материалам, наиболее стойким к воздействию хлора при высоких температурах. В сухом хлоре никель и сплав ХН78Т стойки до 550°С, а сплав НМЖМц 28-2,5-1,5— до 450° С. Хлориды никеля мало гигроскопичны. Температурная поправка к точке росы для никеля и сплавов на его основе в хлоре при влажности до 0,4% не превышает 30°С. Никель и сплавы с высоким содержанием никеля, а также углеродистая сталь и чугун, защищенные путем химического никелирования, практически не корродируют при комнатной температуре в хлоре, содержащем до 0,2% влаги. Благодаря повышенной коррозионной стойкости в сухом и в увлажненном хлоре никель и его сплавы, находят все более широкое применение для
16 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды Таблица 1.3 Скорость коррозии металлов и стойкость неметаллических материалов в жидком хлоре Металл Золото Платина Свинец Серебро Сталь Ст. 3 Титан Содержание влаги, % Следы Влажный » 0,0007 0,03 0,3 -20 -20 0,0007 Температура, °С 100 20 80 20 20 20 20 От - 40 до - 50 -40 Длительность испытаний, 12 — _ 25 25 50 100 25 2 Скорость коррозии, мм/еод ж. г. Неприменимо < 0,001 Применим Неприменимо 0,024* 0,27* 1,1* 15* 13* 0,05* 0,16* 0,4* 14* 2,5* Воспламеняется* Литература 3 3 3 3 Неметаллический материал Винипласт Паронит Полиизобутилен ПСГ • Полипропилен Полиэтилен высокого и низкого давления Резины на основе бутилкаучука, наирита, СКН, фторкаучука нк, хспэ Фторопласт-3 Фторопласт-ЗМ и -32Л Фторолласт-4 Фторопласт-26 и -42Л Температура, °С <60 От - 35 до -60 20 40 20 <60 20 20 60 20 20 20 Стойкость Нестоек Относительно стоек Стоек** Относительно стоек Нестоек Нестоек Нестойки Относительно стойки Нестоек ** Относительно стойки ** Стоек ** Нестоек** Литература 18 16 16 18 18 21 21 * Данные Я. В. Матлиса и Т. П. Коробовой. ** Данные И. Ф. Розена и Н. А. Мокровой.
Коррозионная активность хлора 17 изготовления оборудования, работающего в контакте с хлором. Практика подтвердила целесообразность химического никелирования хлорных компрессоров и арматуры, изготовленных из чугуна и углеродистой стали, для защиты их от коррозии. Сплав НМЖМц 28-2,5-1,5 используют, в основном, при изготовлении арматуры для жидкого и газообразного хлора. Имеется положительный опыт эксплуатации сварной аппаратуры — реакторов и теплообменников из сплава ХН78Т в хлоре и хлорсодер- жащих средах при температурах до 500° С. Сплав Х15Н55М16В обладает удовлетворительной коррозионной стойкостью во влажном хлоре и хлорной воде до 90° С. За последние годы он находит все более широкое применение для изготовления труб и сварного оборудования, работающих в условиях воздействия влажного хлора, хлорной воды и других хлорсодер- жащих водных растворов. Тантал инертен по отношению к сухому и влажному хлору, а также к хлорной воде до 150° С. При 300° С с сухим хлором протекает интенсивная реакция. В хлоре, содержащем 0,5% влаги, тантал стоек при 450° С [2]. Титан в сухом газообразном и жидком хлоре воспламеняется. Во влажном хлоре при температурах ниже точки росы, а также в хлорной воде до 100° С титан практически не корродирует. Этим обусловлено его широкое применение для изготовления теплообменников, трубопроводов, арматуры, эксплуатируемых в контакте с влажным хлором и хлорной водой. Практика показала, что титан при определенных условиях проявляет склонность к щелевой коррозии. Такой вид разрушения наблюдается в зазорах между 7рубами и трубными решетками холодильников, в местах соединения хлоропроводов с крышками электролизеров с помощью резиновых пробок и др. В отличие от чистого титана титанопалладиевый сплав, содержащий 0,2% палладия, во влажном хлоре не подвергается щелевой коррозии [12]. В табл. 1.4 приведены результаты испытания образцов нержавеющих сталей, никеля и сплава ХН78Т в производственных условиях при компримировании хлора. Они находятся в полном согласии с данными лабораторных испытаний. В табл. 1.5 указаны рекомендуемые температурные пределы применения металлических конструкционных материалов в сухом хлоре, а также в хлоре, содержащем до 36% влаги. В табл. 1.2, 1.3, 1.6 и 1.7 представлены накопленные к настоящему времени лабораторные и производственные данные, характеризующие химическую стойкость различных неметаллических конструкционных и защитных материалов в сухом, влажном и жидком хлоре и в хлорной воде. Как видно, при умеренных температурах (до 100° С) удовлетворительной химической стойкостью
18 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды Таблица 1.4 Скорость коррозии металлов и сплавов в условиях компримирования хлора * Металл или сплав Никель НП2 Никелехромовый сплав ХН78Т (нихром) Стали Ст. 3 Х18Н10Т Х17Н13М2Т 0Х23Н28МЗДЗТ Содержание влаги в хлоре, г/леЗ 1 2,1 | 0,6 2,1 0,6 2,1 0,6 2,1 0,6 21 0,6 2,1 Температура, °С ' 80 40-50 80 40-50 80 40-50 80 40-50 80 40-50 80 Давление, 3,5 0,96 3,5 0,96 3,5 0,96 3,5 0,96 3,5 0,96 3,5 Длительность испытаний, ч 528 672 528 672 528 672 528 672 528 672 528 Скорость коррозии, мм/год 0,016 0,007 0,009 0,1 0,39 0,£3 0,25 0,057 0,35 0,027 0,049 * Данные таблицы получены Я. В. Матлисом. Таблица 1.5 Примерные допустимые температурные пределы применения (° С) металлов и сплавов в хлоре при различной его влажности * Металл или сплав Алюминий и его сплавы Медь Никель Никелевые сплавы Н70М27Ф ХН78Т (нихром) Х15Н55М16В Стали углеродистые Х18Н10Т, Х17Н13М2Т 0Х23Н28МЗДЗТ 0,0007 (сухой) 100 100 550 500 550 500 150 300 400 Содержание влаги в хлор-е, 0,04 — 20-550 20-500 20-550 20-500 100-250 80-300 20-400 0,4 120-150 _ 50-550 — 50-550 50-500 130-300 120-400 100-400 150- 100- 100- 100- 100- 180- %** 4 -450 36 160- Нестойка -500 -500 -500 -500 -400 150- 150- 150- 150- 200- 170-550 160- -550 1 -450 -500 -500 -500 -500 -400 * Таблица составлена по результатам лабораторных испытаний, проведенных Я. В. Матлисом и Т. П. Коробовой, с учетом производственного опыта эксплуатации оборудования. ** Во влажном хлоре при температурах до нижнего предела металлы подвергаются электрохимической коррозии; при температурах, превышающих верхний предел — газовой коррозии со скоростью более 1 мм/год.
20 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды Продолжение Материал Полиэфирные смолы ПН-1, ПН-3, ПН-6, ПН-62 ПН-10 (в чистом виде и наполненная диатомитом и графитом) ПН-10, наполненная аебошлифоваль- ной пылью, белой или ламповой сажей Полуэбонит 1212 на основе НК 1395 » » СКИ-3 1751 » » СКБ 1752 » » НК с СКБ Резины на основе бутилкаучука бутилкаучука — марка 1256 наирита 9Н-6, 9Н-7, 1142 9Н-22, 1258, 1259 1025, 1257 НК —марки 183, 7889 НК с СКБ — марка 2566 силиконового каучука СКБ 1976, 4476, 5168 прокладочная кис- лотощелочестой- кая (ГОСТ 7338—55) СКН СКС-30 —марка 912 уретанового каучука фторкаучука ХСПЭ Влажность хлора Влажный » » » » » » Сухой Влажный Сухой Влажный » » » | » Сухой Влажный » » » Сухой Влажный Сухой и влажный Сухой » Температура, °С 95 | . <95 95 95 95 95 95 , 20 95 20 95 95 <95 95 95 90 25 40 95 85 20 95 <40 <90 1 20 Стойкость Нестойки Стойка Относительно стойка Относительно стоек То же ! » » Нестойки Нестойка Нестойки Относительно стойки Нестойки Стойки Нестойки Нестойка Нестойки Стойки Нестойки » Относительно стойка Относительно стойки Нестойка Нестойки Стойки Относительно стойки Литература 21 21 21 14 i 21 21 21 21 21
22 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды Продолжение Материал Эпоксидные смолы ЭД-5 и ЭД-б, отвержденные метафенилендиами- ном, малеиновым ангидридом (горячее отверждение) или полиэти- ленполиамином (холодное отверждение) хлорэндиковым ангидридом (горячее отверждение) Эпоксиполивинилхлорид- ная смола Эпоксифенольная смола (ЭД-5 с ВИАМ-Б) Материалы на неорганической основе Кислотоупорные материалы природные (андезит, бештаунит) и искусственные (бетон, базальт и диабаз плавленые, керамика, стекло, фарфор, эмаль силикатная) Портландцемент 500 Влажность хлора Влажный » » > Сухой и влажный Влажный Температура, °С 95 95 95 95 <100 95 Стойкость Нестойки Относительно стойки Нестойка » Стойки Относительно стоек Литература - 13 13 в газообразном хлоре обладают каменное литье, керамика, фарфор, стекло, эмаль, кислотоупорный бетон и цемент на жидком стекле, а при высоких температурах — высокоглиноземистый, шамотный и кислотоупорный кирпич, динас и ряд других материалов неорганического происхождения (табл. 1.7). С большинством полимерных материалов хлор вступает в химическое взаимодействие с образованием на поверхности слоя из продуктов хлорирования разного состава. В зависимости от природы материала возможно образование плотного слоя продуктов реакции, в значительной мере затормаживающего процесс хлорирования, или рыхлого, не обладающего защитными свойствами. Уголь и графит устойчивы в сухом хлоре при температуре выше 1000° С. В смеси хлора с воздухом или другими окислителями температурный предел применения этих материалов снижается до 330—430° С. Графит, пропитанный феноло-формальде- гидной смолой, химически стоек в сухом хлоре до 170° С. Однако
Коррозионная активность хлора 23 в присутствии влаги, и особенно в хлорной воде, химическая стой кость его заметно ухудшается. Таблица 1.7 Стойкость огнеупорных материалов в газообразном хлоре * Длительность испытаний 300 ч. Материал Высокоглиноземистый кирпич Динасовый блок Кислотоупорный кирпич Периклаз электроплав- ленный Шамотный кирпич Шпинель (rcMgO • mAl203), пористость 0-—17% Шпинельный кирпич (на базе плавленой шпинели), пористость 27% Форстерит Температура, °С <1250 850 1250 850 1250 850 850 1250 850 850 850 Стойкость Стоек » Относительно стоек Стоек Нестоек » Стоек Нестоек Относительно стойка Нестоек » * Данные получены 3. Ф. Земляковой. В газообразном сухом хлоре полимеры разрушаются медленнее, чем во влажном. Последнее обусловлено окислительными свойствами влажного хлора. Удовлетворительной стойкостью во влажном хлоре при температуре до 100° С обладают фаолит, полиэфирная смола ПН-10 и ряд композиций на ее основе. Материалы и покрытия на основе фуриловых и эпоксидных смол во влажном и сухом хлоре имеют низкую химическую стойкость даже при нормальной температуре. Термопластичные полимеры — полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид — устойчивы во влажном и сухом хлоре при температурах, соответствующих показателям по теплостойкости для этих материалов. Однако при длительном контакте с хлорсодержащими средами они постепенно становятся хрупкими. При армировании термопластичных материалов стеклопластиком они приобретают повышенную прочность, благодаря чему температурный предел применения полиэтилена и винипласта повышается до 75—80° С, а полипропилена — до 90° С. Перспективным материалом в условиях воздействия влажного хлора и хлорной воды являются стеклопластики на основе полиэфирных смол из
24 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды оксипропилированного дифенилолпропана и фумаровой кислоты, а также хлорированный полиэфир — пентон. Мягкие резины на основе натурального, нитрильного, бутадиен- стирольного каучуков, хлорсульфированного полиэтилена, бутил- каучука во влажном хлоре подвергаются сравнительно быстрому разрушению. При этом заметно ухудшаются их прочностные и упругие свойства. Более высокой химической стойкостью в хлоре обладают полуэбониты и эбониты 1213 и 1394 на основе натурального и изопренового каучука СКИ-3. Температурный предел применения этих материалов во влажном хлоре составляет 95°С. Жидкий хлор более агрессивен по отношению к материалам органического происхождения, чем газообразный. Большинство полимерных материалов при действии жидкого хлора быстро хлорируется и разлагается. Исключением является фторопласт-4, абсолютно инертный к хлору. Хлор в народном хозяйстве находит широкое применение для получения различных хлорпродуктов, из которых наиболее важными являются полимерные материалы, хлорорганические растворители, поверхностно-активные вещества, кислородные соединения хлора и т. п. Хлор широко используют также для отбелки бумаги и тканей, для хлорирования питьевых и сточных вод, для хлорирования некоторых руд с целью извлечения титана, ниобия, тантала и т. д. В промышленном масштабе хлор получают в основном путем электролиза водного раствора поваренной соли. Процесс состоит из следующих стадий: 1) приготовление и очистка растворов поваренной соли; 2) электролиз этих растворов; 3) охлаждение, сушка и сжижение хлора; 4) упаривание растворов едкого натра. ПРИГОТОВЛЕНИЕ И ОЧИСТКА РАССОЛА ДЛЯ ДИАФРАГМЕННОГО И РТУТНОГО ЭЛЕКТРОЛИЗА Сырьем для производства хлора и едкого натра электрохимическим способом служат растворы поваренной соли, которые приготовляют из каменной или самосадочной соли, т.е. из природного хлорида натрия. К составу соли для электролиза предъявляют следующие технические требования: Содержание NaCl, %, не менее 97,5 Содержание примесей, %, не более нерастворимого осадка 0,5 Са2+ 0,4 Mg2+ 0,05 К+ 0,02 SO*~ 0,84 Влажность, %, не более 5,0 Амальгамная проба, см3/ч, не более 0,3
Приготовление и очистка рассола для электролиза 25 Рассол, полученный растворением природной поваренной соли, rt чно содержит примеси солей кальция, магния, железа, а также ханические взвеси песка, глины и т. п. Поскольку присутствие меазанных примесей в растворе хлористого натрия отрицательно 'называется на процессе электролиза, перед подачей на электролиз паствор подвергают тщательной очистке. Очистку рассола проводят преимущественно так называемым содовокаустическим методом при 40—70° С. Ионы Са2+ осаждают в виде углекислого кальция, путем введения в рассол кальцинированной соды, а ионы Mg2+ —в виде гидроокиси магния, добавляя к нему каустическую соду (едкий натр). Ниже приводятся данные, характеризующие максимально допустимые количества примесей в очищенном рассоле [22, 23]: Для Для диафрагмен- электролиза ного с ртутным электролиза катодом Содержание NaCl, г/л, не менее 310 310 Содержание примесей, г/л, не более Са2+ 0,005 0,005 Mg2+ 0,001 0,001 SOl" 5,0 5,0 ч . NaOH 0,05-0,1 НС1 - 0,05-0,1 Прозрачность по кресту, мм, не менее . . 1200 2000 Амальгамная проба, еж3 за 30 мин, не более — 0,3 Для растворения природной соли используют воду, нагретую до 40—50° С. Очищенный от механических примесей рассол подают в смеситель, где смешивают с так называемым обратным рассолом, поступающим из цеха выпарки каустической соды, и с необходимым количеством раствора кальцинированной соды. Для отделения образующегося хлопьевидного осадка рассол из смесителя перекачивают в отстойник-осветлитель и далее на фильтрацию. При использовании осветлителя с* взвешенным шламовым слоем предварительное смешение реагентов не требуется. Осветленный рассол после фильтрации нейтрализуют соляной кислотой до концентрации 0,05—"0,1 г)л NaOH и направляют в промежуточные хранилища очищенного рассола. Как видно из приведенных выше составов, к рассолу, поступающему на электролиз в ванны с ртутным катодом, предъявляют более высокие требования, чем при диафрагменном электролизе. В электролизерах с ртутным катодом обычно используют дона- сыщенный * твердой солью возвратный анолит, т. е. рассол, поступающий из электролизера. Термин, принятый в производстве.
Таблица 1.8 Скорость коррозии металлов и сплавов В растворах хлорида натрия и его смесях с другими соединениями * АЛ to Алюминий АВ1, А00, А1, АД1 Бронзы алюминиевые (А1 4,0—8,0%) Бронза алюминиевоже лезомарганцовистая (А1 10,6%, Fe 3,1% Мп 0,8%) Бронза оловянносвинцо вистая (Sn 11,3%, Pb 0,5%) Латуни (Zn 30—40,0%) Латунь (Zn 38,0%ч Латунь никелевая 65-5 Латунь оловянистая (Zn 29,0%, Sn 1,0%) Латунь оловянножелезо свинцовистая (Zn 28,3%, Sn 0,9%, Fe 0,2%, Pb 3,8%) Магний Медь NaCl <3,0% NaCl 3-10% NaCl 20,0% NaCl 5,0% NaCl 5,0% NaCl 20,0% - NaCl 315,0 г/л NaCl 315,0 г/л NaCl 315,0 г/л; NaOH 0,2 г/л NaCl 315,0 г/л Нестоек . g<W6 (Местная коррозия 0,046 0,046 < 0,028 < 0,008 I °-35 Значительное 0>35 (То°бжееСЦИНКОВанне < 0,005 0,045 0,046 <0,4 <0,04 0,018 0,18 [Испытания при переменном погружении 14 34 £ СО !§. а
Сталь хромомолибдено- вая (Сг 17,0—18,0%, Мо 1,0—1,8%) Стали хромоникелевые типа Х18Н10Т > Стали хромоникелемо- либденовые Х17Н13М2Т V 0Х23Н28МЗДЗТ Тантал Насыщ. р-р NaCl NaCl 200,0 г/л NaCl 310,0—315,0 г/л NaCl 310—315 г/л; NaOH 0,02—0,1 г/л Насыщ. р-р NaCl NaCl 200 г/л NaCl 315 г/л; NaOH 0,2 г/л NaCl 200,0—315,0 г/л NaCl 26,4% 3000 1000 1000 <0,1 <1,0 0,001 0,15 < 0,095 3000 200 3000 <0,1 < 0,001 0,003 0,001 Стоек Точечная коррозия; под напряжением в присутствии 02 — растрескивание То же Точечная коррозия; при статических нагрузках растрескивание, протекающее значительно медленнее, чем в отсутствие щелочи Точечная коррозия То же Незначительная точечная корро- 13 Jo О
Продолжение to оо Металл или сплав Сталь углеродистая Ст. 3 Стали никелевые Ni 38% Ni 42% Стали хромистые 1X13 Х17Т Концентрация раствора NaCl 292 г/л; К2Сг04 0,5—2,0 г/л NaCl 292 г/л; К2СЮ4 2 г/л; NaOH 1,0 г/л NaCl 292 г/л; NaN03 0,1—2,0 г/л NaCl 310—315 г/л; Na2C03 0,2 г/л NaCl 315 г/л; NaOH 0,8—3,0 г/л NaCl 5,0% NaCl 23,0%; КС127,0%; CaS04 0,3%; MgCl2 0,2%; СаС12 0,2% NaCl 10,0% Насыщ. р-р NaCl » » » NaCl 100,0 г/л NaCl 100,0 г/л Температура, °С 20 20 20 100 100 20-25 105 40 20 100 20 110 Длительность испытания, ч 820 820 820 160 190 - 90 250 - - 1120 1120 Скорость коррозии, мм/год < 0,009 0,005 < 0,069 0,080 <0,42 . 0,12 0,01 <0,05 <1 j >10 0,02 >ю 1 Примечания Равномерная коррозия То же » Язвенная коррозия Испытания при переменном погружении Испытания в циркулирующем р-ре 1 Литература 33 14 3 33 3 3
Металл или сплав Титан Титаноалюминиевый сплав (А1 2,0-3,5%) Цинк Цирконий Чугун се^ый Чугуны никелевые Ni 1,5% № 2,0% Чугун хромистый (Сг 2,0%) Концентрация раствора Насыщ. р-р NaCl Насыщ. р-р NaCl; pH 2,0—4,5 NaCl 3,0%; НС1 1,0% NaCl 15,0%; NaOH 9,0—11,0% NaCl 20,0, насыщ. С12 NaCl 3,0%; HC1 1,0% NaCl 22,0% NaCl 22,0%; Na2Cr207 0,5—4,0 г/л Насыщ. p^p NaCl; pH = 2,0 -s- 4,5 Насыщ. р-р NaCl NaCl 15,0%; NaOH 9,0—11,0% NaCl 20,0%, насыщ. Cl2 NaCl 10,0% Насыщ. р-р NaCl NaCl 3,5%, насыщ. 02 To же NaCl 115 г/л; MgCl2 129 г/л; КС1 91 г/л; MgS04 81 г/л To же Температура, °C Кипение 75 80 82 88-95 80 75-95 20 75 60-100 82 88 40 93 30 30 90 90 Продолжение Длительность испытания, ч Скорость коррозии, мм/год Примечания Литература 3000 1752 500 4980 500 336 336 150 4980 670 250 168 168 < 0,001 < 0,001 0,001 < 0,001 0,001 < 0,001 0,74-2,0 <0,5б 0,48 0,001 0,002 0,73 0,4 1,8 <0,91 <0,79 0,42 0,24 Язвенная коррозия Скорость перемешивания р-ра 5 м/мин Равномерная 3 3 3 14 14 3 34 34 3 14 14 33 34 14 14 35 35 •м ^ , ^3 о со со о СЪ , О о
Приготовление и очистка рассола для электролиза 31 Анолит, выходящий из электролизера, содержит 260—265 г/л NaCl и 0,3—0,5 г/л растворенного хлора. Его подкисляют соляной кислотой до содержания 0,05—0,1 г/л НС1 и подвергают обесхло- рированию сначала под вакуумом 400—450 мм рт. ст. при 80° С, а затем путем отдувки сжатым воздухом. При этом содержание хлора снижается до 0,01—0,02 г/л. Окончательное обесхлорирова- ние анолита осуществляют, добавляя в него растворы каустической соды и сульфида натрия. Обесхлоренный рассол непрерывно поступает в сатуратор, где его донасыщают чистой выварочной солью до концентрации 305— 310 г/л NaCl. Насыщенный рассол фильтруют, подкисляют соляной кислотой и направляют в сборники очищенного рассола, а затем на электролиз. На некоторых заводах обесхлоренный анолит донасыщают природной солью: при этом рассол загрязняется солями кальция, магния, железа и т. п. Тогда последующую очистку рассола производят так же, как в условиях диафрагменного электролиза. Поведение конструкционных и защитных материалов в растворах хлорида натрия рассматривалось в первом томе настоящего справочника (стр. 478—500). В данном разделе изложены некоторые дополнительные сведения о стойкости материалов как в чистых растворах хлорида натрия, так и в условиях приготовления и очистки рассолов, поступающих на электролиз. В нейтральных и слабокислых растворах хлоридов алюминий и его сплавы подвергаются точечной коррозии. При рН > 7 резко возрастает скорость общей коррозии алюминия и его сплавов — даже при комнатной температуре [24]. Углеродистая сталь в растворах хлорида натрия подвергается язвенной коррозии. Скорость коррозии зависит от концентрации рассола, температуры, рН, наличия растворенного кислорода или другого окислителя [25—28]. С увеличением концентрации растворов и температуры скорость коррозии стали заметно увеличивается. В разбавленных растворах максимум скорости коррозии стали сдвигается в сторону более высоких температур. Коррозионное действие рассола на углеродистую сталь весьма существенно возрастает при барботировании воздуха. < При подщелачивании раствора коррозия стали замедляется. Однако полная пассивация ее наступает лишь при введении в щелочной раствор 1—2 г/л хромата или нитрата калия (табл. 1.8). Оборудование из углеродистой стали, подверженное воздействию растворов хлорида натрия, независимо от рН среды и наличия окислителя, более интенсивно разрушается на границе раздела фаз. Коррозия металла в этой зоне имеет ярко выраженный язвенный характер. i
32 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды Стойкость легированных сталей в растворах хлорида натрия определяется природой легирующих добавок и их количеством. Хромоникелевые стали в горячих аэрируемых растворах хлорида натрия подвергаются язвенной коррозии. Под напряжением эти стали проявляют склонность к коррозионному растрескиванию. Поэтому в качестве конструкционных материалов для аппаратуры, подвергающейся постоянному воздействию горячих аэрированных растворов хлорида натрия, их не рекомендуют. Однако коррозионное растрескивание полностью исключается при удалении из растворов кислорода или введении в раствор восстановителей, например, сульфита натрия [29, 30]. Склонность хромоникеле- вых сталей к растрескиванию и язвообразованию в аэрируемых растворах уменьшается также при введении в их состав 2—4% молибдена. Скорость коррозии меди и алюминиевых бронз в растворах хлорида натрия незначительна. Латуни устойчивы при температуре раствора до 70° С. При более высоких температурах они проявляют склонность к обесцинкованию. Наиболее стойка латунь ЛН 65-5, содержащая 5% никеля (табл. 1.8). Интенсивность коррозионного разрушения меди и- сплавов на ее основе резко возрастает при снижении рН растворов хлорида натрия и введении в них окислителей. Никель и сплавы на его основе отличаются высокой коррозионной стойкостью в растворах хлорида натрия независимо от концентрации и температуры. Однако, согласно наблюдениям В.А.Левина и Л. В. Сысоевой, никелевое оборудование, эксплуатируемое в условиях воздействия горячих концентрированных растворов хлорида натрия, может подвергаться интенсивной язвенной коррозии на участках поверхности, покрытых различного рода отложениями. Серебро и тантал инертны к воздействию растворов хлорида натрия независимо от температуры и концентрации [25]. Но ввиду высокой стоимости эти материалы могут быть рекомендованы в качестве конструкционного материала для изготовления аппаратуры лишь там, где недопустимо загрязнение производственных сред продуктами коррозии. Известно, что скорость коррозии металлов резко возрастает под воздействием блуждающих токов [28]. Последние возникают вследствие утечки токов из цеха электролиза. Поэтому в цехе электролиза необходимо применять гуммированные рассольные коллекторы, а также использовать длинные резиновые шланги малого сечения для подачи рассола из коллектора в электролизер. Данные табл. 1.9 характеризуют химическую стойкость неметаллических материалов в растворах хлорида натрия. Обычно применяемые в химическом аппаратостроении неметаллические конструкционные и защитные материалы хорошо противостоят действию растворов хлорида натрия.
34 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды Прод олжение Материал Сополимеры винилхлорида с винилиденхлоридом Текстолит на основе феноло- формальдегидной смолы Фторопласт-3 Фурановые смолы в чистом виде и наполненные наполненные SiCb Эбонит 1213 на основе НК 1394 на основе СКИ-3 с наиритом Эпоксидные смолы, отвер- жденные метафенилендиами- ном Концентрация NaCl, % Любая 26 25 — - Температура, °С <60 100 <60 100 167 90-95 93 Стойкость Стойки Стоек » Стойки Стоек* Стойки Литература 69 32 13 17, 69 69 69 Материалы на неорганической основе ** Длительность испытаний 3000 ч. Материал Диабаз литой Керамика кислотоупорная Стекло Фарфор Цемент серный Концентрация, г/л NaCl 315,0 315,0 315,0 315,0 315,0 Любая 315,0 Любая NaOH 0,3 0,3 5,0 0,2 0,5-1,5 0,3 ] Температура, °С 90-100 90-100 90-100 90-100 90-100 Кипение 90-100 90 Стойкость Стоек Стойка Относительно стойка Стойко Нестойко Стоек Стоек [35] * Данные И. Ф. Розена и М. И. Полинского. :* Данные А. Е. Романушкиной и М. В. Мамылихиной.
36 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды Результаты коррозионного обследования оборудования рекомендуемые конструкционные Аппараты, оборудование Складская кость-растворитель Сборники рассола для диафрагмен- ного электро- лиза и смеситель для очистки рассола от Са2+ и Mg2+ Среда NaCl 260-310 г/л; NaOH 0,05 -0,1 г/л; NaCl крист. NaCl 310 г/л; NaOH 0,05-0,1 г/л (в смесителе, кроме того, суспензия Mg(OH)2 и СаС03) Температура, °С 50-70 50-70 Конструкционные материалы и способы защиты Емкость — железобетон Защита: покрытие из бетона по подслою из гидроизолирующего материала; двухслойная футеровка кислотоупорным кирпичом на портландцементе 500 по подслою из гидроизолирующего материала Перегородка — углеродистая сталь Емкость: деревянная клепка (сосна или ель) толщиной 100 мм, железные обручи; углеродистая сталь без защитного покрытия; углеродистая сталь с двухслойной футеровкой кислотоупорным кирпичом на портландцементе 500 по подслою из полиизобути- лена ПСГ или резины 2566 Крышка: углеродистая сталь; секционная — углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751
38 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды Аппараты, оборудование Температура, °С Конструкционные материалы и способы защиты \ Осветлитель рассола ОВР-ПШ ч Отстойник Дорра NaCl 310 г/л; NaOH 0,05-0,1 г/л; суспензия Mg(OH2), СаСОз То же 40-70 40-70 Емкость — углеродистая сталь Крышка — углеродистая сталь Емкость: железобетон; углеродистая сталь с двухслойной футеровкой кислотоупорным кирпичом на портландцементе 500 по подслою из полиизобути- лена ПСГ или резины 2566 Крышка — углеродистая сталь Фильтры рамные и насадочные NaCI 310 г/л; NaOH'0,05-0,1 г/л 50-70 Вал, ферма, гребки — углеродистая сталь Углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 кНейтрализатор NaCl 310 г/л; переменная среда: от 0,1 г/л NaOH до 0,1 г/л НС1 50-70 Углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751
Приготовление и очистка рассола для электролиза 39 Продолжение Срок службы к моменту обследования, годы Результаты обследования Рекомендуемые материалы и способы защиты >5 2-3 <1 5 (без ремонта) 2-3 1-5 4 (без ремонта) Язвенная коррозия в зоне периодического • смачивания рассолом и в газовой фазе Язвенная коррозия Наблюдается фильтрация рассола через стенки корпуса Состояние удовлетворительное Язвенная коррозия Коррозия незначительная При соблюдении технологии гуммирования срок службы фильтра составляет 5 лет Состояние удовлетворительное Углеродистая сталь с пятислойным\ покрытием эпоксидной шпатлевкой ЭП-00-10 Дерево (лиственница, сосна), пропитанное битумом, либо углеродистая сталь с пятислойным покрытием эпоксидной шпатлевкой., ЭП-00-10 у Углеродистая сталь с двухслойной футеровкой кислотоупорным кир-; пичом на замазке арзамит-5 (пред-j почтительно) или на портландце-1 менте 500 по подслою из полиизо-j бутилена ПСГ / Секционная — углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395 или эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212, либо из дерева (лиственница, сосна), пропитанного битумом Углеродистая сталь Корпус и рама — углеродистая сталь\ с трехслойным покрытием эбони-/ том 1394 или 1213 по подслою из: полуэбонита 1395 или 1212 Колпачки: трубка — фторопласте или титан; прижимные пластины-— эбонит, полистирол и фторопласт-4; перфорированная пластина — ти- \ тан. Целесообразно заменить колпачки перфорированными титановыми трубками. Фильтрующий материал: для рамного фильтра — бельтинг или хлорин; для насадоч- ного — песок, цит мрамор или антра- Углеродистая сталь с трехслойным' покрытием эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395 или эбонитом 1213 по подслою из полу-} эбонита 1212 /
40 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды Аппараты, оборудование Темпе ратура, °С Конструкционные материалы и способы защиты Подогреватель сырого рассола Сборники рассола для ртутного электролиза: обесхлорен- ного насыщенного и очищенного Аппараты для обесхлори- вания ано- лита: вакуум-колонна отдувочная колонна Реактор для химического обесхлорива- ния анолита NaCl 310 г/л; NaOH 0,05-0,1 г/л NaCl 260-265 г/л; NaOH 0,05-0,1 г/л;\ Na2S 0,05-0,1 г/л NaCl 310 г/л; NaOH 0,05-0,1 г/л Na2S 0,05-ОД г/л NaCl 260-265 г/л; НС1 0,05-0,1 г/л; С12 0,3-0,5 г/л NaCl 260-265 г/л; НС1 0,05-0,1 г/л; С12 0,15-0,02 г/л NaCl 260-265 г/л; NaOH 0,05-0,1 г/л: Na2S 0,01-0,03 г/л: активного хлора 0,02-0,001 г/л 75-95 80-85 60-65 60-70 (вакуум 310-410 мм рт. ст.) 60-70 60-70 Углеродистая сталь Емкость — углеродистая сталь с двухслойной футеровкой кислотоупорным кирпичом на портландцементе 500 по подслою из полиизобутиле- на ПСГ или резины 2566 Крышка секционная — углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Корпус — углеродистая сталь Защита: трехслойное покрытие полуэбонитом 1751; трехслойное покрытие эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212; двухслойное покрытие диабазовой плиткой или кислотоупорным кирпичом на диабазовой замазке по подслою из полиизобутилена ПСГ или резины 2566 Корпус — углеродистая сталь Защита: трехслойное покрытие эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или полуэбонитом 1751; двухслойная футеровка ди абазовыми плитками или| ■»■ кислотоупорным кирпичом на портландцементе 500 по подслою из полиизобутилена ПСГ или резины 2566
Приготовление и очистка рассола для электролиза 41 Продолжение Срок службы к моменту обследования, годы Результаты обследования Рекомендуемые материалы и способы защиты 6-8 месяцев 5 (без ремонта) 3-4 (без ремонта) 1,5 1-4 5 (без ремонта) <2 5 (без ремонта) Интенсивная равномерная коррозия трубок Состояние удовлетворительное Равномерное разрушение покрытия. Обновляется раз в 2 года Равномерное разрушение покрытия Состояние удовлетворительное Равномерное ра^м> шенпе покрытия. Обновляется раз в 2 года Состояние удовлетворительное Титан (предпочтительно) или сталь Х17Н13М2Т Углеродистая сталь с двухслойной футеровкой кислотоупорным кирпичом на портландцементе 500 по подслою из полиизобутилена ПС Г Секционная — углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395 или эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита J212 Титан (предпочтительно); либо корпус из углеродистой стали с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками или кислотоупорным кирпичом на диабазовой замазке по подслою из полиизобутилена ПСГ, крышка из углеродистой стали с трехслойным покрытием эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395 или эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212; решетка, питатели и др. — из титана Корпус — углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395 либо двухслойной футеровкой кислотоупорным кирпичом на портландцементе 500 по подслою из полиизобутилена ПСГ Крышка — углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395 или эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212
42 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды Аппараты, оборудование Сатуратор Насос для перекачки рассола Насос для перекачки анолита > Среда NaCi 270-310 г/л; NaOH 0,05-0,1 г/л; NaCl крист.; активного хлора 0,03-0,04 г/л NaCl 305-310 г/л; NaOH 0,05-0,1 г/л м NaCl 270 г/л; НС1 0,05-0,1 г /л; активного хлора 0,03-0,5 г/л Температура, °С 60-70 20-70 70-80 Конструкционные материалы и способы защиты Емкость — углеродистая сталь Защита: двухслойное покрытие стеклотканью, пропитанной эпоксидной смолой холодного отверждения; двухслойная футеровка кислотоупорным кирпичом на замазке арза- мит-5 по подслою из стеклоткани, пропитанной эпоксидной смолой холодного отверждения Крышка — углеродистая сталь с двухслойным покрытием стеклотканью, пропитанной эпоксидной смолой холодного отверждения Корпус насоса, рабочее колесо— чугун; сальниковая набивка — прографиченный асбест Фаолит А Фарфор Титан
44 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды Аппараты, оборудование Трубопроводы для рассола Трубопроводы для анолита Среда NaCl 305-310 г/л; NaOH 0,05-0,1 г/л NaCl 270-310 г/л; NaOH 0,05-0,1 г/л или НС1 0,05- 0,1 г/л; активного хлора 0,03—0,5 г/л Темпе ратура, °С 20-40 60-80 Конструкционные материалы и способы защиты Углеродистая сталь Фарфор, стекло Углеродистая сталь Защита: трехслойное покрытие полуэбонитом 1751; трехслойное покрытие эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395 или эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 Фторопласт-4 Резины на основе натурального и синтетического каучуков стойки в растворах хлорида натрия и находят широкое применение для защиты оборудования. Стойкость древесины в растворах хлорида натрия зависит от ее породы. Благодаря повышенной смолистости наибольшей стойкостью обладает древесина хвойных пород. Наличие в растворе хлоридов небольших примесей соляной кислоты не оказывает на такую древесину существенного воздействия. При содержании в рассоле не более 2,0 г/л NaOH процесс разложения древесины протекает медленно даже при повышенных температурах. Под воздействием концентрированных растворов щелочей и кислот древесина разрушается быстро. Рекомендации в отношении конструкционных и защитных материалов для оборудования в отделении очистки рассола (табл.
Электролиз рассола. Охлаждение, сушка и сжижение хлора 45 Продолжение Срок службы к моменту обследования, годы Результаты обследования Рекомендуемые материалы и способы защиты *? 2-5 3 (без ремонта) ' 1,5 Помимо коррозионного разрушения подвергаются механическому истиранию под воздействием твердых кристаллов соли. Па этих участках рассолопроводы заменяются через 1,5—2 года Разрушение покрытия равномерное с образованием рыхлой пленки продуктов хлорирования. Покрытие возобновляется раз в 2 года Поверхность покрывается плотной пленкой продуктов хлорирования, препятствующей проникновению хлора в глубь эбонита Состояние удовлетворительное. На длинных участках наблюдается деформация труб, нередко сопровождающаяся появлением трещин Углеродистая сталь, фарфор, стекло Титан; углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395 или эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212; фторопласТ-4 (на длинных участках необходима установка сильфонных компенсаторов) 1.10) основаны на обобщении опыта работы различных заводов, а также результатов лабораторных и производственных испытаний. ЭЛЕКТРОЛИЗ РАСТВОРОВ ПОВАРЕННОЙ СОЛИ. ОХЛАЖДЕНИЕ, СУШКА И СЖИЖЕНИЕ ХЛОРА Для электролиза растворов поваренной соли применяют электролизеры двух типов: с твердым катодом и пористой диафрагмой (диафрагменные) и с жидким подвижным ртутным катодом без диафрагмы (ртутные). Суммарное уравнение электрохимического разложения растворов хлорида натрия в обоих случаях одинаково: 2NaCl + 2Н20 - CJ2 + 2NaOH + Н2
46 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды Основное отличие электролиза с ртутным катодом заключается в том, что процесс протекает в две стадии в двух взаимосвязанных аппаратах. Собственно в электролизере с ртутным катодом происходит разложение хлорида натрия с образованием хлора и амальгамы натрия: 2NaCl + 2/zHg « Cl2 + 2NaHg„ В разлагателе вторая стадия процесса — разложение амальгамы натрия: 2NaHgn + 2Н20 = 2NaOH + Н2 + 2nHg На рис. 1.1 представлена принципиальная схема получения газообразного и жидкого хлора с использованием диафрагменных электролизеров. (Охлаждение, осушка и сжижение хлора практически одинаковы, т. е. не зависят от типа применяемого электролизера.) Очищенный раствор из рассольного цеха поступает в подогреватель /, где нагревается до 85—90° С, и затем направляется в напорный бак 2, откуда самотеком поступает в электролизеры 3. Процесс электролиза ведут при 90—95° С. Выделяющийся на аноде хлор отводят в хлорный коллектор, по которому он следует на охлаждение в холодильники или в колонну смешения 4, орошаемую охлажденной хлорной водой. Затем хлор поступает для осушки концентрированной серной кислотой в башню 5 и выходит оттуда с содержанием влаги не более 0V04%. С помощью турбокомпрессора 6 хлсТр" подают на сжижение в конденсаторы 7, откуда, пройдя газоотделитель <§, он направляется в сборники-хранилища жидкого хлора 9. Несконденсиро- вавшиеся газы, содержащие 70—80% хлора, используют для производства синтетической соляной кислоты или других хлорсо- держащих продуктов либо подвергают повторному сжижению с помощью фреонов. Для обеспечения производств, потребляющих газообразный хлор, испаренный жидкий хлор пропускают через испаритель 10, подогреваемый паром до 50° С. Электролитическая щелочь, содержащая 120—140 г/л NaOH, 160—220 г/л NaCl и 0,3 г/л NaC103, из электролизеров стекает через разрывающую струю капельницу (прерыватель тока) в щелочной коллектор и далее поступает в сборник 11, а затем в цех выпарки щелочи. При электролизе в ваннах с ртутным катодом рассол, насыщенный хлором, (анолит) поступает из электролизера в газоотде-
Водород H2S04 конц. Испаренный хлор "Ю Очищенный рассол 1 в цех на выпаривание Сжатый воздух Рис. 1.1. Принципиальная схема получения газообразного и жидкого хлора с использованием диафрагменных электролизеров: /-подогреватель рассола; 2 -напорный бак; 3 - электролизеры; 4 -колонна смешения; 5-башни осушки хлора; 6 - турбокомпрессор- 7 —конденсаторы; 8 — газоотделители; 9 — сборники-хранилища жидкого хлора; 10 — испаритель; И— сборник щелочи. CD о О
48 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды литель, откуда влажный хлор направляют на охлаждение, осушку и т. д., а обедненный анолит — на так называемое донасыщение, т. е. на смешение с очищенным рассолом в необходимой пропорции. Амальгама натрия непрерывно поступает из ванны в разлага- тель, куда подают очищенную умягченную воду. Полученный концентрированный раствор, содержащий 650—700 г/л NaOH, охлаждают в холодильнике и перекачивают на склад каустика. Основными аппаратами ,в производстве хлора являются электролизеры, конструкции которых подробно описаны в литературе [22, 40, 41, 42]. Основными частями диаф- рагменного электролизера (рис. 1.2) являются корпус-катод (называемый катодным комплектом), днище с встроен- И ными в него анодами (анодный комплект) и крышка. Катодный комплект представляет собой прямоугольную обечайку из углеродистой стали без дна и крышки с каркасами, обтянутыми стальной проволочной сеткой. Сетка образует гребенчатую перегородку, разделяющую внутреннее пространство катодного комплекта на две полости — катодную и анодную. На сетку наносят асбестовую диафрагму. Стенки корпуса выше Рис. 1.2. Схема диафрагменного электролизера: / — графитовые аноды; 2 —трубопровод для электролитической щелочи; 3 — капельница (прерыватель тока); 4-устройство для регулирования уровня раствора щелочи в катодном пространстве; 5 — расходомер рассола; 6 — крышка; 7— трубопровод для водорода; 8 — трубопровод для хлора; 9 — трубопровод для рассола; 10 — корпус-катод; // — анодный токо- подвод. катодных карманов образуют раструб для установки крышки. Внутренние стенки раструба защищены от хлора эбонитовым покрытием или футеровкой из кислотоупорного кирпича на диабазовой замазке. Футеровку обычно выполняют по подслою из полиизобутилена ПСГ. Производственный опыт показывает, что при эксплуатации электролизеров корпус-катод из углеродистой стали подвергается сравнительно медленному коррозионному разрушению благодаря его катодной поляризации. Более сильно корродируют стальные сетки.
50 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды Продолжение Материал Эбонит ШП-5 на основе СКС-30 1213 » » НК 1394 » » СКИ-3 с наири- том Эпоксидные смолы ЭД-5 и ЭД-б Портландцемент 500, отвержденный Температура, °С 95 <95 <95 95 95 Длительность испытаний, ч 720 4 000 4 000 720 360 Стойкость Относительно стоек Стоек Нестойки Относительно стоек Анодный комплект состоит из стального корытообразного -днища, установленных на нем графитовых анодов и деталей, обеспечивающих надежный электрический контакт между днищем и анодами. Все детали анодного комплекта подвергаются воздействию анолита. Контактное устройство электролизера защищено от действия электролита слоем специальной битумной массы, которая при работе электролизера размягчается и заполняет пустоты. Для предохранения битумной массы от действия хлора поверхность ее защищают тонким слоем бетона. Наиболее часто для этих целей применяют портландцемент 500, который, однако, дает пористые покрытия с пониженной химической стойкостью к действию кислого анолита. Для улучшения свойств покрытия в состав цементного раствора предложено вводить латексы на основе синтетических каучуков. Испытание в производственных условиях образцов цементов, содержащих бутадиен-стирольный латекс, дало хорошие результаты (табл. 1.11). Крышки для диафрагменных электролизеров изготавливают из кислотоупорного бетона или из углеродистой стали, защищенной эбонитом. Срок службы защищенных эбонитами крьгиек приблизительно вдвое больше, чем у крышек из бетона. Гуммированные эбонитом крышки значительно легче монтировать и уплотнять. Уплотнение крышки с корпусом катода достигается с помощью резиновой прокладки или специального герметизирующего состава. Аналогичным образом уплотняют и нижний стык электролизера. Электролизер с ртутным катодом (рис. 1,3) представляет собой прямоугольный аппарат из углеродистой стали, закрытый крышкой и снабженный на концах гидравлическими затворами (карманами). Внутренние стенки, крышки, карманы, а иногда и днище защищены эбонитовым покрытием (табл. 1.12). На крышке с помощью специальных уплотнительных устройств укреплены аноды,
Электролиз рассола. Охлаждение, сушка и сжижение хлора 81 Применяют два вида уплотнительных устройств: жесткие (сальники, пробки, нажимные кольца и т. д.) и эластичные (колпачки, мембраны, сильфоны, гибкие крышки). В качестве защитных и конструкционных материалов для уплотнительных устройств используют эбониты и резины специального состава, фторопласт-4, фарфор и т. п. Гибкие крышки изготавливают из резины на основе хлоропренового каучука — наирита. Рис. 1.3. Схема рамного электролизера с ртутным катодом: / — рамка подвески анодов; 2— гибкий токоподвод; 3 — гуммированная крышка; 4— аноды; 5— металлический токоподвод; б—графитовый стержень; 7 —гуммированная рама электролизера. Для разложения амальгамы используется аппарат прямоугольного или круглого сечения из углеродистой стали. Наиболее опасны в коррозионном отношении сварные швы, которые под действием горячего концентрированного раствора едкого натра подвергаются весьма интенсивному разрушению. Хотя электролизеры устанавливают на изоляторах, все же имеют место утечки тока по трубопроводам вследствие электропроводности рассола, анолита, щелочи и конденсата (в хлорном и водородном коллекторах). Они наносят значительный ущерб, вызывая в цехе электролиза интенсивную коррозию металлической аппаратуры, трубопроводов и арматуры железобетонных строительных конструкций. По этой же причине происходит интенсивная коррозия кожухо- трубного подогревателя рассола, установленного в цехе электролиза. Наиболее быстро разрушаются решетки и греющие трубки, особенно в местах развальцовки. Срок службы трубок из стали Х18Н10Т составляет 6—8 месяцев. Если подогреватель изолировать
52 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды Результаты коррозионного обследования оборудованш охлаждения, осушки и сжижения хлора № на рис. 1.1 ; 2 3 Аппараты, оборудование Подогреватель рассола Напорный бак для рассола Диафрагменный электролизер Среда NaCl 3)5-315 г/л; NaOH 0,05-0,10 г/л То же Газовая фаза а) Хлор, насыщенный парами воды ; б) Водород, насыщенный парами воды Жидкая фаза а) ЫаС1310-315г/л, насыщенный хлором б) NaOH 120- 140 г/л; NaCl 160-220 г/л; NaC103 0,2- 0,3 г/л Температура, °С 70-90 70-90 90-95 Конструкционные материалы и способы защиты Корпус и решетки — углеродистая сталь Греющие трубки — сталь Х18Н10Т Титан ВТ1 Корпус — углеродистая сталь Защита: трехслойное покрытие полуэбонитом 1751 или 1752; двухслойная футеровка диабазовыми плитками или кислотоупорным кирпичом на портландцементе 500 по подслою из полуэбонита 1751 Корпус-катод — углеродистая сталь Катодная сетка — углеродистая сталь Днище ванны — углеродистая сталь со специальным защитным покрытием Крышка — углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212
Электролиз рассола. Охлаждение, сушка и сжижение хлора 53 Таблица 1.12 в отделениях электролиза раствора поваренной соли, рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты " 1; Срок службы к моменту обследования, годы <5 6-8 месяцев 2 (без ремонта) 5 — 4—5 (без ремонта) 10 (без ремонта) 4-5 ~~ >2,5 Результаты обследования — Интенсивная коррозия в местах развальцовки в решетке. Замена раз в 6—8 месяцев. Теплообменник, изолированный от магистральных трубопроводов текстолитовыми вставками и установленный на изоляторах, эксплуатируется больше года Состояние удовлетворительное Ремонт покрытия производится ежегодно Состояние удовлетворительное Коррозия равномерная Заменяется раз в 5—7 лет ~~ Покрытие возобновляется после 3—4 лет эксплуатации вследствие полного износа Рекомендуемые материалы и способы защиты Титан (предпочтительно), либо сталь Х17Н13М2Т, либо корпус и решетка из углеродистой стали, трубки из стали Х17Н13М2Т. Необходима изоляция аппарата от блуждающих токов Углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками или кислотоупорным кирпичом на портландцементе 500 или на замазке арзамит-5 по подслою из полиизобутилена ПСГ Углеродистая сталь » » Углеродистая сталь со специальным защитным покрытием Углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395
54 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды № на рис. 1.1 Аппараты, оборудование Диафрагменный электролизер (прод.) Ртутный электролизер Разлагатель амальгамы натрия Сборник электролитических щелоков из ди- афрагменных электролизеров Сборник каустика Среда Газовая фаза Хлор, насыщенный парами воды Жидкая фаза Раствор NaCl, насыщенный хлором; амальгама натрия Газовая фаза Водород Жидкая фаза Амальгама натрия; ЫаОН670-700г/л; ртуть NaOH 120-140 г/л; NaCl 160-220 г/л; ШСЮ30,2-0,Зг/л NaOH 670-700 г/л Температура, °С 80-85 90-95 70-75 85-90 Конструкционные материалы и способы защиты Капельница для электролитических щелоков: чугун; полиэтилен Боковые стенки корпуса, гидравлические затворы (карманы) и крышки — углеродистая сталь Защита: трехслойное покрытие полуэбонитом 1751 или 1752; трехслойное покрытие эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 Гибкая крышка — специальная резина на основе наирита ! Углеродистая сталь » » Углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 г
Электролиз рассола Охлаждение, сушка и сжижение хлора 55 Продолжение Срок службы к моменту обследования, годы 6-7 (без ремонта) 2 (без ремонта) Л,5-2 5 " 5-6 5-6 (без ремонта) 5 (без ремонта) Результаты обследования Коррозия равномерная Состояние удовлетворительное * На стенках возобновляется раз в 2—2,5 года, на крышках—через 1—1,5 года На стенках эксплуатируется без ремонта более 5 лет, на крышках возобновляется через 3—4 года Заменяется раз в год Сварные швы дополнительно провариваются раз в 1,5— 2 года Коррозия равномерная Состояние удовлетворительное Рекомендуемые материалы и способы защиты Чугун или полиэтилен Углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полу- эбонцта 1395 Специальная резина на основе наи- рита Углеродистая сталь » » Углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 или 1752 либо эбонитом 1394 по подслою полуэбонита 1395
56 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды № на рис. 1.11 Аппараты, оборудование Среда Температура, °С Конструкционные материалы и способы защиты Холодильник для каустика, ко- жухотрубный Сборник анолита Аппарат для охлаждения газообразного хлора: колонна смешения теплообменник NaOH 670-700 г/л NaCl 260-265 г/л; активного хлора 0,3-0,5 г/л Хлор, насыщенный парами воды; хлорная вода Хлор, насыщенный парами воды 85-30 75-80 80-20 80-75 Корпус, решетки — углеродистая сталь Трубки: углеродистая сталь; сталь Х18Н10Т Емкость — углеродистая сталь Защита: трехслойное покрытие полуэбонитом 1751; трехслойное покрытие эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212; двухслойная футеровка диабазовыми плитками надиаба- зовой замазке по подслою из полуэбонита 1751 Углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке по подслою из полуэбонита 1751 Графит, пропитанный феноло-формальде- гидной смолой Титан ВТ1
60 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды № на рис. 1.1 Аппараты, оборудование Трубопроводы: хлороотводы для вывода хлора из диафраг- менных электролизеров коллектор для влажного хлора коллектор для осушенного хлора коллектор для ано- лита коллектор для тролитических щелоков Среда Хлор, насыщенный парами воды То же Хлор сухой NaCl 260-265 г/л, насыщенный хлором NaOH 120-140 г/л; NaCl 160 -220 г/л; NaC103 0,2-0,3 г/л Температура, °С 85-90 75-80 20-25 70-75 80-85 Конструкционные материалы и способы защиты Фаолит А Полипропилен Поливинилхлорид термостойкий Титан ВТ1 Фаолит А Углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 121: Титан ВТ1 Углеродистая сталь 1 Углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 Трубы — углеродистая сталь Защита: изолирующие вставки из полиэтилена между трубами; трехслойное покрытие полуэбонитом 1751 или внутреннее покрытие полуэбонитом 1751, наружное — из резины 1976
60 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды. № на рис. 1.1 Аппараты, оборудование Трубопроводы: хлороотводы для вывода хлора из диафраг- менных электролизеров коллектор для влажного хлора коллектор для осушенного хлора коллектор для ано- лита коллектор для тролитических щелоков Среда Хлор, насыщенный парами воды То же Хлор сухой NaCl 260-265 г/л, насыщенный хлором NaOH 120-140 г/л; NaCl 160 -220 г/л; NaC103 0,2-0,3 г/л Температура, °С 85-90 75-80 20-25 70-75 80-85 Конструкционные материалы и способы защиты Фаолит А Полипропилен Поливинилхлорид термостойкий Титан ВТ1 Фаолит А Углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 121: Титан ВТ1 Углеродистая сталь 1 Углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 Трубы — углеродистая сталь Защита: изолирующие вставки из полиэтилена между трубами; трехслойное покрытие полуэбонитом 1751 или внутреннее покрытие полуэбонитом 1751, наружное — из резины 1976
Электролиз рассола. Охлаждение, сушка и сжижение хлора 61 Продолжение Срок службы к моменту обследования, годы 2-2,5 1 1 — 2-3 1,0—1,5 2 (без ремонта) 3-4 1,0-1,5 1-1,5 <2 Результаты обследования Состояние удовлетворительное То же » В месте ввода трубы в крышку интенсивная щелевая коррозия Срок службы не превышает 3 лет Выходит из строя по причинам, не связанным с коррозией Состояние удовлетворительное То же Выходит из строя по причинам, не связанным с коррозией Состояние удовлетворительное То же Рекомендуемые материалы и способы защиты Фаолит, полипропилен, поливинил- хлорид термостойкий Титан ВТ1 (при условии изоляции от утечек тока) либо фаолит А, либо углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395 Углеродистая сталь Титан (необходима изоляция от блуждающих токов) либо углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395 Углеродистая сталь с изолирующими вставками из полиэтилена между трубами или с трехслойны^ покрытием эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395 либо полипропилен
62 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды № на рис. 1.1 Аппараты, оборудование Запорная арматура Среда Хлор, насыщенный парами воды; ано- лит; электролитические щелока Хлор сухой Температура, °С 20-90 20-25 Конструкционные материалы и способы защиты Корпус — чугун с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Мембрана — резина 2566 Корпус — чугун Седло и клапан: сталь Х18Н10Т; углеродистая сталь с никелевым покрытием, нанесенным химическим методом от земли и от магистральных трубопроводов с помощью текстолитовых вставок, коррозия решеток и трубок затормаживается и, соответственно, межремонтный период аппарата увеличивается в 4 раза и более. С целью уменьшения коррозионного разрушения под воздействием тока металлические трубопроводы изнутри защищают резиной и эбонитом или футеруют фторопластом-4, а фланцевые соединения изолируют прокладками и скрепляют изолированными болтами. На одном из заводов успешно эксплуатируется коллектор из углеродистой стали для раствора щелочи. Между стальными трубами в этом коллекторе установлены изолирующие вставки из полиэтиленовых труб. Опытная проверка титановых труб на линии выхода хлора из диафрагменных электролизеров показала, что в местах их заделки в крышку ванны происходит интенсивная щелевая коррозия титана. Для защиты хлорных электролизеров наиболее широко применяют резины и эбониты, которые обладают высокой химической стойкостью и электроизолирующими свойствами.
Электролиз рассола. Охлаждение, сушка и сжиоюение хлора 63 Продолжение Срок 1 службы к моменту обследования, годы 1 <1 >1 Результаты обследования Срок службы покрытия и мембраны не превышает 1 месяца Состояние удовлетворительное По истечении 8—12 месяцев заменяются новыми Состояние удовлетворительное Рекомендуемые материалы и способы защиты Корпус — титан ВТ1 (предпочтительно); либо чугун или углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395 или же с футеровкой фторопла- стом-4; либо фарфор в металлической броне. Мембрана — фторо- пласт-4 Чугун Углеродистая сталь с никелевым покрытием, нанесенным химическим методом \ В настоящее время для защиты узлов и деталей электролизеров от действия хлора и анолита при 90—95° С используют эбо- ниты 1213 и 1394 (табл. 1.12). Применение этих материалов в комбинации с подслоем из полуэбонитов 1212 и 1395, компенсирующими при повышенных температурах напряжения между металлом и эбонитом, позволило увеличить срок службы покрытий до 4 и более лет (табл. 1.12). Прежнее покрытие из полуэбонита 1751 служило 2,0—2,5 года. Новый эбонит 1394 на основе отечественных синтетических кау- чуков наряду с высокой химической стойкостью обладает хорошими технологическими свойствами, что позволяет с успехом применять его для защиты стальных трубопроводов. В процессе гуммирования эбонитами, а также при монтаже и эксплуатации электролизеров иногда нарушается целостность защитного покрытия с образованием вздутий, трещин, сколов и т. п. Известны способы ремонта эбонитового покрытия на химических аппаратах, но они обладают существенными недостатками. А именно, при исправлении больших дефектов в покрытии необходимо демонтировать аппарат и провести повторную вулканизацию
64 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды в котле. Применение расплавленного термопрена не дает хороших результатов вследствие низкой хлоростойкости этого материала. В связи с необходимостью обеспечения надежной и длительной эксплуатации гуммированного оборудования в условиях воздействия влажного хлора и анолита разработан новый способ ремонта эбонитового покрытия с применением компаунда холодного отверждения на основе полиэфирной смолы ПН-10. Проверка разработанного способа ремонта на нескольких заводах, показала хорошие результаты. Технология ремонта эбонитовых покрытий изложена в инструкции (см. приложение). Из представленных в табл. 1.12 результатов коррозионного обследования действующего оборудования видно, что для охлаждения влажного хлора и хлорной воды уже несколько лет успешно применяют холодильники из титана. Теплообменники из графита, пропитанного феноло-формальде- гидной смолой, из-за пониженной стойкости графита и • смолы в этих условиях, имеют срок службы не более 8—12 месяцев. Ранее применявшиеся для этих же целей громоздкие керамические и стеклянные холодильники в настоящее время потеряли свое значение. Для обеспечения нормальной работы турбокомпрессоров и следующего за ними оборудования и коммуникаций содержание влаги в хлоре не должно превышать 0,002—0,003%. Для перекачивания хлора применяют компрессоры различных типов: поршневые (3—8 ат), ротационные типы РЖК (1,0—1,5 ат) и турбокомпрессоры (до 3,5 ат). Покрытие некоторых рабочих частей никелем, нанесенным химическим способом, позволило увеличить межремонтный период работы компрессоров в несколько раз. Крепежные детали и арматура из углеродистой стали, защищенные таким никелевым покрытием, в течение ряда лет успешно эксплуатируются в сухом хлоре и во влажной насыщенной хлором атмосфере. Представленные в табл. 1.12 рекомендации в отношении конструкционных материалов и способов защиты оборудования в отделениях электролиза раствора хлорида натрия, осушки и сжижения хлора составлены на основании обобщения опыта различных заводов с учетом коррозионных испытаний материалов в лабораторных и производственных условиях. УПАРИВАНИЕ РАСТВОРОВ ЕДКОГО НАТРА Едкий натр (товарное название каустическая сода или каустик) выпускается промышленностью как в виде 42—50%-ньтх водных растворов, так и в твердом виде. Твердый едкий натр — гигроскопичные кристаллы белого цвета с температурой плавления 328° С. Максимальная растворимость в воде при 20° С составляет 52%, а при 100°™77Д%,.
Упаривание растворов едкого натра 65 Скорость коррозии металлов и сплавов в растворах едкого натра Таблица 1J3 Металл или сплав Алюминий Бронзы алюминиевые А1 4% А1 9% Бронза кремнистая (Si 15%) Бронза марганцовокрем- нистая (Мп 3%, Si 1,34%) Бронзы оловянистые Sn 3,4—4% Sn 5% Sn 17,8% Вольфрам (99,9%) Железо Золото Кадмиевоцинковые сплавы Zn 17,4; 20,4% Zn 54,3; 82,6% Кобальт КО (99,98%) Латуни Zn 15% ! Zn 29%, Sn 1% Zn 40—42%, Sn 0,12—2,8% Магний Мг2 Магниевоалюминиевый сплав (Mg 0,2%, Al 10%) Медь Ml МЗ, М4 Медномышьяковистый сплав (As 0,43%) Концентрация NaOH, вес. % Любая 20 0,2-20 35 30 33 50 50 Любая 33 50 70 Расплав 0,4 8 8 - 4 30 4 33 <30 >70 50 <50 60-100 100 50 1 70 Температура, °С Любая >20 95 100 60 20 80 18 <100 20 50-75 85-115 25 35 35 20 60 20 20 Кипение » 60 82 150-260 400 | 35 1 177 Длительность испытаний, ч 139 — _ 672 __ — 600 — 720 720 840 _ — _ — - — — 98 — — 21 16 | — — _ "~ Скорость коррозии, мм/год Нестоек 0,06 I 0,83-1,92 < 0,001 0,05 0,001 0,5 0,07 Незначительная * коррозия 0,002 0,25* 1,4 Стойко 0,026; 0,092 0,088; 0,23 7,5; 5,6 < 0,001 0,05 0,4 0,06 < 0,001 Стоек Нестоек 0,03 0,058 2,3 20 < 0,001 1,03 1 Литература 3 14 1 14 3 14 3 48 14 14 3 14 14 3 3 3- 3 3 48 48 33 3 33 33 34 14 14 14 3 14 * При статической нагрузке скорость коррозии увеличивается в 2 раза, 3 Зак. И13
66 Гл. 1. Производство хлора и наустической соды Продолжение Металл или сплав Медноникелевые сплавы Ni 17% Ni 29,0%; 44% Ni 30% Молибден Никель НО HI Никелемолибденовый сплав (Мо 30,85% — хастеллой В) Никелехроможелезный сплав (Сг 13—15%, Fe 6,5—7,5% —типа ин- конеля) Никелехромомолибдено- вый сплав (Сг 15— 18%, Мо 17—18% — хастеллой С) Ниобий (99,8%) Олово (94,87%) Платина (99,9%) Платинородиевыи сплав (Pt 90,0%, Rh 10,0%) Свинец (99,9%) Концентрация NaOH, вес. % 60-100 ' 100 4 60-75 100 Любая 50 73 75 96 98 Расплав 14 20 20 23 30-50 50-70 5-10 16 <50 50 73 73-96 Расплав 10 <70 50 Конц. 0,8 __ <90 20-расплав 5 <35 Конц. Температура, °С 150-260 400 20 150-177 400 < 100 130 115 140-200 <450 380 500 88 20 400 (300 ат) 105 82 Кипение 20 96 148 36-60 130 180-450 318 20 Кипение <100 <100 20 100 До кипения <500 100 100 100 Длительность испытаний, ч —■ — — — __ - 720 — __ _ 96 — 2160 — 36 — 384 — 406 — 912 4968 4392 — __ 406 — — _ 168 — — — - — Скорость коррозии, мм/год 0,53 19 0,002 <0,14 - 17 < 0,001 * 0,028 < 0,004 <0,04 0,4 0,41 <0,1 0,005 <0,01 8,9 0,004 0,002 0,5 < 0,01 0,07 0,008 <0,01 <0,1 0,5 <0,1 0,012 0,5 < 0,006 Нестоек <0,2 >з <0,1 <0,1 0,09 < 0,035 >s Литература 14 14 3; 14 14 14 3 14 14; 3 14 48 14 3 48 3 3 14 14 48 3 3 14 3 3 48 3 3 48 32 3;14 3;49 48 48 14; 48 3 ' 48; 49 3 * В присутствии окислителей скорость коррозии > 10 мм/год.
Упаривание растворов едкого натра 67 Продолжение Металл или сплав Серебро (99,9%) Стали углеродистые Ст.З Ст. 6 Стали никелевые Ni 1,34—3,5% Ni 2,9—16,7% Ni 3% Ni 3,5—5,0% Ni 4,8% Ni 15% Ni 20—30% Стали хромистые 1X13 2X13 X14 X17 X28 Сг 33,6% Сталь хромомарганцо- вистая (Сг 18%, Мп 9,0%) Стали хромомолибдено- вые Х5М Сг 17—18%, Мо 1~1,8% Концентрация NaOH, вес. % Расплав » 20 0,0001-0,1 30 95—100 (расплав) Безводный 50 50—65 33 50—65 50-65 75-100 12 20 35 8 2,0 20 20 50 50 15 20 <50 Расплав 20 50 95—100 (расплав) Температура, °С 400 800 400 (300 ат) 20 310 360 360 148 125 20 125 125 180-480 100 20 100 350 (3 ат) 20 20 200 (25—28 ат) 140—170 (7-12 ат) 140—170 (7—12 ат) 50 — кипение 400 Кипение 320 200 (25—28 ат) 200 (25-28 ат) 320 Длительность испытаний, ч — 36 — — — — 912 1944 г — 1944 1944 48 143 20 303 900 900 _ 36 — _ — _ — Скорость коррозии. мм!год 0,015 >3 10,0* <0,1 * Нестойка 11-8,8 2,6-0,42 0,24 2,2-1,2 < 0,001 0,76 0,084—0,010 3,2—2,8 0,015 0,1 0,27 2,8** 0,1 <0,1 0,11 * 1,08 0,3 <0,1 4,4' 10 > 10* <0,1 > 1 > 10* Литература 48 48 3 3 3 14 14 14 14 3 14 14 14 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 При статической нагрузке в горячих растворах наблюдается межкристаллитное растрескивание. ** При статической нагрузке скорость коррозии увеличивается в 2 раза. 3* i
68 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды Продолжение Металл или сплав Стали хромоникелевые типа Х18Н9 Х18Н10Т Х23Н18 Сг 11%, Ni 15% Сг 14—16%, Ni 33— 36% Сг 17—20%, Ni 23— 26% Сг 22—26%, Ni 12— 22% Стали хромоникелемо- либденовые Х17Н13М2Т Х23Н28М2Т Х23Н28МЗДЗТ Сг 18%, Ni 8%, Mo 5% Стеллит (Со 75%, Сг 25%) Тантал (99,9%) Концен^ трация NaOH, вес. % 10 23 49-51 50 70 70 75 60-99,5 -90 75-100 Безводный -12 20 35 20 70 76 -8 76 20 40 50 17 50 17 20 Расплав Любая 10; 40 20 100 Температура, °С 11 104 55-75 143 70 115 120 149-260 280 482 410 100 400 (300 ат) 100 400 (300 ат) 111 ПО 350 ПО 400 (300 ат) 200 (25-28 ат) 140-170 (7-12 ат) 200-350 140-170 (7-12 ат) <350 Кипение 320 Кипение До кипения 500 350 Длительность испытаний, ч — — 720 — — 2160 _ — 78 78 — 48 36 143 36 — — 120 — 36 287 900 500 900 500 — — — — — Скорость коррозии, мм/год 0,2 0,005 0,025 0,25 0,08 0,69 0,97 4,3 0,94 * 46 1,6 0,004 1,3 0,004 0,15 0,25 0,36 0,41 * 0,54 0,63 0,2 0,2 0,5 0,1 < 0,5 ** <0,1 < 1,0 Стоек < 0,013; 0,25 >3 >0,3 Литература 14 14 14 14 14 14 14 14 3 14 14 3 3 3 3 33 14 3 14 3 3 3 3 3 3 3 3 3 14 '4 14 * При статической нагрузке в горячих растворах наблюдается межкристаллитное растрескивание. ** При статической нагрузке скорость коррозии увеличивается в 2 раза.
Упаривание растворов едкого натра 69 Продолжение Металл или сплав Титан (99%) Титаноалюминиевомар- ганцовистый сплав ВТ4 Титаноалюминиевооло- вянистый сплав ВТ 5-1 Титаномарганцовистый сплав (Мп 8%) Цинк (99,9%) Цирконий (99,9%) Чугун серый (С 2,8— 3,5%, Si 1,0—2,0%) Чугун кремнистый типа "С 15 Чугуны никелевые Ni 1,3—3,54% Ni 2,9% Ni 20—30% Чугуны хромистые Сг 28% Сг 32—36% Чугуны хромоникелевые Сг 17%, Ni 1,5% Концентрация NaOH, вес. % 10; 40 50 1 1 4 5-10 10-73 60 14 35-50 50 51 75-100 2 12 20 50 Расплав 95-100 (расплав) Безводный 75-100 20-65 20-65 20 100 15 15 35 50 50 Расплав <65 <65 20 100 Температура, °С До кипения 140-170 (7-12 ат) 60 60 20 До кипения <100 100 100 88 Кипение 55-75 <482 100 1 100 | Кипение 80 318 360 360 180-480 20 100 130 300-450 <100 Кипение » 20 Кипение 500 20 100 130 300 Длительность испытаний, ч 268 144 144 — — — _ 1008 | 2160 672 1 720 - — — — — — — — _ — — _ _ — — — _ — — — __ __ Скорость коррозии, мм/год <0,13 1,3 < 0,001 < 0,001 0,45 < 0,013 < 0,025 <0,5 0,05 0,17 Ю,45 0,27 33 0,01 <1 < 10 1,3 > ю <10 2,6 3,2-2,8 0,01-0,1 0,1-1 1 1-10 <0,1 < 1 < 10 <0,1 < ю > ю <0,1 <1 < 10 > ю Литература 45 3 3 3 14 3; 14 14 14 33 14 14 14 14 33 33 3 34 3 47 47 14 14 14 14 14 33 33 33 33 33 33 14 14 14 14
70 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды Продолжение Металл или сплав Чугуны хромоникелевые (прод.) Сг 18%, Ni 9—10% Сг 27%, Ni 4% Чугуны хромоникелемо- либденовые Сг 18—20%, Ni 10— 25%, Mo 2,3% Сг 27%, Ni 5%, Mo 2,3% Концентрация NaOH, вес. % <65 20 100 <65 <65 <65 20 100 <65 20 100 Температура, °С 100 130 300-450 20 ч 100 <100 130 300-450 , <100 130 300-450 Длитель ность испытаний, ч _ — — — _ _ — — — __ Скорость коррозии, мм/год <0,1 <0,1 1-10 <0,1 <1 <0,1 0,1 1-10 <1 <0,1 1-10 Литература 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 Коррозионная активность едкого натра Водные растворы едкого натра весьма агрессивны. Коррозионная стойкость металлов и сплавов в растворах едкого, натра зависит от концентрации и температуры последних, а также от со: держания примесей (табл. 1.13). Высокой коррозионной стойкостью в растворах едкого натра обладают вольфрам, золото, кобальт, магний, молибден, никель и его сплавы, серебро, платина, цирконий. Совершенно нестойки алюминий и его сплавы. Железо и углеродистые стали в разбавленных холодных растворах едкого натра пассивируются. С повышением концентрации и температуры щелочи стойкость их заметно снижается, что связано с усилением растворимости образующихся продуктов коррозии — ферритов и ферратов. В горячих (^90° С) растворах, содержащих от 15 до 43% NaOH, углеродистая сталь в напряженном состоянии подвергается коррозионному растрескиванию. В присутствии окислителей опасная область концентраций расширяется [35а]. Легирование стали хромом, никелем, молибденом способствует повышению ее стойкости — расширяются области температур и концентраций едкого натра, в которых сталь сохраняет устойчивое пассивное состояние. Сталь Х18Н10Т в растворах, содержащих 320—340 г/л NaOH, до 160° С корродирует со скоростью не более 0,05 мм/год.
72 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды Продолжение Материал Покрытия на основе фуриловой смолы ФЛ-2 эпоксидной смолы ЭД-5 эпоксидных эмалей ЭП-4100, ЭП-4171, ЭП-4173 Полиамиды Поливинилиденхлорид Поливинилиденфторид Поливиниловый спирт Полиизобутилен ПС-2 смесь с полистиролом Полиметилметакрилат Полипропилен Полистирол Полиуретаны Полиэтилен Полиэтилен кабельный Полиэфирная смола ПН-1, ПН-10 Резины на основе кау- чуков бутадиен-нитриль- ного бутадиен-стироль- ного бутилкаучука изопренового СКИ-3 наиритов — марки ИРП 1256 и ИРП 1257 натрий-бутадиенового—марки 1976 и 4476 натурального натурального и трий-бутадиенового — марка 2566 Концентрация NaOH, вес. % 5-30 <52 40 10 52 Конц. <50 Разбавл. Конц. 40— конц. <60 25 25 Любая 10-52 35-40 1—конц. <40 25 52 50 20 52 50 <50 Любая 50 Любая Температура, °С Кипение <100 < 130 20 <60 50 <150 20 20 <80 <100 20 60 <100 <60 20 <60 20 <60 <ба <юо 65 <100 65 <110 70 <70 70 Длительность испытаний. ч 100 — — I год — — — — — — — - — - — 1 год 720 720 — - — — — 720 — — — — Стойкость Стойки » » » » Стоек » » Нестоек Стоек » Относительно стоек Нестоек Стоек » Стойки Стоек » Нестойка Стойки » » » » » » » » Литера тура 38 13 63 14 13 13 69 14 14 15, 17, 60 60 19 19 14 13, 32, 64 14 17, 62 62 19 13 66 14, 13 21 21 14, 13, 21 66 13, 14, 17, 66 66
72 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды Продолжение Материал Покрытия на основе фуриловой смолы ФЛ-2 эпоксидной смолы ЭД-5 эпоксидных эмалей ЭП-4100, ЭП-4171, ЭП-4173 Полиамиды Поливинилиденхлорид Поливинилиденфторид Поливиниловый спирт Полиизобутилен ПС-2 смесь с полистиролом Полиметилметакрилат Полипропилен Полистирол Полиуретаны Полиэтилен Полиэтилен кабельный Полиэфирная смола ПН-1, ПН-10 Резины на основе кау- чуков бутадиен-нитриль- ного бутадиен-стироль- ного бутилкаучука изопренового СКИ-3 наиритов — марки ИРП 1256 и ИРП 1257 натрий-бутадиенового—марки 1976 и 4476 натурального натурального и трий-бутадиенового — марка 2566 Концентрация NaOH, вес. % 5-30 <52 40 10 52 Конц. <50 Разбавл. Конц. 40—конц. <60 25 25 Любая 10-52 35-40 1—конц. <40 25 52 50 20 52 50 <50 Любая 50 Любая Температура, °С Кипение <100 < 130 20 <60 50 <150 20 20 <80 <100 20 60 <100 <60 20 <60 20 <60 <ба <юо 65 <100 65 <110 70 <70 70 Длительность испытаний. ч 100 — — I год — — — — — — — - — - — 1 год 720 720 — - — — — 720 — — — - Стойкость Стойки » » » » Стоек » » Нестоек Стоек » Относительно стоек Нестоек Стоек » Стойки Стоек » Нестойка Стойки » » » » » » » » Литера тура 38 13 63 14 13 13 69 14 14 15, 17, 60 60 19 19 14 13, 32, 64 14 17, 62 62 19 13 66 14, 13 21 21 14, 18, 21 66 13, 14, 17, 66 66
74 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды В концентрированных (^50%) растворах щелочи стали Х18Н10Т и Х17Н13МЗТ сохраняют устойчивое пассивное состояние до 100° С. При более высоких температурах хорошей стоикрстью в этих растворах обладает лишь сталь 0Х23Н28МЗДЗТ. Медь обладает удовлетворительной стойкостью в холодных растворах едкого натра в широком диапазоне концентраций. Однако при 80°С она устойчива лишь в растворах, содержащих до 50% NaOH. Сплавы меди с цинком, а также с алюминием и оловом обладают пониженной коррозионной стойкостью уже при комнатной температуре. При повышении температуры и концентрации щелочи скорость коррозии их резко возрастает. Олово устойчиво в растворах щелочи при рН « 8,4. При более высоких значениях рН олово и его сплавы весьма интенсивно разрушаются. Свинец медленно разрушается лишь в разбавленных растворах, в концентрированных же растворах щелочи он нестоек. Скорость коррозии его возрастает при насыщении раствора воздухом [14]. Титан стоек в холодных и горячих растворах, содержащих 10% NaOH. Стойкость неметаллических материалов в растворах едкого натра представлена в табл. 1.14. Из приведенных данных видно, что винипласт, полиэтилен, полипропилен, фторопласты, а также резины и эбониты на основе многих каучуков стойки в растворах щелочи. Едкий натр находит широкое применение в производстве искусственного волокна, мыловаренной, целлюлозно-бумажной и химической промышленности. Технология упаривания При электролизе растворов хлорида натрия в электролизере с ртутным катодом получают 42—50% NaOH достаточно высокой чистоты. Его выпускают непосредственно как товарный продукт. Диафрагменным электролизом получают растворы более низких концентраций (12—14%). Поэтому перед выпуском в продажу их упаривают до 42—50%. Технология упаривания растворов едкого натра подробно описана в литературе [22, 43]. Принципиальная схема представлена на рис. 1.4. Электролитические щелока (так обычно называют в производстве растворы едкого натра), содержащие 100—140 г/л NaOH, 160—200 г/л NaCl и 0,2—0,3 г/л NaC103, из цеха электролиза поступают в сборник-хранилище /, а затем направляются в серию теплообменников 23 где подогреваются до 130—135° С, и далее
74 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды В концентрированных (^50%) растворах щелочи стали Х18Н10Т и Х17Н13МЗТ сохраняют устойчивое пассивное состояние до 100° С. При более высоких температурах хорошей стоикрстью в этих растворах обладает лишь сталь 0Х23Н28МЗДЗТ. Медь обладает удовлетворительной стойкостью в холодных растворах едкого натра в широком диапазоне концентраций. Однако при 80°С она устойчива лишь в растворах, содержащих до 50% NaOH. Сплавы меди с цинком, а также с алюминием и оловом обладают пониженной коррозионной стойкостью уже при комнатной температуре. При повышении температуры и концентрации щелочи скорость коррозии их резко возрастает. Олово устойчиво в растворах щелочи при рН « 8,4. При более высоких значениях рН олово и его сплавы весьма интенсивно разрушаются. Свинец медленно разрушается лишь в разбавленных растворах, в концентрированных же растворах щелочи он нестоек. Скорость коррозии его возрастает при насыщении раствора воздухом [14]. Титан стоек в холодных и горячих растворах, содержащих 10% NaOH. Стойкость неметаллических материалов в растворах едкого натра представлена в табл. 1.14. Из приведенных данных видно, что винипласт, полиэтилен, полипропилен, фторопласты, а также резины и эбониты на основе многих каучуков стойки в растворах щелочи. Едкий натр находит широкое применение в производстве искусственного волокна, мыловаренной, целлюлозно-бумажной и химической промышленности. Технология упаривания При электролизе растворов хлорида натрия в электролизере с ртутным катодом получают 42—50% NaOH достаточно высокой чистоты. Его выпускают непосредственно как товарный продукт. Диафрагменным электролизом получают растворы более низких концентраций (12—14%). Поэтому перед выпуском в продажу их упаривают до 42—50%. Технология упаривания растворов едкого натра подробно описана в литературе [22, 43]. Принципиальная схема представлена на рис. 1.4. Электролитические щелока (так обычно называют в производстве растворы едкого натра), содержащие 100—140 г/л NaOH, 160—200 г/л NaCl и 0,2—0,3 г/л NaC103, из цеха электролиза поступают в сборник-хранилище /, а затем направляются в серию теплообменников 23 где подогреваются до 130—135° С, и далее
вар ^У^Ы^а C3t>K^=fe На барометричес- 'кий конденсатор пц ¥& | i i s у fo QQ JO 42-50%NaOH " / Й {готобая продукция )( ■ Й 05 , О О О) ?i О Рис. 1.4. Схема упаривания растворов едкого натра: 2 — сборник-хранилище электролитических щелоков; 2—подогреватели электролитических щелоков; 3 — выпарные аппараты I стадии упарки; 4 — бак -отстойник щелоков средних концентраций; 5 —сборник щелоков средних концентраций; 6~ центрифуга для отделения кристаллов поваренной соли от раствора щелочи; 7— выпарной аппарат II стадии упарки; 8—-отстойник концентрированного раствора щелочи; 9 — бак для концентрированного раствора щелочи; 10 — центробежные насосы для перекачивания технологических растворов.
76 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды Таблица 1J5 Скорость коррозии металлов и сплавов в растворах едкого натра > в присутствии хлорида и хлората натрия * Металл или сплав Никель (98,5-99,8%) Никелехроможе- лезный сплав типа инконеля (Сг 13-15%, Fe 6,5%) Сталь углеродистая Ст. 20 , Концентрация раствора, г/л NaOH 120; NaCl 160 NaOH 750; NaCl 10; NaC103 0,24 NaOH 900—1000; NaC103 0,3 NaOH 120; NaCl 160 NaOH 120; NaC103 0,25 NaOH 100—120; NaC103 0,15—0,25; NaCl 190 NaOH 310 NaOH 310; NaC103 0,35 NaOH 315; NaC103 0,01—0,1 NaOH 315; NaC103 0,25—0,5 NaOH 315; NaC103 0,75—1,5 NaOH 315; NaClO^ 2,0—3,0 NaOH 320—340; NaC103 0,35—0,45; NaCl 90 NaOH 600 NaOH 600,8; NaC103 0,15—0,75 NaOH 600,8; NaC103 1,0—4,0 NaOH 600,8; NaC103 6,0—8,0 NaOH 600,8; NaC103 10,0 NaOH 600—640; NaC103 0,8; NaCl 40 Температура, °C 85 400 180-450 85 60-180 140 60 80-120 60—80 100-120 100 100 - 100 100 100 60-100 120-140 100 100 100 100 100 Длительность испытаний, н 4968 — — 4968 100 6500 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 Скорость коррозии, мм/год < 0,001 1,3 6 < 0,001 [3] 0,001-0,012 < 0,001 0,07 0,2-0,7 0,12-0,7 1,3-1,8 0,28-0,65 1,2-1,8 0,78-0,27 0,006 1,2-1,4 0,11-0,6 1,4-3,4 0,88—1,8 4,1-8,5 ^ 11-13 21 2,6 * Данные таблицы, кроме тех, к которым сделаны ссылки, получены Ф. А. Орловой.
Упаривание растворов едкого натра 77 Продолжение Металл или сплав Сталь углеродистая Ст. 20 Стали никелевые N15,12% Ni 10,3% Ni 15,5% N125,6% №30,55% Концентрация раствора, г/л NaOH 750 NaOH 750 NaOH 750; NaC103 0,15-0,75 NaOH 750; NaC103 1,06 To же » NaOH 750; NaC103 1,0—4,0 NaOH 750; NaC103 6,0—10,5 NaOH 750; NaC103 0,8; NaCl 40 NaOH 320—340 NaOH 320—340; NaC103 0,35—0,45 NaOH 620 NaOH 620; NaC103 0,8—1,0 NaOH 320 NaOH 640 NaOH 640; NaC103 0,8—1,0 NaOH 750—770 NaOH 750—770; tiaClOs 0,8—1,0 NaOH 640 NaOH 640; NaC103 0,8—1,0 NaOH 750—770 NaOH 750—770; NaC103 0,8—1,0 NaOH 640 NaOH 640; NaC103 0,8—1,0 NaOH 750—770 NaOH 750—770; NaC103 0,8—1,0 NaOH 640 NaOH 640; NaC103 0,8—1,0 NaOH 750—770 NaOH 750—770; NaC103- 0,8—1,0 Температура, °C 60 80-100 100, 60 80 100-120 100 100 100 100-120 100-120 100-12a 100-120 100-120 100-120 100-120 100-120 100-120 100^-120 100-120 100-120 100-120 100-120 100-120 100-120 100-120 100-120 100-120 100-120 100-120 Длительность испытаний. ч 10 10 10 10 100 10 10 10 • 10 10 № 10 10 100 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 Скорость коррозии, мм/год 0,15 0,36-0,82 0,95-2,3 0,17 1,1 3,4-5 3,1-9,2 15-22 3,2 0,12 0,14-0,3 0,61-0,85 3,7-4 0,03-0,05 0,38-0,75 2,7-3,5 0,39-0,86 2,8-3,5 0,18-0,38 1,9-2,8 0,20-0,39 1,2-2,2 0,08 0,30-0,87 0,08 0,32-0,44 0,06 0,12-0,15 0,08 0,19-0,2
78 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды Продолжение Металл или сплав Стали никелевые N135% Сталь хромомо- либденовая Х5М Стали хромо- никелевые 18ХНВА Х18Н10Т Стали хромонике- лемолибденовые Х17Н13М2Т Концентрация раствора, г1л NaOH 640 NaOH 640; NaC103 0,8—1,0 NaOH 750—770 NaOH 750—770; NaC103 0,8—1,0 NaOH 248; Na2C03 0,2; NaCl следы NaOH 210 NaOH 210; NaC103 0,29 NaOH 312 NaOH 312; NaC103 0,45 NaOH 320 NaOH 320; NaC103 0,35—0,45 NaOH 200 NaOH 200; NaC103 0,29 NaOH 315 NaOH 326; NaC103 0,46 NaOH 320—340; NaC103 0,35—0,45; NaCl 90 NaOH 620 NaOH 612; NaC103 0,90 To же » NaOH 640—740; NaC103 0,8—1,12; NaCl 20 NaOH 750 NaOH 750 NaOH 750 NaOH 750; NnC103 0,8—1,0 To же » NaOH 606 NaOH 619; NaC103 0,8 To же » Температура, °C 100-140 100-140 100-140 100-120 140 190-200 (25-28 ат) 100 100 100 100 100-120 100-120 100 100 100-120 100-160 90-105 100-140 100 120 140 110-120 100 120 140 100 120 140 100-140 / 100 120 140 Длительность испытаний, ч 100 100 100 100 100 303 10 10 10 10 100 100 10 10 100 100 4,5-5,5 месяцев 98 98 98 98 4,5-5,5 месяцев 100 100 100 100 100 100 96 96. 96 96 1 С о Скорость коррозии, мм/год 0,01 0,028 0,01 0,015 0,21 0,18 [3] 0,18 0,22 0,27 0,3 0,32-2,1 0,21-0,28 0,09 0,1 0,006-0,007 0,008-0,03 0,003 0,18-0,65 0,4 1,2 1,75 1,8-2,4 0,2 0,83 2,6 0,45 1,6 4,8 0,14-0,49 0,28 0,8 1,2
Упаривание растворов едкого натра 79 Продолжение Металл или сплав Стали хромонике- лемолибденовые Х17Н13М2Т {проб.) 1Х23Н28М2Т 0Х23Н28МЗДЗТ Титан (99%) Цирконий (99,9%) Концентрация раствора, г/л NaOH 640—740; NaC103 0,8—1,2; NaCl 20 NaOH 750 NaOH 750 NaOH 750 NaOH 750; NaC103 0,8—1,0 NaOH 120 NaOH 628; NaC103 0,8—1,0 NaOH 750 NaOH 750; NaC103 0,8—1,0 NaOH 7%; NaCl 53%; NaCJ03 7% NaOH 110; NaCl 50 Температура. °C 110-120 100 120 140 100 120 140 100-140 100-140 100-140 100-140 190 85 Длительность испытаний, ч 4,5-5,5 месяцев 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 4750 4968 Скорость коррозии, мм'год 1,5 0,17 0,7 1,7 0,36 1,5 3,4 0,032 0,07-0,11 0,028-0,03 0,032-0,16 0,73 0,002 на упаривание в первый корпус трехкорпусного выпарного агрегата 3 с естественной циркуляцией раствора. Греющая камера в таких аппаратах расположена в нижней части корпуса и состоит из обечайки, двух решеток (трубных досок) и трубок, развальцованных в этих решетках. Пар под давлением 4,5—5 ат поступает в межтрубное пространство. Из первого корпуса частично упаренный щелок перетекает во второй, который обогревают паром, поступающим из первого корпуса. Из второго корпуса раствор вместе с кристаллами хлорида натрия перетекает в третий, обогреваемый паром, поступающим из второго корпуса. При этом температура во втором корпусе снижается до 120— 130° С, а в третьем до 85—95°. Полученный раствор, содержащий 320—340 г/л NaOH, стекает в бак-отстойник 4 и сборник 5, где он отстаивается от кристаллов хлорида натрия. Их отделяют на центрифуге 6, а раствор подвергают дальнейшему упариванию под вакуумом до концентрации 640—750 г/л NaOH в аппаратах 7 с принудительной или естественной циркуляцией. Указанные аппараты обогреваются паром, поступающим из первого корпуса. Греющая камера выносная. Давление пара в ней составляет 1,5—2,0 ат, температура 115—120° С. Полученный концентрированный раствор едкого натра снова отделяют от выпавших кристаллов хлорида натрия в отстой-
80 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды Результаты коррозионного обследования оборудования цеха № на рис. 1.4 / 2 3 4 5 6 Аппараты, оборудование Емкость для хранения электролитических щелоков Подогреватели электролитических щелоков Выпарные аппараты первой стадии упаривания - Отстойник щелоков средних концентраций Сборник щелоков средних концентраций Центрифуга для отделения хлорида натрия от раствора щелочи Среда, г!а NaOH 100—135; NaCl 160—220; NaC103 0,2— 0,3 NaOH 100—130; NaCl 160—220; NaC103 0,2— 0,3 NaOH 120—180; NaCl 180—200; NaC103 0,15— 0,25 NaOH 180—260; NaCl 210—140; NaC103 до 0,35—0,40 NaOH 230—340; NaCl 210—75; NaC103 до 0,4—0,8 NaOH 320—340; NaCl 80—90; NaC103 0,4—0,8 NaCl 75-80; NaOH 320 NaCl 20; NaOH 620—780 To же Температура, °C 50-70 90-135 140-150 120-130 89-95 90 25 25 Давление - 4 — 5 ат 2,5- —3,0 ат Вакуум 620-650 мм рт. ст. - -
82 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды № рис. 1.4 Аппараты, оборудование Среда, г/л Температура, °С Давление 9 10 11 Выпарные аппараты второй стадии упаривания Отстойник концентрированного раствора щело- Бак для концентрированного раствора щелочи Центробежные насосы для перекачки технологических растворов Трубопроводы для технологических растворов NaOH 340—620—780; NaCl 75—20; NaC103< < 0,7—1,6 NaOH 620—780; NaCl 20; NaC103 0,8—1,0 To же NaOH 105—780 To же 110-120 Вакуум 650 мм рт. ст, 25 25 20-95 25 кике 8, для чего упаренный раствор охлаждают до 15—20° С. Для получения твердого обезвоженного едкого натра концентрированный раствор щелочи подвергают дальнейшему упариванию [43, 44]. Кроме едкого натра в упариваемых растворах содержатся хлорат и хлорид натрия. В зависимости от соотношения этих составляющих и температуры меняется коррозионная активность этих растворов. Как следует из данных табл. 1.15, в горячих (100° С) растворах едкого натра с увеличением концентрации NaC103 до 3 г/л (при 310—340 г/л NaOH) и до 10 г/л (при 650—750 г/л NaOH) скорость общей коррозии углеродистых сталей и никелевых сталей, содержащих 5—26% Ni, возрастает. При содержании в стали 30—35% Ni стимулирующее действие хлората уменьшается. Следует учитывать, что одновременно с увеличением скорости общей коррозии углеродистой стали увеличивается ее склонность к коррозионному растрескиванию. Стимулирующее действие хлората натрия на коррозию углеродистой стали отчетливо проявляется при упаривании растворов до концентрации 640—750 г/л NaOH. Греющие камеры из углеродистой стали служат не более
Упаривание растворов едкого натра 83 Продолжение Конструкционные материалы Корпус: сталь Ст. 3; сталь Х18Н10Т Трубки: сталь Ст. 3; сталь Х18НГ0Т; нержавеющая сталь особого состава Сталь Ст. 3 Сталь Х18Н10Т Двухслойная сталь: Oi\3—сталь Х18Н10Т Сталь Х18Н10Т » » Срок службы к моменту обследования, годы 5 — 8 месяцев 5 3-4 месяца 8-10 ме- . сяцев 10 (без ремонта) 1 6 (без ремонта) 5 6 (без ремонта) 5 (без ремонта) Результаты обследования Интенсивное коррозионное растрескивание корпуса из стали Ст. 3. Срок службы не превышает 8 месяцев. В корпусах из стали' Х18Н10Т растрескивание швов наблюдается после 5 лет эксплуатации. Срок службы трубок из стали X18H10T не превышает 10 месяцев В аппарате из стали Ст. 3 значительная коррозия сварных швов. Проварка сварных швов проводится раз в год } Наблюдаются случаи расслаивания металла Состояние удовлетворительное То же Рекомендуемые материалы Корпус — сталь Х18Н10Т, трубки — нержавеющая сталь особого состава Сталь Х18Н10Т То же » » 4 месяцев, после чего начинается интенсивное коррозионное растрескивание сварных швов, а также утоньшение стенок камер. В растворах, содержащих 320—340 г/л NaOH, коррозионному растрескиванию подвергаются трубы греющих камер в местах развальцовки их в решетках (табл. 1.16). В холодных растворах едкого натра примеси хлората и хлорида натрия независимо от их концентрации не оказывают существенного влияния на стойкость углеродистой стали. Как показывает производственный опыт, стальные аппараты с успехом применяют для хранения охлажденных технологических растворов щелочи. Срок службы таких аппаратов — 6—10 лет (табл. 1.16). Влияние содержания NaC103 на коррозию сталей Х18Н10Т, Х17Н13М2Т и Х17Н13МЗТ отчетливо вырисовывается только в концентрированных растворах (640—750 г/л NaOH). В растворах, содержащих 320—340 г/л NaOH, сталь Х18Н10Т обладает высокой коррозионной стойкостью в широком интервале температур. Добавки хлората натрия не оказывают заметного действия на ее коррозионное поведение. Греющие камеры из стали
84 Гл. 1. Производство хлора и каустической соды XI8H10T эксплуатируются на первой стадии упаривания в течение 8—10 лет без ремонта. Однако в условиях дальнейшего упаривания едкого натра до высокой концентрации эта сталь проявляет пониженную стойкость. Как показывает опыт, срок службы трубок из стали Х18Н10Т в греющих камерах выпарных аппаратов не превышает 10 месяцев. Быстрое разрушение наступает вследствие коррозионно-эрозионного действия потока технологического раствора едкого натра, содержащего во взвешенном состоянии кристаллы хлорида натрия. Наиболее значительному износу подвергаются трубы в месте развальцовки их в верхней трубной решетке, т. е, в зоне кипения упариваемого раствора. Толщина стенок за 10 месяцев уменьшается более чем в 3—4 раза. Частые и трудоемкие ремонты греющих камер на стадии конечного упаривания раствора являлись серьезным тормозом в дальнейшей интенсификации процесса. Никелевые стали (№ 28—30%), сталь 0Х23Н28МЗДЗТ и никель стойки в растворах с широким диапазоном концентраций едкого натра при содержании хлората натрия до 1,2 г/л. На их поверхности образуются плотные защитные пленки, устойчивые не только к воздействию щелочи, но также и к абразивному действию кристаллов хлорида натрия. Проведенные исследования коррозионного поведения металлических материалов в растворах щелочей при различных условиях позволили подобрать недефицитную сталь, обладающую не только высокой коррозионной стойкостью, но и повышенным сопротивлением эрозионному действию кристаллов хлорида натрия. За 10 лет эксплуатации греющих камер, изготовленных из этой стали, заметных следов коррозионного разрушения труб не обнаружено. Для получения твердого едкого натра с успехом используют котлы из никеля. Приведенные в табл. 1.16 рекомендации в отношении материалов для оборудования цеха упаривания растворов щелочи составлены на основании многолетнего опыта эксплуатации оборудования на действующих заводах, лабораторных коррозионных исследований и испытаний в производственных условиях. Внедрение этих материалов позволило существенно увеличить общий и межремонтный период эксплуатации оборудования и соответственно повысить производительность цехов. ЛИТЕРАТУРА 1. Я. В. Мат лис и др. Труды III Международного конгресса по коррозии металлов, Изд. «Мир», т. 4, 1968, стр. 181. 2. X. Л. Цейтлин, ЖПХ, 29, № 8, 1182 (1956). 3. В. Н. Дятлова, Коррозионная стойкость металлов и сплавов. Справочник, Изд. «Машиностроение», 1964.
Литература 85 4. Г. У л и г, Коррозия металлов, кн. I, Госхимиздат, 1952. 5. М. Н. Brown, N. В. De long, I. R. A u 1 d, Ind. Eng. Chem., 39, № 7, 839 (1947). 6. G. Heineman, F. Garrison, P. H a b e r, Ind. Eng. Chem., 38, № 5, 947 (1946). 7. I. S. Sconce, Chlorine, Its Manufacturing, Use and Properties, New York, 1962. ' 8. F. S m i th, Trans. Inst. Chem. Eng., 6, № 7, 216 (1963). 9. В. П. Батраков, Коррозия конструкционных материалов в агрессивных средах. Справочник, Оборонгиз, 1952. 10. I. Bigeon, L'industrie chimique, Май 1958, p. 133. 11. Е. Е. Mil la way, M. H. Kleinman, Corrosion, 23, № 4, 88 (1967): 12. Л. В. Гликман, Труды III Международного конгресса по коррозии металлов, Изд. «Мир», т. 2, 1968, стр. 341. 13. Г. Я. Воробьева, Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств. Справочник, Изд,«Химия», 1967. 14. Dechema-Werkstoff-Tabelie,Deutsche Gesselschaft fur Chemisches Apparatewe- sen, Frankfurt/M., Lief 10—12, 1959—1963. 15. Пластмассы и синтетические смолы в противокоррозионной технике, Под ред. Н. А. Мощанского, Госстройиздат, 1964. 16. Рекомендации по выбору материалов для химически стойких прокладок, НИИХИММАШ, 1965. 17. Б. Долежел, Коррозия пластических материалов и резин, Изд. «Химия», 1964. 18. А. Д. Яковлев, Антикоррозионное назначение пластмасс и лакокрасок, Латвийский Республиканский институт научно-технической информации и пропаганды, Рига, 1964. 19. И. Я. Клинов, А. Н. Левин, Пластмассы в химическом машиностроении, Машгиз, 1963. 20. R. R. Dukes, С. Н. S с h w a r t i n g, Chem. Eng., 75, № 6, 11 (1968). 21. Химическая стойкость резин и эбонитов в агрессивных средах, ЦНИИТЭНеф- техим, 1967. 22. Л. С. Генин, Электролиз растворов поваренной соли, Изд. «Химия», 1969. 23. А. А. Фурман, С. С. Ш р а й б м а н, Приготовление и очистка рассола, Изд. «Химия», 1966. 24. И. Н. Гладкий, Ю. П. Ч м ы р е в, Хим. и нефт. машиностроение, № 8 (1968). 25. A. W. Spitz, J. A. Hard, L. R. S e r i b n e r, Chem. Eng., 57, № 11, 107 (1950). 26. С. С. Шрайбман, Хим. пром., № 4, 113, (1947). 27. А. Е. Романушкина, В. П. Б а р а н н и к, Хим. пром., № 4, 116, (1953). 28. М. Н. Г арб ер, Коррозия и борьба с ней, 6, № 1, 32 (1940). 29. S. Berg, S. Hen r ik son, Т. V. F., 32, № 3, 145 (1961). 30. Н. К oh 1, Corrosion, 23, № 2, 39 (1967). 31. R. R. Dukes, С. Н. Schwarting, Chem. Eng., 75, № 8, 73 (1968). 32. Коррозионная и химическая стойкость материалов. Справочник, Под ред. Н. А. Доллежаля, Машгиз, 1954. 33. В. П. Б а р а н н и к, Краткий справочник по коррозии, Госхимиздат, 1953. 34. Коррозия металлов, Под ред. В. В. Скорчеллетти, т. I, Госхимиздат, 1952. 35. Ф. Т о д т, Коррозия и защита от коррозии, Изд. «Химия», 1967. 35а. Ф. Тодт, Коррозия и защита от коррозии, Изд. «Химия», 1966, стр. 138—139. 36. Н. А. Бакланов, Г. 3. В а ш и н, Химическое оборудование из винипласта, Госхимиздат, 1956. 37. И. В. Бирюков, Технология гуммирования химической аппаратуры, Изд. «Химия», 1967. 38. А. Л. Л а б у т и н, Применение полимеров в антикоррозионной технике, Машгиз, 1962, стр. 31.
86 Гл. 1 Производство хлора и каустической соды 39. И. Я. Клинов, Дерево как материал для химической аппаратуры, Изд. «Химия», 1956. 40. Л. М. Якименко, Электролизеры с твердым катодом, Изд. «Химия», 1966. 41. Г. И. Волков, Производство хлора и каустической соды методом электролиза с ртутным катодом, Изд. «Химия», 1968. 42. С. М. Кругл ы й, Производство хлора, каустической соды и водорода, Изд. «Высшая школа», 1967. 43. А. П. Егоров, А. И. Шерешевский, И. В. Ш м а н е н к о в, Общая химическая технология неорганических веществ, Изд. «Химия», 1965. 44. С. А. Зарецкий, В. Н. Сучков, В. А. Шляпников, Технология электрохимических производств, Изд. «Высшая школа», 1970. 45. Титан и его сплавы в химическом машиностроении, Под ред. Б. А. Галиц- кого, Машгиз, 1968. 46. R. К. Shwandlay, Chem. Eng., 69, № 23, 186 (1962). 47. R. J. M e k а у a oth., Corrosion Resistance of Materials and Alloys's, New York, 1963, p. 259. 48. E. R a b a 1 d, Corrosion Guide, Amsterdam, 1968. 49. J. R. С a 11 a h a m, Chem. Eng., 57, № 11, 107 (1950). 50. П. Н. Григорьев, Н. М. Дороненков, Химически стойкие полы, Гос- химиздат, 1951. 51. Ф. А. Г а л и л - О г л ы, А. С. Новиков, 3. Н. Нудельман, Фторкаучуки и резины на их основе, Изд. «Химия», 1966. 52. Н. Н. Uhlig, Corrosion Handbook, 1948. 53. И. Я. Клинов, Неметаллические коррозионностойкие материалы, Металлург- издат, 1961. 54. К. А. Поляков, Неметаллические химически стойкие материалы, Госхим- издат, 1952. 55. Г. В. Сагалаев, Антегмит и его применение, Госхимиздат, 1959. 56. В. Н. Крылов, Ю. Н. В и л ь к, Углеграфитовые материалы и их применение в химической промышленности, Изд. «Химия», 1965. 57. В. К. Смирнов, Е. С. В о в ш и н а, Пропитанный графит и его применение в химической промышленности, Госхимиздат, 1959. 58. Асбест хризотиловый, ГОСТ 7—60. 59. И. М. Д о л г о п о л ьс к и й и др. Лак этиноль, Госхимиздат, 1963. 60. А. Н. Р е ш е т о в, Е. И. Макарова, Полиизобутилены и применение их в технике, Госхимиздат, 1952. 61. П. И. А ну тин, А. М. Чащин, Коррозия и способы защиты оборудования лесохимических производств, Изд. «Лесная промышленность», 1970. 62. В. С. Ш и ф р и н, Н. Н. С а м о с а т с к и й, Полиэтилен, Госхимиздат, 1961. 63. В. Б. Тихоми.ров, Полимерные покрытия в атомной технике, Атомиздат, 1965. 64. Конструкционные неметаллические материалы и коррозия металлов, Под ред. Ф. Ф. Химушина, Машгиз, 1954. 65. И. Я. Клинов, Коррозия химической аппаратуры и коррозионностойкие материалы, Госхимиздат, 1950. 66. В. М. М а к а р о в и др., Гуммированные и биметаллические машины и аппараты химических производств, Машгиз, 1963. 67. В. W. Fuller, Materials and Methods, 45, № 21, 96 (1957). 68. A. M. Ворохов, А. С. Ганшин, Н. Т. Д о д о н о в, Волокнистые и комбинированные сальниковые уплотнения, Изд. «Машинострмение», 1966. 69. J. Mel Ian, Corrosion Resistant Materials Handbook, New Jersey, 1966.
If Глава вторая ПРОИЗВОДСТВО ХЛОРИСТОГО ВОДОРОДА И СОЛЯНОЙ КИСЛОТЫ Хлористый водород — бесцветный газ со своеобразным резким запахом, плотность его при нормальных условиях 1,639 г/см3, температура кипения —85° С, температура плавления —114,2* С. Растворимость хлористого водорода в воде меняется с температурой: в литре воды при 0°С и давлении 760 мм рт. ст. растворяется 525,2 л НС1, а при 18° С —451,2 л. Коррозионная стойкость металлов и сплавов в хлористом водороде при температуре ниже 120° С в значительной мере зависит от содержания в нем влаги [1, 2]. КОРРОЗИОННАЯ АКТИВНОСТЬ ХЛОРИСТОГО ВОДОРОДА И СОЛЯНОЙ КИСЛОТЫ Как видно из данных табл. 2.1, при температурках до 100° С большинство металлов корродирует в сухом хлористом водороде с незначительной скоростью, но коррозия резко возрастает при наличии небольших количеств влаги [1, 2]. Влажный хлористый водород весьма агрессивен по отношению к сталям и чугунам до 120° С. Кремнистый чугун с содержанием кремния 14—15% достаточно стоек как в сухом, так и во влажном хлористом водороде. Никель и его сплавы типа нихрома, хастеллоев, монеля обладают высокой стойкостью в сухом хлористом водороде при различных температурах. Во влажном газе эти материалы при 90— 100° С обладают удовлетворительной стойкостью. Никелемолибде- новый сплав типа хастеллоя В стоек как в сухом, так и во влажном хлористом водороде до 400° С,
Гл. 2. Производство хлористого водорода и соляной кислоты Таблица 2.1 Скорость коррозии металлов и сплавов в сухом хлористом водороде Металл или сплав Температура, °С Скорость коррозии, мм/год Алюминий (99,5%) Золото Латунь Л68 Медь Никель НП2 * Никелекремнистый сплав (хастеллой D) Никелемедный ^сплав (монель) Никелемолибденовые сплавы Н70М27Ф (хастеллой Б) хастеллой А хастеллой С Никелехромовый сплав ХН78Т (нихром) ** Никелехроможелезные сплавы Сг 14%, Fe 6% Сг 15,5%, Fe 7,5% * Платина Свинец (99,7%) Серебро Стали углеродистые Ст.З* 10, 10А, 15, 15А От —15 до 154 250 982 От —15 до 100-250 От -—15 до 100 250 20-100 250 400 450-550 288-370 455 40 40 40 От -15 до 250 260 340 370-427 482 340 480 370 427 482 300 400 427-482 <250 400-550 677 1260 От —15 до 100-250 232-288 343 20-250 400-450 От -15 до ! 40 250 0,032-0,098 0,13 1,0 0,76 0,29-0,53 2,3-3 * 0,01 0,11 7,98 0,001 0,023 0,28 0,19-0,65 ! 0,76-1,5 3,0 0,02-0,16 <1,5 <з 0,76-1,5 3 <0,84 < 3 0,76 1,52 3 0,14 11,7 0,76-1,5 < 0,009 0,18-0,5 < 14 0,76 0,3-0,53 2-2,2 0,76-1,5 3 0,017-0,05 1,4-2,0 0,045-0,50 * Данные Я. В. Матлиса, 3. И. Ладожиной. Длительность испытаний 48 ч ** Данные В. И. Комарова для смеси 44,4% НС1 + 65,6% воздуха, циркулирующей со скоростью 5 м/сек. Длительность испытаний 50 ч.
Коррозионная активность НС1 89 Продолжение Металл или сплав Стали хромистые Сг 18,5% Сг 26,2% Сталь хромоникелевая Х18Н10Т * Сталь хромоникелемарганцовистая 2Х13Н4Г9 Стали хромоникелемолибденовые Х17Н13М2Т* 0Х23Н28МЗДЗТ * Тантал Титан ВТ1 ** Титанопалладиевый сплав (Pd 0,2%) ** Чугун серый Чугун кремнистый С 15 Чугун никелевый (Ni 14%) Чугун хромистый Х34 Температура, °С От -15 до 250 325-390 20-250 400-450 500-550 От -15 до 250 250 400-450 500—550 20-250 400-450 500-550 20-300 20; 250 | 20; 250 От -15 до 250 327-350 100 260-315 370 От -15 до 250 100 250 1 Скорость коррозии, мм(год 0,044-0,71 0,52-1,2 0,002-0,016 0,31-0,46 1,1-2,2 0,058-1 0,016 0,26-0,47 2,3 0,002-0,007 0,17-0,31 0,63-1,2 <0,1 0,003; 1 0,002; 3,4 0,084-1,0 4,1 -5,5 3* <1 0,76-1,5 3 I 0,096—1,5 | 0,15 1,50 1 Литература 4 4 4 ■ 16 14 4 16 4 4 4 4 4 * Данные Я. В. Матлиса, 3. И. Ладожичой. Длительность испытаний 48 ч. ** Данные Я. В. Матлиса, 3. И. Ладожиной. Длительность испытаний 48 ч. Содержание влаги в газе 0,002%. 3* В смеси 50% НС1 + 50% воздуха. Медь и сплавы ее с алюминием, оловом, цинком в сухом хлористом водороде при температуре до 200° С подвергаются незначительной коррозии. Однако даже при содержании в нем малых количеств влаги разрушение их протекает весьма интенсивно, особенно при повышенных температурах. Свинец достаточно стоек в сухом и влажном хлористом водороде при нормальной температуре [2—7]. При температуре близкой к 100°С скорость коррозии свинца в сухом хлористом водороде составляет 0,3 мм/год, а во влажном—1,95 мм/год. Алюминий, магний, олово, серебро во влажном хлористом водороде разрушаются с большой скоростью. Высокой коррозионной стойкостью в сухом и влажном хлористом водороде обладают тантал, ниобий и танталониобиевые
90 Гл. 2. Производство хлористого водорода и соляной кислоты сплавы. Благодаря высокой коррозионной стойкости и хорошим механическим свойствам тантал и ниобий нашли применение на зарубежных заводах для изготовления ответственных теплообмен- ных аппаратов в хлорном производстве. Платина и палладий стойки в сухом хлористом водороде при высоких температурах. Описаны случаи долголетней службы платинового оборудования в условиях воздействия хлористого водорода при 700—750° С [3]. При 500° С и ниже платина обладает удовлетворительной стойкостью даже во влажном хлористом водороде. Как показывает практика, при температуре выше 120° С наличие примеси влаги (в условиях, исключающих возможность конденсации последней на поверхности металлов) не оказывает существенного влияния на стойкость металлов в хлористом водороде. Ниже приводятся высшие температурные пределы рационального использования металлов и сплавов в условиях воздействия хлористого водорода [3, 16]: Никелевые сплавы хастеллой А . . . . хаетеллой С . . . . Сг 15,5%, Fe 7,5% Наивысшая допустимая температура применения, °С 980 540 371 472 540 Сталь углеродистая . . Сталь хромоникелевая (Сг 18%, Ni 8%) . . Наивысшая допустимая температура применения, °С 1200 225 416 222 В табл. 2.2 приведены данные, характеризующие стойкость неметаллических материалов в хлористом водороде. Как видно, большинство неметаллических материалов стойко в хлористом водороде даже при повышенных температурах. Водный раствор хлористого водорода — соляная кислота — представляет собой бесцветную прозрачную жидкость с резким запахом. Соляная кислота относится к наиболее сильным кислотам: степень диссоциации 95—96%. Она энергично растворяет многие металлы (табл. 2.3) и реагирует с их окислами. Алюминий нестоек в соляной кислоте даже при 20° С. Интенсивность растворения алюминия резко возрастает при увеличении содержания в нем примесей, а также с повышением температуры и концентрации кислоты.
Коррозионная активность НС1 91 Таблица 2.2 Стойкость неметаллических материалов в хлористом водороде Материал Антегмит АТМ-1 Арзамит Асбовинил Винипласт Графит непропитанный пропитанный феноло-формальдегид- ной смолой Древесина Покрытие на основе бакелитового лака перхлорвиниловых лаков полиэфирных смол фурановых смол эпоксидных смол Полиамиды Поливинилиденфторид Полиизобутилен ПС Г Полипропилен Полистирол Полиэтилен Резины на основе каучуков натурального и бутилкаучука хлоропренового Текстолит Уголь Фаолит А Фторопласт-3 Фторопласт-4 Кислотоупорные силикатные замазки и бетон Кислотоупорная силикатная эмаль Портландцемент Природные кислотоупоры, диабаз плавленый, кислотоупорная керамика, фарфор, кварц, стекло пирекс Температура °С < 100, 20 <60 <60 < 1650 <100 <60 <100 20 20 <130 20 60 - 20 <60 <60 <60 <60 <60 20 <70 <100 <400 < 100 <100 <200 <100 <300 20 100 Стойкость Стоек » » » » » Стойка '* Стойко » Относительно стойко Стойко » Нестойко Нестойки Стоек » » » » Стойки » Стоек » » » » Стойки Стойка Нестоек Стойки Литер'а- тура 17 17 17 17, 20 14 17 14 17 17 17 14 17 17 17 17 17 17 18 17 17 21 17 17 17 17 17, 14 17 14, 17 17 14, 17-19
92 Гл. 2. Производство хлористого водорода и соляной кислоты Таблица 2.3 Скорость коррозии металлов и сплавов в соляной кислоте Металл или сплав Алюминий АВ000, АО Бронзы Бр.А7 Бр. АЖ 9-4 Бр.АЖМц 10-3-1,5 Бр. АМц 9-2 Бр. Б2 Бр. КрЗ Бр. КМц 3-1 Бр. ОФ 6,5-0,25 Бр. ОЦ 4-3 Вольфрам Золото Кобальт Латунь Л68 Медь (99,9%) Медноникелевый сплав (мельхиор) Молибден Никель НШ Никелемедные сплавы НМЖМц 28-2,5-1,5 (монель) Си 30% Концентрация НС1, % 3,5-35 3 3-10 20 10 10 10 10 3,6 10 10 35 35 10 10 Любая . Конц. Растворы » 4 4 4 при бар- ботирова- нии смеси воздух + + о2 (15ч-26,4%) 20-30 20-30 1-10 21 0,5 1,0-5,0 5-30 1-10 1-10 0,5 1,0 5,0 5,0 30 Температура, °С 20 - кипение 30 100 40 20 20 40 20-40 15 20 25-70 25 70 20-40 20-40 <100 20-100 20 80-100 20 20 20 20 100 20 118-119 Кипение » 20 20 100 Кипение Кипение 70 Кипение 20 Длительность испытаний, ч - — — — 720 720 720 720 — — — — — 720 720 144 — — 24 24 * — — — 300 — — — — — 240 240 — 240 — Скорость коррозии, мм/год Нестоек 0,72 >10 3,5 3,9 1,5 12 2,5-5,8 0,1-1 3,3 0,09-0,15 0,52 6,7 5,5-16 2,6-15 < 0,001 < 0,001 Стоек Нестоек 1,2 0,04 <2,2 > 10** >3* 0,30-0,79 0,02 3* 0,77 > ю 0,2-2 0,12 1,0-3,4 0,7 1 1,3 6,2 2,8 Литература 15 15 15 15 15 15 15 15 4 4 1 1 1 15 15 15 4 4 4 16 15 15 18 17 15 2 2 15 15 15 2 2 16 8 16 * В отсутствие воздуха. ** В присутствии кислорода, s* Ланные Ф. А. Орловой.
Коррозионная активность HCi 93 Продолжение Металл или сплав Никелемолибденовые сплавы хастеллой А хастеллой В хастеллой С Ниобий Олово Палладий Платина Свинец РЬ 99,99% РЬ 99,9% Свинцовосурьмяный сплав (Sb 10—25%) Серебро Концентрация НС1, % 5 1 5 10 10 1 1 10 10 20 20 20 37 37 1 1 1 4 4 10 10 10 37 37 18-37 37 1-19 Конц. 36 10 20 10 10 1-35 5-35 5 ! 15 ! 15 аэриров. 15-25 36 Температура, °С 20 Кипение 20 Кипение 20 Кипение 20 Кипение 20 70 Кипение 70 Кипение 20 70 Кипение 20 Кипение 20 70 Кипение 20 70 19-26 ПО 20 100 <i00 20-100 121 25 100 20 100 100 20 20 - 50 20 Длительность ; испытаний, ч 100 100 100 100 — _ — — 72 72 72 72 72 — — __ 100 20 __ __ _ _ — 864 168 — — — — _ — _ — — """ _ — __ Скорость коррозии, мм/год 0,20 « 3,3 0,2 4,5 0,03 0,2 0,17 0,31 0,10 0,91 0,60 0,51 0,44 0,004 0,04 2,51 0,01 > 10 0,65 8,29 > 10 0,44 > 10 < 0,003 0,1 * 0,18-0,96 Незначительная коррозия < 0,001 0,1-0,3 > 10 <2 3,9 0,04-0,36 0,22-0,88 0,035 0,007 0,085 0,04-0,14 0,07 Литература 15 15 ! 16 1 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 14 16 4 4 16 16 16 16 15 15 16 16 16 16 16 * Данные Ф. А. Орловой. Материал становится хрупким.
94 Гл. 2. Производство хлористого водорода и соляной кислоты Продолжение Металл или сплав Серебряномедные сплавы (Си 6,5—20%) Стали углеродистые Н36, 13Н5А 2X13, Х14, Х17, Х18, Х28 1Х18Г8 Х15Н9Ю Х18Н10Т Х17Н13МЗТ Тантал Танталониобиевый сплав (Nb 3%) Титан ВТ1 Титановые сплавы с алюминием А1 2—6% ВТ 5-1 ОТ 4-1 Концентрация НС1, % 20 4-32 — *_ 5-20 3,6 3,6-18,5 37 1 3 0,5 3,6 23 Любая 20-37 21 0,5-1 2-4 5 5 12-18 12 12 25-30 4 4 0,5-1 2 2-3 5-15 5 20-30 30 0,5-1 2-3 2-5 5-10 5-10 5-30 28 Температура, °С 20 20 — — 20 Кипение 20 20 20 20 20 20 20 < 100 60 118-119 100 100 20 90 20 60 90 20 35 60 95 50 95 30 60-90 30 60 95 95 50 20 60 90 20 Длительность испытаний, ч _ — _ — — — — — — — _ — — — — 300 100 100 96 96 96 96 96 200 144 144 96 120 48 — _ — _ 96 48 120 96 96 96 48 Скорость коррозии, мм/год <0,44 Нестойки Нестойки » Нестойка >ю <1 >ю 0,1 1,63 <1 <з >ю < 0,001 < 0,001 < 0,001 * 0,009-0,5 6,9-23 0,014* 10* 0,3-0,92* 5,6* >45* 4,1-13 <о,з <2 < 0,001 -0,012 0,008 4,9-9,9 0,0-1,1 * 4,2-30* 2,4-25* >200* 0,001-0,002 3,4-8,7 0,003-1,9 0,005 * Ю.02-4,5* >20* 7,8 Литература 16 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 4 15 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 * Данные Т. А. Тумановой.
Коррозионная активность НС1 95 Продолжение т Металл или сплав итановые сплавы с алюминием ВТ 3-1 А1 5%, Sn 2,5% с вольфрамом (W 5 и 10%) с железом Fe 5—10% Fe 15% с кобальтом (Со 4-8%) с кремнием (Si 0,5—1,5%) с марганцем Мп 4% Мп 8% с медью Си 1% Си 4—8% с молибденом Мо 5—10% Мо 15% Мо 30% с молибденом и палладием Мо 15%, Pd 0,1% 1 Концентрация НС1, % 2 5-15 20 28 4 10 1 10 1 10 10 10 10 10-20 10-20 10-20 10 10-20 10 10-20 10 4 10 20 10 10 20 10-20 10-20 10 15-20 20 5 10 10-20 20-30 15-25 30-35 Температура, °С 50 20 20 20 35-60 20 Кипение 20 Кипение 1 20 Кипение 20 Кипение 20 Кипение 20 Кипение 20 Кипение 60 35-60 35 20 Кипение 20 20 Кипение » 18 Кипение 150 Кипение 20 Кипение 18 18 Длительность испытаний, ч 120 240 96 48 144 — — — — — — — — _ _ — — 144 144 144 — — — — „ 100 — 125 — — _ 100 100 Скорость коррозии, мм/год 0,006 0,004-1 1,6 4,1 0,24-2 < 0,017 Нестойки 0,19-0,5 Нестоек <1,7 ' Нестоек 1,9-7,5 Нестоек 0,6-1,9 Нестоек 0,19-1,9 Нестоек 0,5-3,8 Нестоек 1,5 3-7,3 40 <0,5 Нестойки » <0,017 Нестойки <1,6 < 0,001 Нестоек 0,1 <0,14 <0,014 0,4 < 0,001 <2 Литература 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 11 22 22 22 22 22 11 11
96 Гл. 2. Производство хлористого водорода и соляной кислоты Продолжение Металл или сплав Титановые сплавы с молибденом и палладием Мо 15%, Pd 2% с ниобием Nb 10 и 20% Nb 30% с ниобием и молибденом (Nb 30%, Мо 10%) с оловом (Sn 5— 15%) с палладием Pd 0,1% Pd 0,2% Pd 0,3% Pd 1% Pd 2% ! с платиной Pt 1% 1 Pt 2% с рением (Re 0,2— 0,5%) с серебром (Ag 4— 8%) Концентрация HC1, % 15-35 5 2 5 15 2 5 10 10 20 2 15 15-25 30-35 2 5 5 10 10 i 15 20 5 15 5-30 5-30 5-30 5-30 5-30 5-30 5-30 5 10 10 20 Температура, °C 18 150 90 - кипение 150 150 Кипение 90 20 Кипение 20 90 - кипение 150 18 18 90 - кипение 150 Кипение 20 Кипение 150 20-60 150 150 18-20 50 18-20 50 18-20 50 18-20 150 20 Кипение 20 ! Длительность испытаний, ч 100 125 500 125 125 500 500 — — — 500 125 100 100 500 125 500 96 50 125 96 125 125 96 96 96 96 96 96 96 125 — j — Скорость коррозии, мм/год < 0,001-0,04 > ю 0,046-0,062 0,014 Нестоек 0,01 0,025 <1,8 Нестойки <7,4 0,018 13 0,02-1 2,3-3,2 0,007-0,009 0,55 0,2 0,12* 1,5 6,2 0,014-0,026* 0,015 1,7 < 0,001-0,86* 0,24-0,74* < 0,001-0,56* 0,26-0,72* < 0,001-0,42* 0,24-0,86* < 0,001 -1,0* 1 Нестойки < 0,017 Нестойки 0,5-3,7 Литература 11 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 11 11 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 * Данные Т. А. Тумансвой8
Коррозионная активность НС1 97 Продолжение Металл или сплав Титановые сплавы с танталом Та 10% Та 20% с хромом Сг 5—10% Сг 15% с хромом и палладием Сг 15%, Pd 0,1% Сг 15%, Pd 2% с цирконием (Zr 5— 10%) Хром (покрытие) Цинк Цирконий Чугуны серый кремнистые | «антихлор» (Si 14,6%, Mo 2,9%) С15, С17 никелевый (Ni 14%) хромистые Х27, Х34 Концентрация НС1, % 5 2 5 5 10 10 20 10 10 15-20 25-35 15-30 35 15-25 30-35 5 Любая » 5-20 | 3,6-32 30 30 | 0,5 — конц. 0,5-25 10-37 Температура, °С 150 90 - кипение 90 Кипение 20 Кипение 20 20 Кипение 18 18 18 18 18 18 150 20 20 100 20 30-65 80 15-25 , 20 20 Длительность испытаний, ч 125 500 500 150 — — — — — 100 100 100 100 100 юо 125 — 144 — 64 64 27-720 — Скорость коррозии, мм/год 3,1 < 0,005 1,3 5,5 0,5 Нестойки <1,9 < 0,018 Нестоек 0,88-2,6 9,6-26 0,08-0,6 4,8 „ < 0,001 0,1-0,8 <12 Нестойко Нестоек 0,002-0,02 Нестоек 0,33-0,56 1,4 <! 0,21-0,83 12 Литература 22 22 22 22 22 22 22 22 22 11 11 11 11 11 11 22 4 4 15 15 2 2 15 4 4 Углеродистая сталь и чугуны также легко растворяются в соляной кислоте уже при комнатнойчтемпературе. Скорость коррозии стали возрастает с увеличением концентрации кислоты. Легирование стали хромом существенно не влияет на ее коррозионную стойкость. Введение кремния в состав чугуна способствует значительному повышению его стойкости. Стали никелевые, хромоникелевые, а также хромоникелемо- либденовые разрушаются в соляной кислоте весьма интенсивно уже при комнатной температуре. Присутствие солей железа и меди в растворах кислоты способствует ускорению их разрушения. 4 Зак, ШЗ
9Я Г П. 9 /7плияйпдг.ТЯП У ЛЛНигТдрп дпдпппдп и гппяипи wiir лпты. Скорость коррозии меди в растворах, содержащих 20% НС1, при 20° С не превышает 0,24 мм/год, но интенсивность разрушения резко возрастает в присутствии кислорода. Сплавы меди с цинком, алюминием, никелем, оловом обладают малой стойкостью в соляной кислоте. Скорость растворения их резко увеличивается с повышением концентрации и температуры растворов, а также при их аэрировании. Никель и никелемедные сплавы стойки в холодных растворах соляной кислоты, концентрация которых не превышает 20%. Повышение температуры и аэрирование растворов способствует резкому усилению коррозии. В аэрируемых растворах при 50° С эти материалы стойки только при концентрациях, не превышающих 2% НС1, а при 80° С — лишь в 1%-ном растворе. Никелехромовые и никелехроможелезные сплавы стойки только в холодных растворах при концентрации, не превышающей 5% НС1. С ростом температуры скорость растворения их резко возрастает. Наиболее высокой коррозионной стойкостью даже в горячих солянокислых средах обладают сплавы на основе никеля, содержащие 18—32% молибдена. Никелемолибденовый сплав типа хастеллоя В относительно стоек к воздействию соляной кислоты любой концентрации до 70° С. Олово, свинец, цинк, бериллий, магний, марганец имеют низкую стойкость в растворах соляной кислоты. При введении в свинец некоторых количеств сурьмы или кальция, а также при одновременном введении двух элементов: кальция и алюминия, цинка и олова или цинка и кремния стойкость его несколько повышается. Примеси других элементов ускоряют коррозию свинца. Серебро в холодных растворах соляной кислоты обладает удовлетворительной стойкостью. Аэрирование раствора способствует некоторому ускорению его разрушения. Титан при комнатной температуре стоек в соляной кислоте при концентрациях не более 7% [8]. С повышением температуры стойкость титана понижается. В растворах соляной кислоты в присутствии окислителей коррозия титана резко затормаживается. На поверхности его образуется плотная окисная пленка, защищающая металл от дальнейшего агрессивного воздействия среды. В присутствии кислорода титан пассивен при 20° С только в растворах, концентрация кото: рых не выше 10% НС1 [8, 9]. Молекулярный хлор оказывает более сильное пассивирующее действие на титан, чем молекулярный кислород в значительном диапазоне концентраций и температур. Скорость коррозии титана при 20° С в 10—33%-ных растворах соляной кислоты, насыщенных хлором, в 37—71 раз ниже, чем в растворах, не содержащих хлора. С повышением ^температуры сужается область концентраций, в которых титан в соляной кислоте-, содержащей хлор, сохраняет пассивное состояние (табл. 2.4).
Коррозионная активность HCl 99 Легирование титана молибденом, палладием, платиной существенно повышает его коррозионную стойкость. Сплав, содержащий 2% палладия, в 25% НС1 при 18°С в 310 раз более стоек, чем нелегированный титан. С увеличением содержания палладия до 5% заметного повышения стойкости сплавов в растворах соляной кислоты при концентрациях до 25% не наблюдается [10, 11]. Таблица 2.4 Скорость коррозии титана и его сплавов в соляной кислоте при барботировании хлора [18, 37] Материал Титан ВТ1 * Титаноалюминиевомарганцовистый сплав ОТ 4-0 Титаномолибденовый сплав (Мо 20%) Титанониобиевый сплав (Nb 35%) Титанопалладиевый сплав (Pd 0,1—0,2%) Титанотан>аловый сплав. (Та 20%) Концентрация НС1, % 10-18 10-18 10-18 20-25 20-25 20-25 30 30 33 33 36 36 5-10 20 . 20 ! 18* 18* 18* 1 18* 18* Температура, °С 20 60 90 20 60 90 20 60 20 60 20 60 60 60 90 90 90 90 90 111 Длительность испытаний, ч 90 . 90 90 90 90 90 200 200 90 " 90 200 200 96 96 96 91 183 382 95 378 Скорость коррозии, мм/год 0,008-0,01 0,018-0,052 0,11-1,1 0,012 0,64 1,4-2,2 0,01 0,87 0,024 Нестоек 0,02 7,23 0,006-0,1 0,059 0,74 1,6 1,5 0,67 0,08 0,09 * Расход хлора 40 см^/мин. В холодной 25% НС1 сплав титана с 15% молибдена в ~ 5 раз устойчивее титана. Легирование титана хромом не повышает его коррозионной стойкости в соляной кислоте. Сплавы титана с 0,1 — 0,2% палладия, или с 35% ниобия, или с 20% молибдена по коррозионной стойкости в 18%-ном растворе соляной кислоты, содержащей хлор, при 90° С не имеют особых преимуществ перед титаном. При этом сплавы, содержащие 35% ниобия или 20% молибдена, показывают меньшую стойкость, чем чистый титан (табл. 2.4). Молибден и вольфрам при температуре ниже 100° С стойки в широком диапазоне концентраций кислоты. При 100—110°С разрушение их протекает с заметной скоростью. 4*
100 Гл. 2. Производство хлористого водорода и соляной кислоты Таблица 2<5 Стойкость неметаллических материалов в соляной кислоте Материал, Антегмит АТМ-1 Арзамит Асбовинил Винипласт Графит, пропитанный лаком этиноль феноло-формальде- гидной смолой фурановой смолой Декоррозит Древесина Каменноугольный пек с каменноугольной смолой Кремнийорганическая смола Покрытия на основе бакелитового лака битумных лаков жидкого наирита жидкого неопрена жидкого тиокола лака этиноль перхлорвиниловых лаков полиэфирной смолы ПН-10 полиэфирных смол мгф-9, nrt-i, ПН-60, ТГМ-3 фурановой смолы ФА фурилового лака ФЛ-1 фуриловой смолы ФЛ-2 эпрксидной смолы ЭД-5 Концентрация НС1, % Любая » <30 <30 Любая » » 35 5 10 37 20 37 [ <ю <37 <37 10 Любая 10 20 <30 <37 Любая » » ■ <30 <28 20 Температура, °С Кипение <120 <100 60 Кипение » » 60 20 20 20 20 20 40 <100 <60 20 80 20 20 20 <60 <90 20 Кипение <90 <90 20 Длительность испытаний, ч — — — 2250 — — 308 w- — | — — 100 — — — — — — — — 1000 1000 1000 — — 1000 Стойкость Стоек » » » » » » » Стойка Относительно стойка Нестойка Стоек Нестоек Стойка Стойки » » » » Нестойки Стойки » Стойки * Нестойки * Стойки * | Относительно стойки Стойки Относительно 1 стойки ** Литература 17 17, 25 30 20 24 24 25 26 17 17 17 36 36 27 17 23 34 33 34 34 | 30 18 27 27 * Данные М. И. Полинского, 3. И. Фрейдиной, '* Данные Н. И. Моисеевой.
Коррозионная активность НС1 101 Продолжение Материал Полиамиды Поливинилиденфторид Полиизобутилен ПСГ Полиметилметакрилат Полипропилен Полистирол Полиэтилен высокого и низкого давления Полуэбонит 1212 на основе НК 1395 на основе изо- i пренового и натурального каучу- ков 1751 на основе трий-бутадиенового каучука Резины на основе кау- чуков бутадиен-стироль- ного бутилкаучука натрий-бутадиенового (кислотоще- лочестойкая) натурального уретанового фторкаучука вайтон А фторкаучука СКФ- 26 —марки ИРП- 1313, ИРП-1287 фторкаучука СКФ- 32 —марка ИРП- 1242 Концентрация HCI, % 10 <37 <37 37 37 <37 37 37 <37 <30 30 30 <10 30 30 <10 20 Любая » » » <10 <37 37 20 20 Температура, °С 20 <150 <60 20 60 110 20 60 50 30 <60 90 <90 20 <90 <90 90 20 <80 110 <70 <60 20 70 135 135 Длительность испытаний, ч — - - — — 168 — 240 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 — — _ — — — 167 600 900 * Стойкость Нестойки Стоек » » Нестоек Стоек » Относительно стоек Стоек Стоек * Относительно стоек * Нестоек * Стоек * » Нестоек * Стоек * Нестоек * Стоек Стойки » Стойка Стойки Нестойки Стойки Нестойки * Стойка * Литература 29 19 17 29 17 17, 27 17 17 27, 28 31 17 32 31 17 32 35 * Данные М. И. Полинского, 3. И. Фрейдиной.
102 Гл. 2. Производство хлористого водорода и соляной кислоты Продолжение Материал Резины на основе кау- чуков хлоропренового ИРП-1025 ИРП-1257 ИРП-1258 хлорсульфирован- ного полиэтилена этиленпропиленово- го Текстолит Фаолит А Фторопласт-3 Фторопласт-4 Эбонит 1213 на основе НК 1394 на основе изо- пренового каучука 1726 на основе НК Андезит, диабаз, диабазовая замазка, кислотоупорные бетон, керамика, стекло, фарфор Асбест антофиллитовый Асбест хризогиловый Кислотоупорная силикатная эмаль Концентрация НС1, % 20 36 20 Любая 20 10 37 37 37 <37 <37 <37 <20 <10 <30 <10 30 30 Любая Любая 38 - <37 Температура, °С 65 70 135 60 135 50 70 90 40 <100 <100 <100 <200 <90 <30 <90 20 <90 70 Кипение » - <100 Длительность испытаний, ч _ _ — _ — _ 670 - 1000 - - 1000 1000 1000 1000 1000 — - 600 Стойкость Стойки Стойка Нестойка * Стойка * Относительно стойка * Стойки Относительно стойки Нестойки Стойки Стоек Стоек * Стоек » Стоек * » У» » Относительно стоек * Стоек Стойки Относительно стоек Нестоек Стойка к Литература 33 31 17 34 < 17 19 17 17 19 31 18 18 18 18, 19 \ * Данные М, И,. Полянского, 3. И. Фрейдиной.
Коррозионная активность НС1 103 Золото стойко в соляной кислоте любой концентрации, однако В присутствии окислителей — азотной кислоты, хлорного железа — оно подвергается значительному разрушению. Тантал практически не разрушается в соляной кислоте. В смесях соляной и азотной кислот тантал по коррозионной стойкости значительно превосходит золото и серебро [12], Цирконий в 20% НС1 стоек до 100°С. Соляная кислота при обычной температуре почти не действует на платину и палладий. Сплавы платины с иридием и рутением обладают значительно большей коррозионной стойкостью в кислоте в присутствии окислителей, чем платина. В табл. 2.5 представлены данные, характеризующие стойкость неметаллических материалов в соляной кислоте. Высокой стойкостью обладают природные кислотоупорные силикатные материалы — андезит, бештаунит. Коррозионная стойкость пластмасс, резин и эбонитов на основе различных каучуков определяется как химической природой полимера, так и характером наполнителя. При повышенной температуре наибольшей стойкостью в соляной кислоте обладают резины на основе хлоропренового и натурального каучука, а также бутилкаучука. Резины на основе фтор- каучуков по стойкости в соляной кислоте при температуре до 135° С имеют некоторое преимущество перед хлоропреиовыми резинами. Высокой стойкостью в соляной кислоте обладает графит, пропитанный феноло-формальдегидной или фурановой смолами, а также лаком этиноль [13]. ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРИСТОГО ВОДОРОДА И СОЛЯНОЙ КИСЛОТЫ В промышленности хлористый водород получают преимущественно прямым синтезом или извлечением из побочных продуктов (абгазов) в процессах хлорирования или дегидрохлорирования органических соединений. Соляную кислоту получают путем абсорбции хлористого водорода водой. Синтез хлористого водорода Хлористый водород получают путем непосредственного взаимодействия хлора и водорода по реакции: Н2 + С12 —> 2НС1 + 44 ккал Синтез осуществляют при избытке водорода (5—10%), что позволяет полностью использовать хлор, являющийся более ценным
104 Гл. 2. Производство хлористого водорода и соляной кислоты продуктом и вместе с тем получать незагрязненный хлором хлористый водород. Принципиальная схема производства хлористого водорода прямым синтезов представлена на рис. 2.1. Вода В атмосферу НС1 ч „га |С12 Вода 31-32% ная соляная JL кислота VL. Рис. 2.1. Принципиальная схема производства синтетического хлористого водорода и соляной кислоты: i —печь; 2, 4 — холодильники; 3 — абсорбционная колонна; 5—емкость-хранилище соляной кислоты; 6 — промывная колонна; 7—нейтрализатор. НС1 Рис. 2.2. Печь синтеза хлористого водорода: 1 — корпус печи; 2— горелка; 3 — запальный люк; 4 — смотровой штуцер; 5 - предохранительная крышка. Реакция протекает в печи синтеза — стальном двухконусном аппарате (рис. 2.2). В реакционной зоне, т. е. в зоне горения хлора в водороде, температура достигает 2000—2400° С, однако стенки аппарата не нагреваются выше 400° С благодаря воздушному охлаждению. Хлористый водород, смешанный с водородом, выходит из печи с температурой 450—400° С, охлаждается в холодильнике 2 до 250—180° С и далее поступает в адиабатическую колонну абсорбции 5, орошаемую водой. Вытекающий из нижней части колонны 81—32% раствор соляной кислоты с температурой 60—70° С охла-
Технология получения НС1 105 ждается в холодильнике 4 до 40° С и далее попадает в емкость- хранилище готовой продукции 5. Паро-газовую смесь, содержащую до 1—1,5 объемн.% НС1, из верхней части колонны отводят в промывную колонну 6, орошаемую водой. Стекающую из промывной колонны кислую воду перед спуском в канализацию нейтрализуют известняком в нейтрализаторе 7. В табл. 2.6 представлены результаты обследования оборудования в производстве соляной кислоты. Из приведенных данных следует, что печи для получения хлористого водорода . непосредственным синтезом из хлора и водорода можно изготовлять как из обычной углеродистой стали с внутренним вкладышем из графита, пропитанного феноло-фор- мальдегидной смолой, так и из хромоникелевой стали Х18Н10Т без дополнительной защиты. Печи с графитовым вкладышем охлаждаются водой, поэтому, несмотря на высокую температуру в печи, стенки аппарата не нагреваются выше 160—170° С. В производстве соляной кислоты в основном используется аппаратура из неметаллических материалов, в частности абсорбционные колонны из фаолита А и графитовые теплообменники. Правильно смонтированные фаолитовые абсорбционные колонны можно эксплуатировать без ремонта 5—6 лет. Хорошо зарекомендовали себя в эксплуатации холодильники и бессальниковые насосы, выполненные из графита, пропитанного феноло-формальдегидной смолой. Эту аппаратуру можно применять в интервале температур от —50 до 160° С. Для транспортировки растворов соляной кислоты, нагретых до 60° С, наиболее пригодны трубопроводы из фаолита, фарфора или антегмита АТМ-1. В качестве уплотняющего материала в производстве соляной кислоты широко применяется кислотощелочестойкая резина (ГОСТ 7338—55) на основе натрий-бутадиенового каучука. Представленный в табл. 2.6 перечень рекомендуемых конструкционных и защитных материалов для оборудования производства хлористого водорода и соляной кислоты составлен на основании обобщения многолетнего опыта работы цехов. Извлечение хлористого водорода из абгазов Абгазный хлористый водород содержит примеси различных органических продуктов, от характера которых зависит способ очистки. Аппаратура перечислена в табл. 2.7. Для очистки от водорастворимых органических продуктов абгазный хлористый водород поступает в промывную колонну, куда противотоком подается 42% соляная кислота, абсорбирующая
106 Гл. 2. Производство хлористого водорода и соляной кислоты Результаты коррозионного обследования оборудования рекомендуемые конструкционные на рис. 2.1 1 2 3 4 5 6 Аппараты, оборудование Печь синтеза хлористого водорода Холодильники для охлаждения хлористого водорода Абсорбционная колонна для получения соляной кислоты Холодильник для охлаждения соляной кислоты Емкость для сбора соляной кислоты Промывная колонна для полного улавливания хлористого водорода Насосы центробежные Трубопроводы Среда Н2 55 объ- емн. %; С12 45 объемн. %; НС1 (газ) НС1 (газ) 20-30%-ная соляная кислота 31%-ная соляная кислота То же 0,5%-ная соляная кислота Соляная кислота любой концентрации НС1 (газ) Соляная кислота любой концентрации Температура, °С 450-500 (Л*зб = = 0,7 ат) На входе 250-300, на выходе 180-200 <110 60-70 20-30 40-50 20-40 250-300 <60 Конструкционные материалы и способы защиты Углеродистая сталь (толщина 8 мм). Нижний конус футерован в два слоя диабазовыми плитками на диабазовой замазке Сталь Х18Н10Т Корпус — углеродистая сталь, вкладыш — графит, пропитанный феноло- форм альдегидной смолой Графит, пропитанный феноло-формальде- гидной смолой Фаолит А Графит, пропитанный феноло-формальде- гидной смолой Углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке по подслою из полуэбонита 1751 Фаолит А Фарфор Антегмит АТМ-1 Углеродистая сталь Стекло, фарфор, фаолит
Технология получения HCl 10? в производстве соляной кислоты и хлористого водорода; материалы и способы защиты Таблица 2.6 Срок службы к моменту обследования, годы Результаты обследования \ Рекомендуемые материалы и способы защиты 1,5 2 (без ремонта) 5 (без ремонта) 8 (без ремонта) 6-7 2 (без ремонта) 8-10 (без ремонта) 4-5 Нижний конус прогорает через 3— 4 месяца. Полная замена печи производится через 1,5 года Ремонт нижнего конуса производится раз в 1,5—2 года; полная замена печи через 6 лет Состояние удовлетворительное В верхней камере (на входе) разрушаются вследствие разложен ния феноло-формальдегидной смолы Замена производится через 5 лет Состояние удовлетворительное То же Механическое разрушение рабочих колес Состояние удовлетворительное Коррозия равномерная Сталь Х18Н10Т или же (для получения реактивной соляной кислоты) корпус из углеродистой стали со вкладышем из графита, пропитанного феноло-формальдегидной смолой Графит, пропитанный феноло- формальдегидной смолой Фаолит А Графит, пропитанный феноло- формальдегидной смолой Углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке по подслою из полуэбонита 1751 Фаолит А Графит, пропитанный феноло- формальдегидной смолой, или антегмит АТМ-1 Углеродистая сталь Фаолит А, антегмит фарфор АТМ-1,
108 Гл. 2. Производство хлористого водорода и соляной кислоты Результаты коррозионного обследования оборудования рекомендуемые конструкционные Аппараты, оборудование Температура, Конструкционные материалы и способы защиты Холодильник-абсорбер для получения 40%- ной соляной кислоты Колонна для отмывки абгазного хлористого водорода от водорастворимых примесей Колонна для отпаривания водорастворимых органических примесей Кипятильник для отпаривания соляной кислоты Абсорбционная колонна для абсорбции хлористого водорода водой Теплообменник для подогрева соляной кислоты Колонна десорбции хлористого водорода Кипятильник — для отпаривания хлористого водорода 40%-ная соляная кислота; НС1 (газ), содержащий 0,8% органических примесей То же 32%-ная соляная кислота, НС1 (газ); органические примеси Абгазная соляная кислота (32-40%) Абгазная соляная кислота (32%) 20-32%-ная соляная кислота 32%-ная соляная кислота; паро-газовая смесь, содержащая 80—90 объемн. % НС1 20%-ная соляная кислота; НС1 (газ) 60-70 87-95 60-70 80-120 (^изб < 1 ат) 105-120 (/>изб < 1 ат) 125-130 (Ризб < 1 ат) Графит, пропитанный феноло-формальде- гидной смолой Углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке по подслою из полиизо- бутилена ПС Г То же Графит, пропитанный феноло-формальде- гидной смолой Фаолит А Графит, пропитанный феноло-формальде- гидной смолой Углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке по подслою из полуэбонита 1751 Графит, пропитанный феноло-формальде- гидной смолой То же
Технология получения НС1 109 Таблица 2,7 в цехах очистки и концентрирования абгазного хлористого водорода; материалы и способы защиты Срок службы к моменту обследования, годы Результаты обследования Рекомендуемые материалы и Способы защиты 2 (без ремонта) 2 (без ремонта) 2 (без ремонта) 2 (без ремонта) 2 (без ремонта) 1-1,5 (без ремонта) 4 (без ремонта) Состояние удовлетворительное В отдельных блоках наблюдается вымывание смолы из пор графита. Блоки подвергаются дополнительной пропитке один раз в год Состояние футеровки удовлетворительное Состояние удовлетворительное Наблюдается вьшывание смолы из пор графита. Блоки подвергаются дополнительной пропитке 2 раза в год. Нарушается герметичность соединений блоков вследствие потери эластичности резиновых прокладок Графит, пропитанный феноло- формальдегидной смолой Углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке по подслою из полиизобутилена ПС Г То же Графит, пропитанный феноло- формальдегидной смолой Фаолит А Графит, пропитанный феноло- формальдегидной смолой Углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке по подслою из полуэбонита 1751 или графит, пропитанный фено- ло-формальдегидной смолой Графит, пропитанный феноло- формальдегидной смолой
110 Гл. 2. Производство хлористого водорода и соляной кислоты Аппараты, оборудование Холодильники для охлаждения хлористого водорода Насосы центробежные Трубопроводы Среда 40%-ная соляная кислота; НС1 (газ) Соляная кис- ! лота любой концентрации Соляная кислота любой концентрации; НС1 (газ) влажный Температура, °С От 105 до -15 (^изб < 1 ат) 20-40 <120 Конструкционные материалы и способы защиты Графит, пропитанный феноло-форм альдегидной смолой Фарфор Антегмит АТМ-1 Стекло, фарфор Графит, пропитанный феноло-формальде- гидной смолой органические продукты. Очищенный хлористый водород, содержащий не более 0,008% примесей, направляется в холодильник-абсорбер, где происходит донасыщение 31—32% соляной кислоты до 42%-ной концентрации. Далее хлористый водород поступает в адиабатическую абсорбционную колонну, орошаемую азеотроп- ной смесмо соляная кислота — вода (20% НС1). Полученную там 31—32% соляную кислоту используют в различных отраслях народного хозяйства, в частности для получения высококонцентрированного хлористого водорода. 40%-ный раствор соляной кислоты, загрязненный органическими продуктами, из колонны промывки поступает в кипятильник, где из нее отпаривают хлористый водород до достижения концентрации 27%. Такую соляную кислоту выпускают в продажу как продукт второго сорта. Хлористый водород, содержащий водонерастворимые органические примеси, поступает в абсорбционную колонну, орошаемую водой. Вытекающая из колонны 31—32% абгазная соляная кислота, нагретая до 70° С, направляется в колонцу для отпаривания, снабженную выносным кипятильником. Там отпаривается 1,5— 2% НС1, вместе с которым увлекаются пары водонерастворимых органических веществ. Чистую соляную кислоту из колонны сливают в емкость готовой продукции или направляют на десорбцию с целью получения высококонцентрированного хлористого водорода. Данные табл. 2.7 показывают, что наилучшим конструкционным материалом для холодильника-абсорбера и кипятильника
Технология получения НС1 111 Продолжение Срок службы к моменту обследования, годы 3 1 2 (без | ремонта) 4 (без ремонта) Результаты обследования Наблюдается разрушение смолы в порах графита. Блоки подвергаются дополнительной пропитке 1 раз в 2—3 года Механическое разрушение рабочих колес Состояние удовлетворительное Рекомендуемые материалы и способы защиты Графит, пропитанный феноло- формальдегидной смолой Графит, пропитанный феноло- формальдегидной смолой или антегмит АТМ-1 Графит, пропитанный феноло- формальдегидной смолой или фторопласт-4 в броне является графит, пропитанный феноло-формальдегидной смолой. Для абсорбции примесей органических веществ, содержащихся в абгазном хлористом водороде, пригодны колонны из графита, пропитанного феноло-формальдегидной смолой, или из фаолита А, а также стальные, футерованные кислотоупорным кирпичом или диабазовыми плитками на диабазовой замазке по подслою из по- лиизобутилена ПСГ. Высококонцентрированный хлористый водород (99,9 объемн. % НО) получают путем десорбции (отпаривания) его из соляной кислоты. Для этого 31—32%, соляную кислоту, подогретую до 80° С в теплообменнике, направляют в колонну десорбции, также снабженную выносным кипятильником, и там отпаривают хлористый водород. По выходе из десорбера он охлаждается в холодильниках, после чего поступает к потребителю. Несмотря на простоту технологии, промышленное производство высококонцентрированного хлористого водорода длительное время задерживалось из-за отсутствия коррозионностойких материалов для оборудования. Только после освоения производства оборудования из графита, пропитанного органическими смолами, стало возможным использование этого метода. В качестве прокладочных материалов в отделении концентрирования хлористого водорода, как показала практика, наиболее целесообразно применять резину ИРП-1258 на основе хлоропре- нового каучука. При непрерывной работе установки такие прокладки служат около года.
112 Гл. 2. Производство хлористого водорода и соляной кислоты Л Для транспортировки соляной кислоты, нагретой до 130° С, наиболее приемлемы трубопроводы из графита, пропитанного фе- ноло-формальдегидной смолой, а также из фторопласта-4 в стальной броне. ЛИТЕРАТУРА 1. Ф. Т о д т, Коррозия и защита от коррозии, Изд. «Химия», 1966. 2. Коррозия металлов, Под ред. В. В. Скорчелетти, т. I, Госхимиздат, 1952. 3. Коррозия металлов, Под ред. В. В. Скорчелетти, т. II, Госхимиздат, 1952. 4. В. П. Батраков, Коррозия конструкционных материалов в агрессивных средах, Оборонгиз, 1952. 5. Г. Ф р е й т а г, Материалы для изготовления химической аппаратуры, Госхимиздат, 1934. 6. F. R i 11 e r, Korrosiontabellen metalischer Werkstoffe, Wien, 1944. 7. И. Я. Клинов, Коррозия химической аппаратуры и коррозионностойкие материалы, Госхимиздат, 1950. 8. Ф. А. Орлова, Т. А. Туманова, сб. «Титан и его сплавы», вып. 10, АН СССР, 1963, стр. 179. 9. В. А. Стрункин, Э. Н. Порет и др., Защита металлов, 5, 265 (1969). 10. Н. Д. Томашов, Г. П. Чернова, Пассивность и защита металлов от коррозии, Изд. «Наука», 1965. 11. Н. Д. Томашов, Р. М. Альтовский, Коррозия и защита титана, Маш- гиз, 1963. 12. А. Е. Романушкина, К. К. Полякова, Хим. пром., 6, 535 (1959). 13. М. Е. Позин, Технология минеральных солей, Госхимиздат, 1961. 14. Е. R a b a 1 d, Corrosion Guide, Amsterdam, 1968. Д5. В. Н. Дятлова, Коррозионная стойкость металлов и сплавов, Справочник, Изд. «Машиностроение», 1964. 16. Deqhema-Werkstoff-Tabelle, Deutsche Geselschaft fur chemisches Apparatewesen, Frankfurt/M, Lief. 4, 1955—1956. 17. Г. Я. Воробьева, Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств, Изд. «Химия», 1967. 18. Коррозионная и химическая стойкость материалов. Справочник, Под ред. Н. А. Доллежаля, Машгиз, 1954. 19- J. М е 11 а п, Corrosion Resistant Materials Handbook, New Jersey, 1966. 20. И. А. Бакланов, Г. З. В а ш и н, Химическое оборудование из винипласта, Госхимиздат, 1956. 21. И, В. Бирюков, Технология гуммирования химической аппаратуры, Изд. «Химия», 1967. 22. Г. Л. Шварц, А. П. Акшенцева, Таблицы коррозионной стойкости титана и его сплавов в различных агрессивных средах, НИИХИММАШ, ОНТИ, 1961. 23. В. П. Баранник, Краткий справочник по коррозии, Госхимиздат, 1953. 24. В. Н. Крылов, Ю. Н. В и л ь к, Углеграфитовые материалы и их применение в химической промышленности, Изд. «Химия», 1965. 25. В. К. Смирнов, Е. С. В о в ш и н а, Пропитанный графит и его применение в химической промышленности, Госхимиздат, 1959. 26. Л. В. П е в з н е р, Исследования в области термореактивных пластмасс, Госхимиздат, 1959. 27. И. Я. Клинов, А. Н. Левин, Пластмассы в химическом машиностроении, Машгиз,. 1963. 28. В. С. Щифрина, Н. Н. Самосатский, Полиэтилен, Госхимиздат, 1961. 29. Б. Д о л е ж е л, Коррозия пластических материалов и резин, Изд. «Химия». 1964,
Литература 113 30. И. М. Д о л г о п о л ь с к и й и др., Лак этиноль, Госхимиздат, 1963. 3L В. М. Макаров и др., Гуммированные и биметаллические машины и аппараты химических производств, Машгиз, 1963. 32. Химическая стойкость резин и эбонитов в агрессивных средах, ЦНИИТЭнеф- техим, 1967. 33. Н. Л. Кет тон, Неопрены, Госхимиздат, 1958. 34. А. Л. Л а б у т и н, Каучуки в антикоррозионной технике, Госхимиздат, 1962. 35. Ф. А. Галил-Оглы, А. С. Новиков, 3. Н. Н у д е л ь м а н, Фторкаучуки и резины на их основе, Изд. «Химия», 1966. 36. П. Н. Григорьев, И. М. Д о р о н е н к о в, Химически стойкие полы, Госхимиздат, 1951. 37. Т. А. Туманова, В. В. Андреева, Сб. «Новые исследования титановых сплавов», Изд. «Наука», 1965, стр. 125. 38. Б. А. Г а л и ц к и й и др., Титан и его сплавы в химическом машиностроении, 4 Изд. «Машиностроение», 1968. 39. Коррозионностойкие металлы и сплавы, НИИТЭХим, 1968.
Глава третья ПРОИЗВОДСТВО ХЛОРНОГО ЖЕЛЕЗА Безводное хлорное железо FeCl3 — твердое кристаллическое вещество темно-бурого цвета, очень гигроскопично. Кристаллы на воздухе постепенно расплываются в бесформенную массу, поэтому хлорное железо хранят обычно в герметично закрываемой таре. Хлорное железо хорошо растворяется в воде. Максимальная растворимость его при 20° С составляет 91,9 г на 100 г воды, а при 100° С —535,7 г. В воде хлорное железо легко гидролизуется с образованием соляной кислоты FeCl3 + 3H20 ^z± Fe(OH)3 + 3HCl вследствие этого влажная соль и водные растворы весьма агрессивны по отношению к большинству металлов и сплавов (табл. 3.1). В растворах, содержащих более 5% FeCl3, хромистые и хромоникелевые стали уже при комнатной температуре подвергаются интенсивной точечно-язвенной коррозии. При испытании под напряжением хромистые, хромоникелевые и хромоникелемолибденовые стали подвергаются коррозионному растрескиванию. Л1едь и ее сплавы стойки при 20° С лишь в очень разбавленных растворах [1]; алюминий, свинец, магний и многие другие цветные металлы весьма интенсивно разрушаются при комнатной температуре даже в разбавленных растворах. С ростом концентрации и температуры растворов скорость коррозии металлов и сплавов резко увеличивается. Как следует из табл. 3.1, коррозионностойкими материалами в растворах хлорного железа являются лишь тантал, титан и его сплавы. При температуре не более 50° С удовлетворительно стоек хас- теллой С. Неметаллические конструкционные и защитные материалы, обычно применяемые в химическом аппаратостроении,
Производство хлорного железа 115 Таблица 3.1 Коррозионная стойкость металлов и сплавов в растворах хлорного железа - .—. — Металл или сплав Алюминий Алюминиевокремнистые сплавы Алюминиевомагниево- марганцовистые сплавы Алюминиевомедный сплав (Си 7—9%) Бронзы алюминиевые Бронзы оловянистые Бронза оловянноцинко- вая (Sn 8%, Zn 4%) Вольфрам Золото Латуни Магний Магниевоалюминиевый сплав (А1 2—8%) Медь Медноникелевый сплав (Ni 30%) Молибден Никель Никелекремнистый сплав (Si 8,5—10%; Fe 2%; Мп< 1,2%) Никелемедный сплав типа НМЖМц 28-2,5-1,5 (монель) Никелемолибденовые сплавь; типа Н70М27Ф (ха- стеллой В) хастеллой С Концентрация раствора, % 20 20 20 20 <48 <48 FeCl3 1,0; НС1 1,0 Любая Солянокислые растворы Разбавл. Конц. Растворы » <48 Растворы 50 5 Растворы ! 5 30 30 5 FeCl3 5,0; НС1 1-5 10 10 FeCl3 10; НС1 10 45 45 Температура, °G Любая » » » 20 20 20 — 20-30 20 20 20 20- 20 20 20 20 20 20 20 Кипение 20-30 20 20 65 70 30 65 Длительность испытания, ч — — — — — — .— — — — — — — — — — — — — — — — — — — Скорость коррозии, мм/год 8,7 > ю > ю -24 >3 >з 4,9 Нестоек Относительно стойко <0,1 >з >з >з >з >з >з >Ю х >з / >з <0,1 >400 0,007 0,007 0,007 0,17 5,2 0,24 1,2 Литература 1, 2 3 3 3 1, 5 1, 5 1 4 4 1 1 1 1 1,5, 14 1 4, 7 3 1 1, 5 7 7
116 Гл. 3. Производство хлорного железа Продолжение Металл или сплав Никелехромистые сплавы ХН78Т (нихром) Ni 80%, Сг 13%, Fe 7% Ниобий Олово Осмий Палладий Палладиевозолотые сплавы Аи 10% Аи 20% Палладиевоплатиновые сплавы Pt 10% Pt 30% Платина Родий Рутений Свинец Свинец оловянистый (Sn 8—40%) Серебро Серебряноплатиновый сплав Сталь углеродистая * Сталь никелевая (Ni ^ <35%) Стали хромистые 0X13, 1X13, Х17, 0Х17Т, Х25Т, Х28 Концентрация раствора, % Сухая соль Увлажненная соль 10 10 Растворы » 100 el л 100 el л 100 е/л 100 е/л 100 е/л <48 Растворы » » <48 <48 Растворы <48 Растворы <48 Сухая соль » » Влажная соль <48 Любая 5-75 Температура, °С 320-340 320-340 20-30 25 20 100 20 20 20 20 20 20 200 20 20-100 20 100 20 20 Горячие >50 20 320-340 320-340 20 20 20 Длительность испытания, ч 6 6 1152 864 — —. 20 340 20 340 20 340 20 340 20 340 — — — ~ — — — — — — — 6 6 — — — Скорость коррозии, мм/год 0,17-0,71 * 3,2-3,7* 30 < 0,001 >з >.з 0,9 8,1 0,8 0,5 0,1 <0,1 Нестойка Стоек >з <1 >з >з < 1 Нестоек >з <0,1 12** 146-168** >з См. 3* >103* Литература 4 7 3 4 4 4 4 4 4 5 4 4 4,5 5 5 1 1, 5 16 1, 5 5 1 6 * Данные Е. Н. Пугацевича* '* Коррозия равномернаяв * Язвенная коррозия^
Производство хлорного железа 11? Продолжение Металл или сплав Стали хромоникелевые типа Х18Н9, Х18Н10Т Х20Н20 (Si 0,5%) Х21Н5Т Стали хромоникелекрем- нистые Х18Н9СЗ v Х20Н20С2 Х20Н20СЗ Х20Н20С4 Сталь хромоникелемар- ганцовистая Х14Г14НЗТ Стали хромоникелемо- либденовые типа Х17Н13М2Т Карпентер-20 (Сг 20%, Ni 28%, Mo 3%, Си 3%, Si 1,0%) Тантал Титан Концентрация раствора, % FeCl3 5-30; НС1 3,6 Сухая соль Увлажненная соль 1,0 5-75 FeCl3-6H2O10%; НС1 18,3 г/л Сухая соль <48 50 FeCl3-6H2O10%; НС1 18,3 г/л То же » 5-75 Увлажненная соль 10 10 30-75 1,0 1,0 2,5 2,5 5 10 5-30 <48 1-5 10 10 Температура, °С 100 20-30 120-150 20 20 20 30 20 50 20 20 20 20 120-150 30 66 20 35-60 100 35-60 100 35-60 35-60 Кипение 20-100 30-100 35 Кипение Длительность испытания, ч —" — 700 — — 120 — — — 120 120 120 70 — — — 144 144 144 144 144 144 — — — — — Скорость коррозии, мм/год >20* <1 >20* <1 ** >10 • 0,63 3* <1 >з >ю 0,683* 0,37 3* 0,83 3* >104* >205* 0,16б* 7,3 6* 3-Ю6* 0,03-0,09 6* 0,86* 0,09-2,1 6* 14 6* 1,3-4,5 6* 3,4 6* <0,013 Стоек <0,01 < 0,001 Стоек Литература 7 5 5 6 10 1 5 3 10 10 10 6 3,^6 7 4, 15 7, 8 8 7 ** Коррозия равномерная. s* Язвенная коррозия; под напряжением — коррозионное растрескивание [3, 9]. шхп 11еРеД испытанием образцы нагревали до 1080° С, выдерживали 15 мин при этой температуре и затем охлаждали в воде. Наблюдается точечная коррозия, ft<0,2 мм. ** Язвенная коррозия, зии Данные Е- н- Пугацевича^ Коррозия равномерная, разрушение усиливается при эро« ь* Точечная коррозия.
118 Гл. 3. Производство хлорного железа Продолжение Металл или сплав Титан (проб.) Титановые сплавы ВТ5 ВТЗ-1, ВТ5-1, ВТ6, ОТ4 с вольфрамом (W 5—10%) с железом (Fe 5— 15%) с кремнием (Si 0,5— 1,5%) с марганцем (Мп 4—8%) с медью (Си 4— 8%) с молибденом Мо 5% Мо 30% с оловом (Sn 5— 15%) с серебром (Ag 4,8%) с хромом (Сг 5— 15%) с цирконием (Zr 5— 50%) Концентрация раствора, % 15 10-15 20 30 50 FeCl3 5-15; НС1 3.6 FeCl3 30; НС1 3,6 FeCl3 5-30; HC1 7,2 FeCl3 5-20; HC1 10,8 40 40 40 30 30 30 5-30 30 30 FeCl3 5-30; HC1 3,6 FeCl3 5-30; HC1 7,2 FeCl3 15-30; j HC1 10,8 40 30 30 30 FeCl3 5,0; HC1 3,6 FeCl3 15,0; HC1 3,6 FeCl3 30,0; HC1 3,6 Температура, °G 20 60-100 Кипение » 150 <100 <100 20 20 95 95 95 Кипение » * 60- кипение Кипение » 20 20 20 Кипение .» » » 100 100 100 Длительность испытания, ч — —' — — — — — — 120 120 120 — — — — — — — — — — — _ — — — _. 1 Скорость коррозии, мм/год 0,015 <0,01 0,012 <0,019 Стоек < 0,015 < 0,023 0,009-0,018 0,075-0,086 0,004 0,001-0,005 < 0,001 <0,01 <0,019 0,019-0,19 0,001-0,019 <0,019 <0,01 , 0,083-0,21 0,035-0,38 0,046-3,7 0,02 | 0,019-0,194 <0,019 0,019-0,19 0,098-0,078 0,078-0,15 0,19 Литература 7 8 7 7 7 7 7 7 7 17 17 17 7 7 7 7, 17 7 7 7 7 7 7 7 1 7 7 7 7 7
Производство хлорного железа ' 119 Продолжение Металл или сплав Цинк Цирконий * Чугун серый Чугун кремнистый (Si 14-17%) Чугун кремнемолибде- новый (Si 14—16%, Mo 2,5—3,0%) Чугун хромистый (Сг 40-60%) Чугун хромомолибдено- вый (Сг 30%, Мо 2,4%) Концентрация раствора, % <48 1 2,5 5,0 2,5 10 10 20 20 FeCl3 5; НС1 3,6 FeCl3 15; НС1 3,6 FeCl3 30; HC1 3,6 Сухая соль <48 Разбавл. * Насыщ. 50 Любая 30 30 Темпера-. тура, °С 20 35-100 35-60 35-60 100 35-60 100 35 60 100 100 100 20 20 20 85- кипение 85- кипение 50 20 20 20 Длительность испытания, ч 144 144 144 144 144 144 144 144 — — — — — __ — — — _ — — Скорость коррозии, мм/год >з < 0,009 0,008-0,12 0,025-0,017 0,58 0,099-0,133* 3,6 0,69 12* 0,68 1,1 18 <0,1 >з <0,01 <2 <6 >ю <0,1 <0,1 10 Литература 1, 5 7 7 7 5, 1 5 12 12 12 3 13 3 12 * Точечная коррозия. • в большинстве своем обладают хорошей химической стойкостью в растворах хлорного железа как при комнатной, так и при повышенной температуре (табл. 3.2). Многие из них широко исполь- эуются для изготовления и защиты аппаратуры, подвергающейся воздействию этих растворов. Безводное хлорное железо не столь агрессивно, как его растворы. В промышленном масштабе хлорное железо в основном получают путем хлорирования железного лома хлором в аппаратуре из углеродистой стали без антикоррозионной защиты. Во избежание образования хлорида железа (И) FeCb — побочного продукта, — и для уменьшения коррозионного износа
120 Гл. 3. Производство хлорного железа оборудования процесс ведут с тщательным соблюдением технологического режима. Процесс включает стадии хлорирования железного лома, конденсации паров хлорного железа и очистки отходящих газов от пылевидного продукта. Принципиальная схема производства представлена на рис. 3.1. Вода си Вода \П£ * Вода i4 i 1 В колонну для^ J улавливания ч. С12,НС1 ¥ Z2. *)?»»??>. а *tr S2L 8 У77777УЯ 7 1 w.wv; Рис. 3.1. Принципиальная схема производства хлорного железа: / — печь хлорирования железа; 2,3 — конденсаторы паров хлорного железа; 4 —шнековоё выгрузочное приспособление; 5 —пылевая камера; 6 — промывная башня для улавливания пыли хлорного железа водой; 7 — бак для солянокислого раствора хлорного железа; 8 — барабаны для готовой продукции. Хлорирование железного лома производят в стальных шахтных печах при 700—750° С. Реакция сопровождается выделением большого количества тепла: 2Fe + ЗС12 —> 2FeCl3 + 192 ккал Тепло частично отводится водой, циркулирующей в рубашке печи. Охлаждение корпуса печи, с одной стороны, способствует поддержанию температуры в зоне хлорирования не более 750° С и уменьшению скорости образования хлорида железа(II), а с другой, позволяет снизить скорость хлорирования углеродистой стали, из которой изготовлен корпус печи. Осаждаемый на охлажденной поверхности печи толстый плотный слой кристаллов хлорного железа также до некоторой степени защищает печь от воздействия хлора при высокой температуре. Тем не менее срок службы четырех нижних царг, находящихся в зоне хлорирования, при толщине стенок 10—12 мм составляет 3—4 месяца (табл. 3.3). Две верхние царги, расположенные за пределами реакционной зоны?
Производство хлорного железа 121 Таблица 3.2 Стойкость неметаллических материалов в растворах хлорного железа Материал Концентрация раствора, % Температура, °С Стойкость Антегмит АТМ-1 Арзамит-4 и -5 Асбовинил Винипласт Графит, пропитанный феноло- формальдегидной смолой Древесина Покрытия из битумных лаков из полихлорвиниловых лаков на основе полиэфирных смол на основе эпоксидных смол Полиамиды Полиизобутилен ПСГ Полиметилметакрилат Полипропилен Полистирол Полиэтилен Резины на основе каучуков бутилкаучука натурального — марка 829 хлоропренового Фаолит А Фторопласт-3 Фторопласт-4 Збонит 2109 на основе натурального каучука Диабаз литой Диабазовая замазка Кислотоупорная керамика, стекло, фарфор, кислотоупорная силикатная эмаль Любая Конц. <48 Любая <48 <48 <48 <48 Растворы 10 Насыщен. на холоду <48 <48 45 <48 Растворы Насыщен. 25 Любая » Насыщен. Сухая соль Сухая соль, С12 Любая Кипение < 120 20 <60 Кипение 20 <60 <60 <100 93 20 <80 <60 <60 <60 25 65 25 <100 < 100 Кипение 65 700-650 700-650 Повышенная Кипение Стоек Стойки Стоек Стойка Относительно стойки Стойки Стоек » » Стойки Относительно стойка Относительно стойки Стоек Относительно стоек Стоек * Стойка * » Стойки * * Данные авторов.
122 Гл. 8. Производство хлорного железа Результаты коррозионного обследования оборудования № на рис. 3.1 / 2 и 3 4 5 6 7 8 1 Аппараты, оборудование Печь хлорирования железа Конденсаторы паров хлорного железа Шнек (с гребками) Пылевая камера Промывная башня для улавливания пыли хлорного железа водой Бак для приема солянокислых растворов хлорного железа из промывной башни Барабаны для готовой продукции Абсорбционная колонна для улавливания хлора и хлористого водорода из абгазов Насосы для перекачки солянокислых растворов хлорного железа Среда Fe; FeCl3; Cl2 FeCl3; Cl2 FeCI3; Cl2 FeCl3; Cl2 Солянокислый р-р FeCl3, нею, ci2 Разбавл. солянокислые р-ры FeCl3; примесь нею FeCl3 Са(ОН)2 90-5 г/л; Са(СЮ2); СаС12; С12 Разбавл. солянокислый р-р FeCl3 Температура, °С 650-750 (вакуум 220-460 мм рт. ст.) 600-250(2) 250-120(5) (вакуум 230-460 мм рт. ст.) 120-50 40-50 20-40 - 20-30 50-20 30-40 20-30 в производстве хлорного Конструкционные материалы, способы защиты Углеродистая сталь. Толщина стенки 8— 12 мм. Четыре нижние и верхняя цар- ги — без защиты. Пятая футерована в два слоя диабазовыми плитками. Углеродистая сталь. Толщина стенок 10— 12 мм Углеродистая сталь » » Углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками по подслою из резины 2566 Фаолит А Углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками по подслою из резины 2566 Углеродистая сталь. Толщина стенки 2 мм Углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками Сталь Х28 * При составлении таблицы использованы данные И. В. Рискина.
Производство хлорного железа 123 Таблица 3.3 железа; рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты * Зрок службы к моменту обследования, годы Четыре нижние царги — 3 месяца; две верхние — 2 года 2 1 -3 1 >3 (без ремонта) >4 3 — 4 оборота >4 (без ремонта) i Корпус — 1 год,рабочее колесо — 3—4 месяца 1 Результаты обследования Коррозия равномерная, более интенсивная в нижних царгах Коррозия равномерная Гребки заменяют ежемесячно Коррозия равномерная; наиболее интенсивная внизу аппарата. Ремонт производится раз в месяц Частое механическое разрушение футеровки в месте соединения аппарата с газоходом Швы футеровки ремонтируют раз в два года Вследствие коррозии барабаны полностью изнашиваются за 3— 4 оборота Незначительное разрушение швов футеровки Коррозия равномерная Рекомендуемые материалы и способы защиты Углеродистая сталь. Необходимо интенсивное охлаждение стенок Углеродистая сталь » » » » Фаолит А Углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками по подслою из резины 2566 Углеродистая сталь, покрытие лаками на основе феноло- формальдегидной смолы Углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками по подслою из полуэбонита 1751 (предпочтительно) или резины 2566 Титан, фаолит А, углеродистая сталь с покрытием из полуэбонита 1751
ш Гл. 3. Производство хлорного железа на рис. 3.1 Аппараты, оборудование Газоходы для транспортировки хлорного железа и хлора из печи хлорирования в конденсаторы и в пылевую камеру Запорная арматура Среда FeCl3, Cl2 Солянокислые р-ры FeCl3 Температура, °С 650-250 120-50 20-30 Конструкционные материалы, способы защиты , Углеродистая сталь Сталь Х18Н10Т где температура паро-газовой смеси не превышает 650° С, подвергаются значительно меньшему разрушению. Уменьшение интенсивности теплосъема в каком-либо месте корпуса печи, вызванное, например, отложением осадка в нижней части рубашки, влечет за собой резкое увеличение скорости хлорирования металла в этом участке. В результате срок службы аппарата еще более сокращается. Коррозия печи также резко усиливается при попадании внутрь ее воды из охлаждающей рубашки, что иногда случается при появлении в сварных швах трещин или пор. Таким образом, использование углеродистой стали для изготовления шахтных печей хлорирования в настоящее время представляется рациональным мероприятием, пока не найдены коррозионностоикие и доступные материалы. Лабораторные испытания показали, что для изготовления царг, находящихся в зоне хлорирования, пригоден никелехромо- вый сплав ХН78Т, известный также как нихром. В сухом и влажном хлоре при 320—340° С (примерная температура корпуса печи в зоне хлорирования) сплав ХН78Т не подвергается существенному коррозионному разрушению *. Скорость коррозии сплава ХН78Т в хлоре при 250—400° С составляет не более 0,125 мм/год. Углеродистая сталь разрушается при этих условиях со скоростью, значительно превышающей 290 мм/год**. Скорость коррозии сплава ХН78Т в хлорном железе, не содержащем влаги, * Данные Е. Н. Пугацевича. ** Данные Я. В. Матлиса, 3. И. Ладожиной,
Производство хлорного железа 125 Продолжение Срок службы к моменту обследования, годы s 1 2 2 Результаты обследования Коррозия равномерная Рекомендуемые материалы и способы защиты Углеродистая сталь Сталь Х18Н10Т или углеродистая сталь либо чугун с покрытием из полуэбонита 1751, полиэтилена или фто- ропласта-4 не превышает 0,7 мм/год; в присутствии влаги она составляет 3,7 мм/год. В то же время углеродистая сталь в сухом и влажном хлорном железе при 320—340° С корродирует соответственно со скоростью 12,3 и 14,5 мм/год. Полученные данные позволяют рекомендовать сплав ХН78Т для опытно-промышленных испытаний. Образующиеся в печи хлорирования 1 пары хлорного железа конденсируются в двух последовательно расположенных стальных поверхностных конденсаторах 2 и <?, связанных между собой шне- ковым выгрузочным приспособлением 4, являющимся одновременно и газоходом между конденсаторами (рис. 3.1). Благодаря охлаждению корпусов конденсаторов водой, поступающей в рубашки, температура паро-газовой смеси в первом конденсаторе понижается до 250° С, во втором —до 120° С. Охлаждаемая поверхность конденсаторов в процессе эксплуатации обрастает (как и в печах) толстым слоем хлорного железа, защищающим до некоторой степени металл от коррозионного воздействия хлора. Конденсаторы со стенками толщиной 10—12 мм служат около двух лет. Наибольшему разрушению подвергаются сварные швы, особенно в люках, которые приходится ремонтировать ежемесячно. Коррозионное разрушение аппаратов происходит в основном при попадании влаги из воздуха через люки во время разгрузки, а также в процессе промывания аппаратов водой. Значительному разрушению подвергаются также разгрузочные шнеки. Гребки в шнеках заменяют ежемесячно. Быстрый износ их обусловлен одновременным коррозионным и значительным эрозионным действием хлорного железа. Последнее подтверждается
Литература 127 3. В. Н. Дятлова, Коррозионная стойкость металлов и сплавов. Справочник, Изд. «Машиностроение», 1964. 4. Коррозия металлов, Под ред. В. В. Скорчеллетти, т. I, Госхимиздат, 1952. 5. Г. Я- Воробьева, Коррозионная стойкость металлов в агрессивных средах химических производств, Изд. «Химия», 1967. 6. Д. Г. Т у ф а н о в, Коррозионная стойкость нержавеющих сталей. Справочник, Изд. «Металлургия», 1964. 7. В. В. Андреева, В. И. К а з а р и н, Новые конструкционные химически стойкие металлические материалы, Госхимиздат, 1961. 8. Н. J. Roc ha, Eisen u. Stahl, 60, 730 (1940). 9. M. Pauillard, Corrosion et Anticorrosion, 11, № 7—8, 246 (1963). 10 С. М. Новощекова, А. А. Бабаков, В. М. К н я ж е в а, Защита метал- ' лов, 4, № 6, 665 (1968). 11. L. Golden, I. Lane, W. Acherman, Ind. Eng. Chem., 44, № 8, 1930 (1952). 12. В. П. Баранник, Краткий справочник по коррозии, Госхимиздат, 1953. 13. Ф. Ф. Химушин, Нержавеющие кислотоупорные и жароупорные стали, ГОНТИ, 1948. 14. A. W. Тг а су, Chem. Eng., 22, № 2, 152 (1962). 15. Г. У л и г, Коррозия металлов, Изд. «Металлургия», 1969. 16. В. В. Романов, Коррозионное растрескивание металлов, Машгиз, 1960. 17. Г. Л. Шварц, А. П. А к ш е н ц е в а, Таблицы коррозионной стойкости титана, НИИХИММАЩ, ОНТИ, 1961. 18. Коррозионная и химическая стойкость материалов. Справочник, Под ред. Н. А. Доллежаля, Машгиз, 1954. 19. Углеграфитовые материалы и их применение в аппаратостроении, сб. № 5, Профиздат, 1958, стр. 79. 20. Е. И. Анненков, Хим. пром., № 15, 23 (1941).
Глава четвертая ПРОИЗВОДСТВО ХЛОРИДА КАЛЬЦИЯ Хлорид кальция СаСЬ — твердое кристаллическое вещество белого цвета, сильно гигроскопично. Поглощая водяные пары, он сначала образует твердые гидраты, а затем расплывается в бесформенную массу. Максимальная растворимость в воде при 20° С составляет 42,4%, при 100°С — 61,4%. В воде хлорид кальция частично гидролизуется с образованием соляной кислоты и гидроокиси кальция. Для растворов средних концентраций рН = 4,5 ~- 4-5,0. Чистые растворы хлорида кальция при 20° С мало агрессивны по отношению к большинству металлических материалов, но в присутствии кислорода и других примесей многие металлы и сплавы в горячих растворах подвергаются интенсивному коррозионному разрушению (табл. 4.1). Углеродистая сталь и серый чугун в горячих аэрированных растворах подвергаются весьма значительной равномерной коррозии. В 62%-ном растворе при 154° С скорость коррозии углеродистой стали превышает 2 мм/год. Хромоникелевые и хромоникелемолибденовые стали в горячих аэрированных растворах хлорида кальция, проявляют склонность к точечно-язвенной коррозии, а под напряжением—и к коррозионному растрескиванию. Алюминий и его сплавы в этих растворах также склонны к точечно-язвенной коррозии. Интенсивность язвенного разрушения алюминия возрастает по мере увеличения содержания в нем примесей. Высокой стойкостью в аэрированных горячих растворах обладают тантал, ниобий, титан, титанопалладиевый сплав (0,2% Pd) (табл. 4.1). В нейтральных и слабощелочных аэрированных горячих растворах стойки также никель, никелемедный сплав НМЖМц 28-2,5-1,5 и никелехромовый сплав ХН78Т. Стойкость их повы-
Получение СаС1<Г из дистиллерной жидкости содового пр-ва 129 шается по мере уменьшения содержания в растворе кислорода [12]. При кипении расплавленного 62—73% СаС12 никель и его сплавы разрушаются со значительной скоростью. Титан и цирконий в этих условиях подвергаются весьма интенсивной точечно- язвенной коррозии. Хлорид кальция является сырьем для производства металлического кальция; он широко используется также как осушитель для газов и жидкостей. Растворы его применяются в качестве хладагента в холодильных установках, а также в строительном деле. Хлорид кальция в основном получают как побочный продукт в производстве соды аммиачным способом, а также в производстве хлората калия известковым способом. В значительных количествах его производят путем обработки известняка соляной кислотой. Технология этих процессов подробно освещена в литературе [13]. ПОЛУЧЕНИЕ ХЛОРИДА КАЛЬЦИЯ ИЗ ДИСТИЛЛЕРНОЙ ЖИДКОСТИ СОДОВОГО ПРОИЗВОДСТВА Так называемая дистиллерная жидкость получается в производстве соды аммиачным способом при регенерации аммиака: 2NH4C1 + Са(ОН)2 —> СаС12 + 2Н20 + 2NH3 Она содержит (в г/л): СаС12 90—100, NaCl 60—70, CaS203 0,1—0,3, CaS04 1,5—2,0, Ca(OH)2 1,0—1,6, NH4C1 0,1—8,0 и растворенный кислород. Для получения товарного хлорида кальция дистиллерную жидкость сначала отделяют от механических взвесей, затем подвергают обработке хлоридом бария для удаления сульфат-ионов в виде трудно растворимой соли BaS04. Очищенную и отстоявшуюся жидкость далее упаривают до концентрации 38—42% СаС12. Для этого используют выпарные аппараты с естественной и принудительной циркуляцией раствора с выносной греющей камерой, а также аппараты с погружными пламенными горелками, работающими на природном газе. Полученный раствор подвергают дальнейшему упариванию с целью получения кристаллического хлорида кальция СаС12-2Н20 или плавленого, содержащего 67—68% СаС12. Плавленый хлорид кальция получают на содовых заводах в плавильных котлах. Процесс ведут при повышении температуры до 175° С. Полученную расплавленную соль разливают в стальные барабаны, в которых она хранится и транспортируется. Стойкость металлов в условиях упаривания дистиллерной жидкости зависит от ее химического состава и температуры, а также от скорости циркуляции и наличия в ней твердой фазы. 5 Зак, ШЗ
Таблица 4.1 Скорость коррозии металлов и сплавов в растворах хлорида кальция (чистых и содержащих различные технологические примеси) Металл или сплав Алюминий (99,6— 99,7%) Алюминий А2 Алюминиевокремнистый сплав АЛ 2 (Si 10— 13%) Алюминиевомагниево- марганцовистый сплав (Mg 1,5—2%, Мп 1— 2%, Fe 0,8%) Алюминиевомедный сплав (Си 7—9%) Бронзы алюминиевые Бр. А5 ** Бр. АЖ 9-4, Бр.АНМц 2-12-4 ^^^^^^^ Концентрация раствора, % 25 Расплав 450 г/л, а эр ир ов. 25 25 ' 25 38 СаС12 300 г/л; NaCl 100 г/л СаС12 300 г/л; NaCl 100 г/л; CaS203 0,74 г/л То же + Са(ОН)2 0,04—0,37 г/л 100—400 г/л СаС12 300 г/л; NaCl 100 г/ л То же + Са(ОН)2 0,04—0,37 г/л [ Температура, °С 20 167 120 20 20 20 95 80 80 80 120 80 80 Длительность испытаний, ч 7900 8 200 7900 7900 7900 100 100 100 100 100 100 100 Скорость коррозии, мм/год ! 0,006 3,4 0,05* 0,10 0,004 0,008 0,67 0,015 0,1 < 0,067 0,013-0,002* 0,055 ** <0,03** Характер коррозии Точечная » Интенсивная язвенная Местная Интенсивная коррозия на торцах То же Равномерная » » » » » 1 » ~ .« „^.^ / Литература 2 3 1 2 2 2
Бронза оловянистая (Sn 5%) Бронза оловянноцинко- восвинцовая Железо ковкое Латунь Л62 Латунь Л64 Латунь ЛН 65-5 Медь Ml ** Медь МЗ Медноникележелезный сплав НМЖ 5-1 СаС12 300 г/л; NaCl 100 г/л; CaS203 0,74 г/л То же + Са(ОН)2 0,04—0,37 г/л <43 —0,075 0$35 0,177 <43 450 г/л 38 аэриров. 38 СаС12 300 г/л; 100 г/л ' То же + Са(ОН)2 0,04—0,37 г/л СаС12 300 г/л; NaCl 100 г/л; CaS203 0,74 г/л То же + Са(ОН)2 0,04—0,37 г/л 300 г/л 450 г/л, аэриров. Расплав » 38 450 г/л, NaCl 80 20 100 18 18 200(16 ат) 20 120 20 95 120 95 80-110 80-110 80-110 100 120 167 260 95 100 100 100 100 300 100 100 100 100 100 240 100 8 100 0,073 ** С 0,74** <0,1 < 1 0,002 0,54 0,01 <0,1 0,024 * < 0,007 1.1 ** 0,007 * 1Л 0,036-0,012 0,007-0,036 <0,18 0,099-0,24 0,11 0,006 * 0,72 >3 1.02 ** Равномерная Равномерная Равномерная * Данные А. Е. Романушкиной, М. В. Мамылихиной. ** Данные В. Ю. Бабкиной, О. В. Гапуниной, И. К. Васильевой, Е. Г. Чуб.
Металл или сплав Никель HI Никелемедный сплав НМЖМц 28-2,5-1,5 (монель) Никелемолибденовый сплав Н70М27Ф Никелехроможелезный сплав (Сг 15,5%, Fe 7,5%) Никелехромолибденовый сплав Х15Н55М16В Олово (99,9%) Свинец Сталь углеродистая Ст.З Сталь углеродистая 10** Концентрация раствора, % 18—450 г/л, аэриров. 55 62 62 10 16, аэриров. 450 г/л, аэриров. <43 450 г/л, аэриров. 62 62 73 450 г/л, аэриров. 188 г/л <43 <43 Расплав 18—450 г/л 300 г/л 40 55 55 62 62 73 Расплав 38 ! 58 i То же + CaS203 0,08% Температура, °С 120 112 154 310 20 21 120 20 —кипение 120 154 310 176-350 120 20 <60 100 163 20 100 110 104 112 154 310 350 167 ; 95 1 140 140 I I Продолжение Длитель- 1 ность 1 испытаний, ч 100 2016 6512 3504 ~" 672 100 1000 6510 3500 1990 1000 672 — *"~ 8 500 240 4060 4176 2880 6150 3500 1990 8 100 100 100 Скорость коррозии, мм/год 0,006 * 0,42 >1,0 0,40 0,10 0,20 0,14* <0,1 < 0,001* <1,0 0,1 0,05-0,32 < 0,001 * 0,015 < 1 >3 4,4 0,47-0,065* 0,12 0,57 0,62 1,0 >2 1,8 2,6 27 0,095 * 0,83 1,0 Характер коррозии Равномерная — — — — — Равномерная —> _- Интенсивная точечная То же » — Интенсивная точечная — — — Язвенная — Язвенная — — — — — — Равномерная » » Литература 2 2 2 2 9 1 2 2 2 8 1 1 3 3 2 2 2 2 2 2 4 "ч ^ о со О) о а» i3
Получение СаС12 из дистиллерной жидкости содового пр-ва 133 см*-* -*»— см СО я о я со Я н к к Я со w Я О. СО S i я 2 н я о со <и со go. R СО о. са с я со М я " о О) о. СО £ Я S F M О) а> £ я S4 Ж Я н а о см о4 юсо ь- о оо do V/ ю "Ф 00 О СМСО rf i "~-0 О I Г о" о" о~ {g ол о*4 8 о V/ о со _« со—* уА VAV V оо оо 88 888 8 8 II III V/ О О ю о о о о Zl Z? О 00 00 00 00 Т^ *Т о о оо оо Ус см ^ и см л> , | я я I 1 КО О »^СМ о ** о см к я со я к СО £» ^ СО о «? ~^^:: СО «N <V) д б ^ ел . „ СО o^U со n л со ..и CU «4 и и 0\ СО w- •—| • •> ■■ со а? о. "^ ►j^ © ^ <L> 0 . + "л? I о со U V/V/' СО U о ^о -о о о - о чо~ и X §1 я^ Я о fcT- £Х Я^ ч со н и см X X U «н©. со оо S-* 2 *ч S" Он X СО Ч So- g fflOi и vo о gs о * S-S it о о. *-• Ч Scq со и_ О о я я о 8й Он .Гц *£ 00 «s* СО н U «О я ~ <уг£ л ч . в к u S Л <ц CQ £ и .^ кЯ + 5 ^ §«z 5 Я-й JS «° 2; гс . CQ S S fdfe а 2 s 5 м к <2fflg . . н сз ез 5
Продолжение Металл или сплав Сталь Х18Н10Т (проб.) Стали хромоникелемо- либденовые Х17Н13М2Т типа 0Х23Н28МЗДЗТ Тантал Танталониобиевып сплав ТН50 Титан ВТ1 Титанопалладиевый сплав (Pd 0,2%) Цинк ЦЗ Цирконий (99,9%) Концентрация раствора, % 450 г/л, аэриров. 58 67 <43 450 г/л, аэриров. 5 10—25 450 г/л, аэриров. - 450 г/л, аэриров. 62 450 г/л, аэриров. <25 38 450 г/л, аэриров. 62 70—80 73 ^60 -1,5 <25 62, аэриров. 73, аэриров. 1 Температура, °С 100-120 140 160 20 120 60-100 100 120 120 154 120 <100 95 120 154-310 150-200 350 Кипение 20 < 100 155 175 . Длительность испытаний, ч 3000 100 100 — 3000 —- — 3000 1000 1464 1000 144 100 1000 3504 — 1992 144 — 150 4500 J Скорость коррозии, мм1год \ < 0,005 * 0,004 ** 0,007 ** <0,1 0,003 * 0,002-0,18 < 0,003 0,002 * < 0,001 * < 0,001 < 0,001* <0,015 : <0,01 ** < 0,001* >1 0,070 ! 0,765 < 0,001 1 >з < 0,001 0,22 1 Характер коррозии Растрескивание под напряжением Точечная » — Растрескивание под напряжением — —, Растрескивание под напряжением — —> Равномерная Точечная незначительная —* Язвенная , — Точечная 1 Литература 1 6 6 2 6 2 11 2 12 2 5 10 10
Получение СаС12 из дистиллерной жидкости содового йр-ва 135 о о о о —• <м о о о" I £- 00 00 OJ ^ ~1 О — V/ CD ^ S о<м<м <у> р 0 О —- О, rf t^. —i t^. CM { —< о о -^о4о"-*"о4-Too о" V/ w - v оо о оо <— ооооо § 2 I I о о о о о о ю о о о о о С7Э CM rf rj< CD Ol Э ° оо сю £0000000 ^}0<MrJ<^cDCDCD К & Я CD С 55 tf О оо 00O00U + 00 Tf to и 03 со СЛ 03 oU 4 оз и оз о X о о июо м woo си юй U U HU НС Н Л оз ^ си "Г j ч Я 00 О 00 ^ f Ю о + о <м оз U 00 О о*4 + CD и •a £ I о CQ а> Л ч к а сз CQ О с£ S3 Я си «0 S* з о ;z Мам унин н. % с ^CQ So К шки ной. >>я « « оз\0 S Л ОИЭ О, S 0) ю о t^ оз S3 а а) S is я я 03 m н мнис си Л М я >, tr 3 CQ s* «^ Я-<9 Я^ Я —« £?z >^ СГ ь * »я см о оо я • I' -5 3* СГ «•«■J и;
Таблица 4.2 Скорость коррозии металлов и сплавов в условиях работы цеховых аппаратов производства хлорида кальция путем упаривания дистиллернои жидкости * Условия испытаний: концентрация раствора, %, температура, длительность Испытуемый металл или сплав Скорость коррозии, мм/год Ж.** Характер коррозии СаСЬ 9—11; NaCl 0,16; CaS203 0,02 85—90° С 2520 ч Емкость для отстаивания дистиллернои жидкости 1—5; Са(ОН)2 10 Сталь углеродистая Сталь Х18Н10Т Чугун серый СЧ 24-44 0,05 0,001 0,05 Равномерная Точечная Равномерная Кожухотрубный СаС12 38—40; NaCl до 2; Са(ОН)2 до 0,15; CaS203 до 0,03; NaCl крист. (Т : Ж = 1 : 3) 75—80° С (654 мм рт. ст.) 1750 ч выпарной аппарат с раствора (третий Бронзы Бр. А5, Бр. АЖ 9-4 Латунь ЛН 65-1 Латунь ЛО 70-1 Медь Ml Медноникелевый сплав МН19 Никелевые сплавы НМЖМц 28-2,5-1,5 Н70М27Ф ХН78Т Х15Н55М16В Стали углеродистая 10 боридная (В 0,37%) Х18Н10Т Х17Н13МЗТ 0Х23Н28МЗДЗТ Титан ВТ1 (листовой прокат 1 сварной шов) I естественно корпус) 0,08 1 0,08-0,1 0,1 0,12 0,10 0,001 0,004 0,01 0,002 0,15-0,18 0,008 0,005 0,005 0,001 0,003 _ | — — — — — — — — — "~ — — — i ) циркуляцией Равномерная » Равномерная Местная (пятна) Равномерная Равномерная Неглубокие язвы Точечная, h ^ 0,3 мм » h ^ 0,5 мм » h ^ 0,1 мм Равномерная
Титан вторичный (под напряжением и сварной шов) Чугун серый СЧ 24-44 Чугун никелевый (Ni 2%) 0,001 0,11 0,08 СаС12 38—40; NaQ 2,0; Са(ОН)2 0,32; CaS203 0,03 75—80° С ,5350 ч Емкость для сбора упареннойдистил лёрной жидкости Равномерная Сталь углеродистая 10 Сталь Х18Н10Т Чугун серый СЧ 24-44 0,09 0,002 0,06 Кожухотрубный выпарной аппарат с принудительной циркуляцией раствора (опытный) £аС12 10—40; NaCl 4; Са(ОН)2 до 0,15; CaS203 до 0,03; CaS04 до ОД; NaCl крист. (Т : Ж * 1 : 3) 85° С; 150°С 240 н ' Бронза Бр. А5 j Бронза Бр. АЖ9-4 Латунь ЛН 65-1 Медь Ml Медные сплавы НМ19 МНЖ5-1 Никелевые сплавы НМЖМц 28-2,5-15 Н70М27Ф ХН78Т Х15Н55М16В Стали углеродистая 10 боридная (В 0,37%) 0,12; 0,371 ОД; 0,49' 0,12; 0,31 0,31; 0,54 —; 0,14 0,20; 1Д 0,02; 0,11 <0,02 <0,03 <0,04 0,5 <0,06 0,05; 0,92' 0,05; 0,53 0,05;0,67 0,11; 0,80 —; 0,12 0,08; 0,73 0,03; — <0,02 <0,03 |0,09; 0,5 0,01; 0,12 Равномерная » » » » » » » , » Незначительная точечная в околошовной зоне Язвенная, h ^ 1 мм » h ^ 1 мм * Производственные испытания проведены В. Ю. Бабкиной, О. В. Гапушшой, И. К. Васильевой и Е. Г. Чуб. ** Из двух цифр первая соответствует температуре 85°, а вторая — 150° С.
Продолжение Условия испытаний: концентрация раствора, %, температура, длительность Испытуемый металл или сплав Титан ВТ1 (под напряжением и сварной шов) * Титан вторичный * Чугун серый СЧ 24-44 Чугун алюминиевый (А1 7%) Скорость коррозии, мм/год ж. < 0,003 < 0,001 0,26; 0,30 0,05; 0,28 г. < 0,001 < 0,001 0,02; 0,45 0,08; 0,26 Характер коррозии Равномерная » » » Жидкая фаза СаС12 до 42; NaCl 0,6—4,0; CaSO^o 0,15; CaS203 0,03; pH = 4,5 Паро-газовая фаза НоО; воздух с примесью H2S, СО2, 102° С Ш0 ч Выпарной аппарат с погружными горелками < 0,001 Медь МО Никелевые сплавы Н70М27Ф (сварной шов) ХН78Т Х15Н55М16В Стали углеродистая 10 никелевые (№ 1—10%) Х18Н10Т Х17Н13М2Т 0Х23Н28МЗДЗТ Титан ВТ1 и сплавы АТЗ, АТ4, АТ6, ОТ4 Чугун серый СЧ 24-44 Чугун никелевый (Ni 3—16%) 0,35 0,02 0,03 0,01 1,3 0,78-0,4 0,05 0,05 0,02 < 0,001 1,8 0,58-0,171 2,9 0,89-0,71 0,15 0,40 < 0,001 2,1 0,6 Равномерная Незначительная точечная Равномерная Язвенная, h ^ 0,5 мм » h^ 0,5 мм Точечная » Незначительная точечная Равномерная Первый выпарной аппарат производства кристаллического хлорида кальция СаС12»2Н20 СаС12 40—56; NaCl 3,7—2,5; Са(ОН)2 0,17—0,41; CaS203 до 0,03 111° С (528 мм рт. ст.) 240 ч Алюминий А1 Алюминий АД1 Алюминиевомагниевый сплав АМг5 5,7 3,7 3,4 6,6** 6,0** Язвенная, h = 1,0 мм » h = 1,0 мм » h = 1,0 мм
Бронза Бр. А5 Бронза Бр.АЖ9-4 Латунь Л62 Латунь ЛН 65-1 Медь МЗ Медноникелевый сплав МН19 Никелемедный сплав НМЖМц 28-2,5-1,5 Стали углеродистая 10 Х17Т Х25Т Х28Т 1Х21Н5Т Х18Н10Т Х17Н13М2Т 0Х23Н28МЗДЗТ Титан ВТ1 и сплав ОТ4 Чугун серый СЧ 38-60 0,65 0,06 0,55 0,59 1,3 0,20 0,27 1,0 0,012 0,39 0,23 0,002 0,01 0,002 0,008 < 0,001 0,6 0,98** 1,9** 0,72 ** 0 03 ** 0,08 ** 0,01 ** 0,03** < 0,04 ** Равномерная Незначительная точечная Язвенная, h = 0,1 мм •» h ~ 0,5 мм » h = 0,5 мм » h = 0,1 мм » h — ОД мм » h — 0,1 мм Равномерная Второй выпарной аппарат производства кристаллического хлорида кальция СаС12-2Н20 СаС12 56—63; NaCl до 3,7; Са(ОН)2 до 0,17; CaS203 до 0,03; NaCl крист. (Т : Ж = 1 : 3) 113° С (517 мм рт. ст.) 240 н Алюминий А1 Алюминий АД1 Алюминиевомагниевый сплав АМг5 Бронза Бр. А5 Бронза Бр. АЖ 9-4 Латунь ЛН 65-1 Медь МЗ Медноникелевый сплав НМ19 Никелемедный сплав НМЖМц 28-2,5-1,5 0,75 3,7 78 0,73 0,08 0,76 1,7 0,3 0,28 2,8** 6** 1,4** 1,2 Язвенная, h ^ 0,5 мм » h ^ 0,5 мм » h ^ 0,5 мм Равномерная * Длительность испытаний 150 ч, ** На границе раздела фаз.
Продолжение Условия испытаний: концентрация ! раствора, %, температура, длительность Испытуемый металл или сплав Стали углеродистая 10 Х17 „Х25Т Х18Н10Т Х17Н13М2Т [ Титан ВТ1 и сплав ОТ4 Скорость коррозии, мм/год ж. | г. 0,89 0,047 0,32 0,034 1 0,006 < 0,002 0,67* 0,018* — 0,1* 0,02* <0,03 Характер коррозии Незначительная точечная Язвенная, h ^ 0,1 мм » h ^ 0,5 мм > h = 0,1 мм » h = 0,1 мм 1 Местная (пятна) СаС12 40—58; NaCl до 2; Са(ОН)2 до 0,32 120° С 3300 ч Подогреватель раствора, поступающего на упаривание до концентрации 68% СаС12 (котел) Сталь углеродистая 10 Чугун ы серый СЧ 24-44 никелевый (Ni 1%) фосфористый (Р 1—1,8%) 0,15 0,15 0,13 0,12 Равномерная Выпарной аппарат (плавильный котел) СаС12 58—68; Са(ОН)2 0,1 167—175° С 3300 ч Сталь углеродистая 10 Чугуны серый СЧ 24-44 никелевый (Ni 1%) фосфористый (Р 1—1,8%) 0,33 0,36 0,27 0,22- 0,17 Равномерная * На границе раздела фаз.
Получение СаС12 из дистиллерной жидкости содового пр-вл 141 В аппаратах с принудительной циркуляцией, а также с погружными горелками, обеспечивающих большую циркуляцию дис« тиллерной жидкости, содержащей кристаллы хлорида натрия, металлы и сплавы подвергаются наиболее интенсивному коррозион- но-эрозионному разрушению (табл. 4.2). С повышением температуры до 80° С скорость коррозионного разрушения металлов в растворах хлорида кальция увеличивается, в интервале 80—98° С достигает максимального значения, а затем снова понижается. При увеличении концентрации от 110 до 550 г/л СаС12 максимум скорости коррозии сдвигается в область более высоких температур. Наличие в растворе примесей (CaSC>4, СаЭгОз, NH4C1, Са(ОН)2, О2 и С02) оказывает большое влияние на стойкость металлов и сплавов (табл. 4.2 и 4.3). При содержании в растворе сульфата кальция наблюдается значительное отложение гипса на греющих поверхностях выпарных аппаратов. В выпарных аппаратах с естественной циркуляцией наиболее быстро покрываются гипсом греющие трубки в первом и втором корпусах. Образующийся плотный толстый слой гипса, с одной стороны, затормаживает коррозию стальных греющих трубок, а с другой, весьма существенно осложняет процесс упаривания из-за уменьшения теплопередачи. Стальные камеры в первом и втором корпусах служат более 2 лет, в то время как в третьем корпусе, где трубки не так быстро обрастают слоем гипса, срок службы греющих камер не превышает 4 месяцев. Присутствие гидроокиси кальция в растворе тормозит коррозию, а тиосульфат кальция, хлорид аммония, кислород и двуокись углерода усиливают ее. Интенсивная язвенная коррозия греющих труб стальных выпарных аппаратов с естественной и принудительной циркуляцией обусловлена в основном присутствием в упариваемой дистиллерной жидкости растворенного кислорода. Влияние кислорода весьма существенно сказывается на износе выпарных аппаратов и в периоды остановок: свободный доступ воздуха к поверхности аппаратов, смоченной раствором хлорида кальция, способствует развитию возникших ранее коррозионных язв. Разрушение греющих кахмер выпарных аппаратов усиливается в результате гидравлических ударов. При устранении последних и при уменьшении простоев выпарных аппаратов срок службы труб греющих камер увеличился в 2—2,5 раза. Во втором и третьем корпусах, обогреваемых вторичным паром, образующимся при упаривании дистиллерной жидкости в предыдущем корпусе, трубы подвергаются коррозионному воздействию h со стороны пара (коррозия язвенная). Агрессивность вторичного пара и образующегося конденсата связана в основном с наличием
142 Гл. 4. Производство хлорида кальция Результаты коррозионного обследования обору рекомендуемые конструкционные Аппараты, оборудование Среда, вес. Температура, °С Применяемые конструкционные материалы и способы защиты Получение 38—40% ■ н о г о раствора хлорида каль Емкость для отстаивания механических взвесей в ди- стиллерной жидкости Трубчатый подогреватель ди- стиллерной жидкости Выпарные кожу- хотрубные аппараты с естественной циркуляцией раствора Выпарной аппарат с погружными горелками СаС12 9—10; NaCl 1—5; Са(ОН)2 0,16;CaS2O3 -0,01; CaS04 -0,15 То же Жидкая фаза I корпус СаС12 10—18; NaCl 4-3; Са(ОН)2 0,16; CaS203 0,01—0,021 П корпус СаСЬ 18—25; NaCl 3—2; Са(ОН)2 0,15; CaS203 0,02—0,03 III корпус СаС12 25—40; NaCl 2; Са(ОН)2 <0Д5; CaS203 <0,03 Паро-газовая фаза Н20; 02; СаС12, NH3 Жидкая фаза СаС12 9—42; NaCl 5- 0,3; CaS04 <0,15; CaS203 <0,02; рН - = 4,5 Паро-газовая фаза Н20; воздух, содержащий примеси H2S; S02; NH3; C02 70-80 70-115 143 (ЯИзб = = 3 ат) 120 (^изб = =-0,6 ат) 75 (654 мм рт. ст.) 102 Железобетон с двухслойной футеровкой кислотоупорным кирпичом на замазке арзамит-4 по подслою из полиизобу- тилена ПСГ Углеродистая сталь ■ углеродистая Корпус - сталь: без защиты; трехслойное покрытие эпоксидной шпатлевкой ЭП-4020
Получение СаС!2 из дистиллернои жидкости содового пр-ва 143 Таблица 4.3 дования в цехах получения хлорида кальция; материалы и способы защиты Результаты обследования Рекомендуемые материалы и способы защиты ция путем упаривания дистиллернои жидкости Раствор просачивается через стенку аппарата Состояние удовлетворительное, благодаря отложению на поверхности гипса Глубокая язвенная коррозия. Наиболее интенсивно разрешаются греющие трубы под воздействием как раствора, так и вторичного пара. Греющие камеры III корпуса заменяются каждые 3—б месяцев. В отдельных трубах греющей камеры II корпуса через ~12 месяцев образуются сквозные коррозионные язвы Язвенная коррозия Покрытие нестойко Углеродистая сталь с трехслойным покрытием резиной 2566 или с защитой на границе раздела фаз раствор — пар эпоксидными компаундами Углеродистая сталь; трубы - 10А (цельнотянутые) • сталь I и II корпусы — углеродистая сталь 10А. III корпус — углеродистая сталь. Трубы греющей камеры — титан, сплав НМЖМц 28-2,5-1,5 или углеродистая сталь (при условии исключения гидравлических ударов, сокращения простоя аппарата, вывода неконденсирующихся газов из сепарационного отделения в процессе упаривания и уменьшения уноса хлорида кальция с паром) Корпус — углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке по подслою из полуэбонита 1751 с расшивкой наружных швов замазкой арзамит-4
144 Гл. 4. Производство хлорида кальция Аппараты, обо рудование Среда, вес. % Температура, °С Применяемые конструкционные материалы и способы защиты Выпарной аппарат с погружными горелками (прод) Емкость для отделения кристал лов хлорида натрия от раствора] Центрифуга Сборники упаренного раствора Трубопроводы Насосы СаС12 38—40; NaCl <2; Са(ОН)2<0Д5; CaS203 < 0,03; NaCl (крист.) СаС12 38; NaCl (крист.) СаС12 38—40; NaCl <2; Са(ОН)2<0,15; CaS203 <0,03 СаС12 до 42; CaS04 ^ <0,15; NaCl ~0,3; рН - 4,5 Разбавленная и упаренная дистиллерная жидкость Упариваемые растворы в кожухотрубных аппаратах Упаренные растворы в аппаратах с погружными горелками 60—70 60—70 60—20 90-100 20-143 20-80 40-100 Сепаратор и жалюзи сепаратора — сталь Х18Н10Т Горелки — сталь Х18Н10Т, футерованная огнеупорной керамикой Циркуляционная труба—сталь Х18Н10Т Труба, отводящая па- ро-газовую смесь из выпарного аппарата — углеродистая сталь Углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке Корпус — сталь Х17Н13М2Т Колосниковое сито: сталь Х17Н13М2Т; титан ВТ1 Емкость — углеродистая сталь Крышка — углеродистая сталь, покрытая асбовинилом Углеродистая сталь Серый чугун
Получение СаС12 из дистиллерной жидкости содового гр-ва 145 Продолжение Результаты обследования Рекомендуемые материалы и способы защиты Язвенная коррозия, растрескивание Интенсивная неравномерная коррозия по всей поверхности Состояние футеровки удовлетворительное Точечно-язвенная коррозия деталей. Сито из стали X17Н1ЗМ2Т подверглось коррозионному растрескиванию Состояние удовлетворительное Язвенная коррозия стали Равномерная коррозия по всей поверхности Вал ремонтируется 1—2 раза в год Интенсивная коррозия рабочего колеса Сепаратор — титан или углеродистая сталь с покрытием из фаолита А Жалюзи — титан, текстолит или стеклопластик на основе феноло- формальдегидной смолы Горелки — титан (при условии охлаждения), графит, чугун никелевый (№2-3%). Циркуляционная труба — титан или ' сталь 0Х23Н28МЗДЗТ Труба для отвода паро-газовой смеси — углеродистая сталь, фаолити- рованная, асбоцемент Углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке Титан или сталь 0Х23Н28МЗДЗТ Емкость — углеродистая сталь Крышка — углеродистая сталь, покрытая асбовинилом Углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке по подслою из резины 2566 или кислотоупорным кирпичом на кислотоупорном цементе без подслоя Углеродистая сталь без защиты, а для сред, нагретых выше 90° С — с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Для холодных растворов серый или, хромистый чугун Х28, Х34; а для горячих — титан, хромистый чугун Х28, Х34; углеродистая сталь, покрытая полуэбонитом 1751
148 Гл. 4. Производство хлорида кальция Аппараты, оборудование Выпарной аппарат типа «выпарная лодка» (обогрев снаружи топочными газами) Запорная арматура, насосы Среда, вес. % Температура, °С СаС12 ^ 68; КСЮз <\ < 167 < 2,7; КС1 < 2,6 Горячие растворы i Применяемые конструкционные материалы и способы защиты Углеродистая сталь Серый чугун в нем значительного количества кислорода и примеси хлорида кальция. Когда на одной из установок осуществили полный вывод конденсата, сброс неконденсирующихся газов из сепарационного пространства выпарных аппаратов и уменьшили унос соли с паром, язвенная коррозия труб греющих камер под воздействием пара существенно затормозилась. Скорость коррозии стальных образцов, испытывавшихся в межтрубном пространстве, уменьшилась в 5—10 раз. Приведенные в табл. 4.2 результаты коррозионных испытаний показывают, что наиболее стойкими материалами в условиях упаривания дистиллерной жидкости в аппарате с естественной циркуляцией раствора являются титан, никелемедный сплав НМЖМц 28-2,5-1,5 и сплав Х15Н55М16В. Медь и ее сплавы разрушаются в упариваемой дистиллерной жидкости с небольшой скоростью. Однако применять их в "качестве конструкционных материалов для изготовления греющей камеры выпарных аппаратов не рекомендуется, так как в растворе, и в паро-газовой фазе обычно содержится аммиак, образующийся при разложении хлорида аммония. В условиях работы выпарных аппаратов с принудительной циркуляцией и с погружными горелками, а также в условиях получения кристаллического хлорида кальция СаС12-2Н20 наибольшей стойкостью обладают титан и никелемедный сплав НМЖМц 28-2,5-1,5. Результаты обследования оборудования в цехах производства хлорида кальция (табл. 4.3) показывают, что в аппаратах с погружными горелками наиболее интенсивно разрушаются сепараторы, корпуса горелок, циркуляционная труба, труба, отводящая пары, т. е. детали, подвергающиеся воздействию паро-газовой фазы. Сепараторы, корпуса горелок, циркуляционная труба, выполненные из стали Х18Н10Т, служат не более 1,5 месяцев. Столь быстрый коррозионный износ этих деталей связан с наличием в паро-газовой фазе кислорода, углекислого газа, сероводорода и двуокиси серы. Последние две примеси появляются в результате
Получение СаС12 из маточного раствора хлоратного пр-ва 147 Продолжение Срок службы к моменту обследования, годы Результаты обследования Рекомендуемые материалы и способы защиты ЗаС12-2Н20 путем упаривания дистиллерной жидкости Значительная равномерная коррозия 6 месяцев (без ремонта) То же То же Точечно-язвенная коррозия стали Х18Н10Т Равномерная коррозия Корпус — серый чугун Греющие трубы — титан, сплав НМЖМц 28-2,5-1,5, бронза Бр. А5 То же Углеродистая сталь, покрытая полуэбонитом 1751 Сталь 0Х23Н28МЗДЗТ или титан Хромистый чугун Х28^ Х34 или серый чугун 67—-68%) путем упаривания дистиллерной жидкости 10 6-10 Интенсивная равномерная коррозия. Растрескивание в зоне нагрева топочными газами То же. Замена крышки производится раз в 0,5—1 год Никелевый чугун (Ni 1—2%) 67—68%) путем упаривания маточного раствора, хлората калия известковым способом 8 месяцев "~2 года Коррозия равномерная Состояние футеровки удовлетворительное Наружные швы футеровки ремонтируются раз в год Срок службы не превышает 8 месяцев Коррозия равномерная Углеродистая сталь Емкость —» углеродистая сталь с двуслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке Трубчатый подогреватель — титан или латунь ЛН 65-5
148 Гл. 4. Производство хлорида кальция Аппараты, оборудование Выпарной аппарат типа «выпарная лодка» (обогрев снаружи топочными газами) Запорная арматура, насосы Среда, вес. % Температура, °С СаС12 ^ 68; КСЮз <\ < 167 < 2,7; КС1 < 2,6 Горячие растворы i Применяемые конструкционные материалы и способы защиты Углеродистая сталь Серый чугун в нем значительного количества кислорода и примеси хлорида кальция. Когда на одной из установок осуществили полный вывод конденсата, сброс неконденсирующихся газов из сепарационного пространства выпарных аппаратов и уменьшили унос соли с паром, язвенная коррозия труб греющих камер под воздействием пара существенно затормозилась. Скорость коррозии стальных образцов, испытывавшихся в межтрубном пространстве, уменьшилась в 5—10 раз. Приведенные в табл. 4.2 результаты коррозионных испытаний показывают, что наиболее стойкими материалами в условиях упаривания дистиллерной жидкости в аппарате с естественной циркуляцией раствора являются титан, никелемедный сплав НМЖМц 28-2,5-1,5 и сплав Х15Н55М16В. Медь и ее сплавы разрушаются в упариваемой дистиллерной жидкости с небольшой скоростью. Однако применять их в "качестве конструкционных материалов для изготовления греющей камеры выпарных аппаратов не рекомендуется, так как в растворе, и в паро-газовой фазе обычно содержится аммиак, образующийся при разложении хлорида аммония. В условиях работы выпарных аппаратов с принудительной циркуляцией и с погружными горелками, а также в условиях получения кристаллического хлорида кальция СаС12-2Н20 наибольшей стойкостью обладают титан и никелемедный сплав НМЖМц 28-2,5-1,5. Результаты обследования оборудования в цехах производства хлорида кальция (табл. 4.3) показывают, что в аппаратах с погружными горелками наиболее интенсивно разрушаются сепараторы, корпуса горелок, циркуляционная труба, труба, отводящая пары, т. е. детали, подвергающиеся воздействию паро-газовой фазы. Сепараторы, корпуса горелок, циркуляционная труба, выполненные из стали Х18Н10Т, служат не более 1,5 месяцев. Столь быстрый коррозионный износ этих деталей связан с наличием в паро-газовой фазе кислорода, углекислого газа, сероводорода и двуокиси серы. Последние две примеси появляются в результате
Получение СаСЬ ив маточного раствора хлоратного пр-ва 149 Продолжение Срок службы к моменту обследования, годы 1—1,5 месяца 2—3 ме- 1 сяца Результаты обследования Коррозия равномерная; срок службы не превышает 2 месяцев Интенсивная коррозия рабочего колеса Рекомендуемые материалы и способы защиты Никелевый чугун (Ni 2—5%) разложения тиосульфата натрия при понижении рН упариваемого раствора с 10 до 4,5, а это в свою очередь обусловлено насыщением раствора двуокисью углерода, выделяющегося при сгорании топливного газа. Из данных табл. 4.2 и 4.3 следует также, что при упаривании в котлах растворов хлорида кальция от 40- до 68%-ной концентрации удовлетворительно стойки углеродистая сталь и серый чугун. При введении в чугун 1—2% никеля коррозионная стойкость заметно возрастает. ПОЛУЧЕНИЕ ХЛОРИДА КАЛЬЦИЯ ИЗ МАТОЧНОГО РАСТВОРА ПРОИЗВОДСТВА ХЛОРАТА КАЛИЯ ИЗВЕСТКОВЫМ СПОСОБОМ Получение плавленого хлорида кальция из маточного раствора * хлоратного производства, содержащего в 4—5 раз больше СаСЬ, чем дистиллерная жидкость содовых заводов, много экономичнее. Отделенный с помощью центрифугирования от кристаллов хлората калия маточный раствор, содержащий (в г/л): СаСЬ 440—460, КСЮз 17—40 и КС1 30—35, упаривают в кожухотрубных аппаратах до концентрации 50—52% СаСЬ. Процесс ведут под вакуумом 500—550 мм рт. ст. при 110—115° С. Дальнейшее упаривание до 67—68% СаС12 ведут в продолговатом стальном аппарате — «выпарной лодке», — обогреваемом топочными газами. Процесс заканчивают, когда температура упариваемой жидкости достигает 167° С. Полученный товарный хлорид кальция содержит в качестве основных примесей хлорат калия (до 2,3%) и соли железа (до 0,05%). * Приведенные в табл. 4.3 результаты обследования оборудования в действующих цехах показывают, что холодные растворы хлорида кальция, содержащего 14—40 г/л КС103 и 30—35 г/л КС1, не агрессивны по отношению к конструкционным и защитным материалам. Срок службы стальных емкостей, применяемых для Раствор, отделяемый от кристаллов хлората калия на стадии его кристал*
150 Гл. 4. Производство хлорида кальция хранения этих растворов, составляет более 15 лет. При нагревании и упарке растворов агрессивность их резко повышается. Как видно из приведенных данных, срок службы стальных выпарных аппаратов на конечной стадии упарки составляет не более 1,5 месяцев. ПОЛУЧЕНИЕ ХЛОРИДА КАЛЬЦИЯ ИЗ СОЛЯНОЙ КИСЛОТЫ И ИЗВЕСТНЯКА Получение хлорида кальция этим методом заключается в растворении известняка в соляной кивоте, очистке образующегося раствора от содержащихся в нем солей железа, магния, алюминия, сульфат-ионов и его обезвоживании. Обезвоживание производят в специальных аппаратах путем распыления раствора в потоке горячего газа. Распыленный раствор и горячий воздух движутся в сушилке прямотоком сверху вниз. При этом вода из раствора выпаривается и образуется почти безводный порошкообразный продукт [13]. Часть его осаждается в низу аппарата и скапливается в бункере, а большая часть улавливается в двух параллельно работающих циклонах. Для получения хлорида кальция путем растворения известняка соляной кислотой в основном используют стальную аппаратуру, футерованную диабазовыми плитками или кислотоупорным кирпичом на диабазовой замазке. Срок службы ее в основном определяется качеством футеровочных работ. Для обезвоживания растворов применяют аппараты из стали Х18Н10Т. Их эксплуатируют без ремонта более трех лет. Корпус подвергается точечно-язвенной коррозии с небольшой скоростью. ЛИТЕРАТУРА 1. Г. Я- Воробьева, Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств, Изд. «Химия», 1967. 2. В. Н. Дятлова, Коррозионная стойкость металлов и сплавов. Справочник, Изд. «Машиностроение», 1964. 3. В. П. Б а р а н н и к, Краткий справочник по коррозии, Госхимиздат, 1953. 4. Коррозионная и химическая стойкость материалов, Справочник, Под ред. Н. А. Доллежаля, Машгиз, 1954. 5. G. Edeleanu, J. Iron a. Steel, 173, № 2, 140 (1953); 175, № 4, 390 (1955). 6. L. Golden, I. Lane, W, Acherman, Ind. Eng. Chem., 44, № 8, 1930 (1952). 7. А. В. Болеев, С. С. Шрайбман, Калий, № 2, 20 (1937). 8. Ф. Тодт, Коррозия и защита от коррозии, Изд. «Химия», 1966. 9. Коррозия металлов, Под ред. В. В. Скорчеллетти, Госхимиздат, т. I, 1952. 10. Dechema-Werkstoff-Tabelle, Deutsche Geselschaft fur chemisches Apparatewesen, Frankfurt/M, Lief. 4, 1955. 11. Г. Л. Шварц, А. П. Акшенцева, Таблицы коррозионной стойкости титана, НИИХИММАШ, ОНТИ, 1961. 12. Н. Д. Т о м а ш о в, Ю. М. Иванов, Защита металлов, 1, № 1, 36 (1965). 13. М. Е. П о з и н, Технология минеральных солей, Госхимиздат, 1961.
Глава пятая ПРОИЗВОДСТВО ХЛОРИДА МАРГАНЦА Безводный хлорид марганца МпСЬ представляет собой бледно- розовое кристаллическое вещество с температурой плавления 650° С, температурой кипения 1190° С, гигроскопичен. Присоединяя влагу, образует кристаллогидрат МпС12-4Н20. Хорошо растворяется в воде: при 20° С в 100 г воды растворяется 74 г соли. Чистые растворы хлорида марганца сами по себе весьма агрессивны по отношению ко многим металлам и сплавам (табл. 5.1). Углеродистая сталь и хромистые стали, содержащие до 17% хрома, подвергаются в растворах хлорида марганца значительному коррозионному разрушению даже при комнатной температуре. С повышением температуры и концентрации растворов скорость коррозии существенно возрастает: для сталей 0X13, 1X13, 0Х17Т в кипящих 10—50%-ных растворах она достигает Юмм/год. Введение в состав хромистой стали некоторого количества марганца или молибдена не тормозит коррозии. Хромомарганцовистая сталь, Х18Г8, а также хромомолибденовые стали, содержащие до 20% хрома и до 1,5% молибдена, по стойкости в горячих растворах хлорида марганца не отличаются от перечисленных хромистых сталей. При введении в состав этих сталей никеля скорость общей коррозии уменьшается. Одновременно изменяется и характер коррозионного разрушения. Так, например, под напряжением хромоникелевые стали проявляют склонность к коррозионному растрескиванию. Введение в состав хромоникелевых сталей до 2% молибдена" не оказывает существенного влияния на процесс коррозионного растрескивания, который в этом случае протекает лишь несколько медленнее. Коррозионное растрескивание напряженных образцов стали 1Х18Н9Т в растворах, содержащих 200—600 г/л МпС12 при 90° С, обнаруживается через 800 ч, а напряженных образцов стали Х17Н13М2Т — только через 1300 ч. Наименьшему разрушению из легированных сталей подвергается сталь 0Х23Н28МЗДЗТ.
Таблица 5.1 Скорость коррозии металлов и сплавов в растворах хлорида марганца (чистых и с различными технологическими примесями) * Металл или сплав Бронзы алюминиевые Бронзы оловянистые Медь Никель Никелемедный сплав (Си 30%) Никелехроможелезный сплав (Ni 80%, Сг 13%, Fe 7% — инко- нель) Свинец Серебро Сталь углеродистая Ст.З Стали хромистые 0X13, 1X13 Х17, 0Х17Т Х28, Х28Т Сталь Х13Ю4 Сталь хромомарганцо- вая Х18Г8 Концентрация раствора МпС12.4Н20<42% То же » » » МпС12 300 г/л МпС12-4Н20^ 42% То же » МпС12 200 г\л МпС12 400—600 г/л МпС12 280 г/л; СаС12 0,22 г/л; MgCl2 0,19 г/л; FeCl3 0,27 г/л МпС12 10% То же » » » МпС12 10—50% То же Температура, 20 100 20 100 <100 100 Кипение <100 20 20 90 90 220—240 20 100 20 Кипение 20 100 100 Длительность испытаний, ч — — — — _ 460 — — — 100 100 45 — — — — _ — — » Скорость коррозии, мм/год <0,1 >з <0,1 >з <0,1 <0,1 0,5 <0,1 <0,1 <0,1 0,3 0,5 0,22 <з >10 <0,1 > ю <0,1 >10 >10 Характер коррозии — — —, При аэрации коррозия усиливается — — — — — Равномерная » » — — — — — — — 77 мт/атчя » «/1И 1 срл тура 2 2 2 2 2 2 3, 4, 10 1 2 2 5 3, 4 5 5 5 6 6
Сталь хромомолибдено- вая (Сг 7%, Мо 1,5% и Сг 20%, Мо 1%) Стали хромоникелевые типа Х18Н9 1Х18Н9Т Стали хромоникелемо- либденовые 0Х21Н6М2Т Х17Н13М2Т Карпентер-20 (Сг 20%, Ni 29%, Си 3%, Мо 2%, Si 1%) 0Х23Н28МЗДЗТ МпС12< 10% МпС12 < 50% МпС12 5—20% МпС12 200—600 г/л МпС12 280 г/л; СаС12 0,22 г/л; MgCl2 0,19 г/л; FeCl3 0,27 г/л То же МпС12 200—600 г/л МпС12 280 г/л; СаС12 0,22 г/л; MgCl2 0,19 г/л; FeCl3 0,27 г/л То же МпС12 300 г/л; MgCl2 10 г/л МпС12 300 г/л; СаС12 15 г/л МпС12 5—20% МпС12 • 4Н20 ^ 42% МпС12 280 г/л; СаС12 0,22 г/л; MgCl2 0,19 г/л; FeCl3 0,27 г/л То же 100 100 35—100 90 400 220—240 90 220—240 400 <85 <85 35—100 До кипения 220—240 400 100 10 100 45 3 500 500 144 45 3 <1,0 >10 <0,05 0,07 0,47 1,0 0,2 0,22 0,44 0,009 0,006 0,05 <0,1 0,22 0,38 Равномерная, под напряжением — коррозионное растрескивание Равномерная Равномерная, под напряжением — коррозионное растрескивание Равномерная Точечная, h = 1 мм То же 7, 9 Равномерная * Данные таблицы, за исключением тех, к которым сделаны ссылки, получены Ю. М. Плаховой и В. Н. Гинзбургом.
156 Гл. 5. Производство хлорида марганца никеля, кобальта, алюминия, кальция, магния и соляная кислота. При содержании в горячих растворах хлорида марганца примесей хлоридов магния и кальция коррозионная активность растворов заметно повышается. Таблица 5.2 Стойкость неметаллических материалов в растворах хлорида марганца [2, 12, 13] Материал Асбовинил Древесина Графит, пропитанный феноло- формальдегидной смолой Покрытия из эпоксидных смол Полиамиды, поливинилхлорид, полиизобутилен, полиметил- метакрилат, полистирол, полиэфирные смолы Полуэбонит 1751 на основе натрий-бутадиенового каучука Резины на основе каучуков бутадиен-нитрильного бутадиен-стирольного бутилкаучука натрий-бутадиенового — марка 1976 натрий-бутадиенового и натурального — марка 2566 натурального хлоропренового — марка 1025 Фаолит А Фторопласт-3 и -4 Эбонит ИРП-1213 на основе нк Базальт, диабазовая плитка, 1 керамика, стекло, фарфор, | эмаль кислотоупорная сили- ; катная ; Природные кислотоупоры | (андезит, бештаунит, гранит) ] Концентрация раствора МпС12 • 4Н20 ^ 42% I То же » » » МпС12 400 г/л МпС12 400 г/л; НС1 260 г/л МпС12-4Н20<42% То же » МпС12 400 г/л МпС12 400 г/л; НС1 260 г/л То же МпС12 • 4Н20 ^ 42% То же МпС12 400 г/л; HCI 260 г/л МпС12 • 4Н20 < 42% То же МпС12 400 г/л То же » ! пература, \ °С 20 ; 20 :>20 20 20 1 75 ! 75 20 20 20 75 75 75 20 20 75 >20 >20 75 so; 20; ! СТОЙКОСТЬ | Стоек t Стойка Стоек Стойки » Стоек * » Стойки » » Нестойка * » » Стойки Стойка Стойка * Стоек Стойки Стоек * Стойки » * Данные Ю. М. Плаховой, И. Ф. Розена. Коррозия большинства легированных сталей носит ярко выраженный точечно-язвенный характер. Возникшие поражения весьма быстро развиваются в глубину металла. Под напряжением стали Х18Н10Т, Х17ШЗМ2Т, 0Х21Н6М2Т проявляют склонность к корро-
Производство хлорида марганца 155 Бронзы в растворах хлорида марганца стойки лишь при комнатной температуре, но уже при 100° С разрушаются настолько интенсивно, что применять их в качестве конструкционных материалов для оборудования, подвергающегося воздействию растворов хлорида марганца, весьма опасно. Скорость коррозии меди и медных сплавов в растворах хлорида марганца резко возрастает в присутствии растворенного кислорода [2]. В горячих растворах хлорида марганца значительному коррозионному разрушению подвергается также никелехроможелезный сплав (инконель). Как видно из данных табл. 5.2, неметаллические материалы обладают высокой стойкостью как в нейтральных, так и в солянокислых растворах хлорида марганца и поэтому могут быть использованы в качестве конструкционных и защитных материалов для оборудования данного производства. Керамические материалы, плавленый диабаз, природные кислотоупоры, фарфор, кислотоупорная эмаль, стекло, фторопласт-3 и -4 практически не разрушаются в растворах хлорида марганца. Пониженной стойкостью в технологических средах производства хлорида марганца обладают мягкие резины 2566 на основе натурального и натрий-бутадиенового каучуков и 1976 на основе натрий-бутадиенового каучука. Под воздействием этих сред они становятся хрупкими, а прочность их на разрыв снижается более чем на 20%. Безводный хлорид хмарганца используется в основном как сырье для получения металлического марганца, а также как составная часть высокоэффективного антидетонатора циклопента- диенилкарбокил марганца. Сырьем для получения хлорида марганца являются марганцовые руды. Измельченная руда поступает в ряд последовательно соединенных емкостей, куда одновременно подают соляную кислоту, нагретую до 90° С. Получаемый раствор хлорида марганца отделяют от нерастворившейся твердой массы и направляют на нейтрализацию и очистку от примесей хлоридов железа, алюминия, кальция, магния, кобальта и никеля. Нейтрализацию раствора осуществляют путем введения в раствор углекислого марганца или гидроокиси марганца до достижения рН = 4. Ионы железа и алюминия выводятся из раствора в виде осадка, ионы никеля, кобальта, меди осаждаются в виде сульфидов при последующей обработке раствора сернистым натрием. Очищенный раствор упаривают до концентрации 800 г/л МпС12. Кристаллизацию МпС12- •4Н20 осуществляют, охлаждая упаренный раствор до 10—20° С Образующиеся кристаллы отделяют от маточника на центрифуге и подвергают обезвоживанию в инертной или восстановительной атмосфере в специальных сушилках при 220—240° С. Основными компонентами технологических растворов в производстве хлорида марганца являются хлориды марганца, железа,
156 Гл. 5. Производство хлорида марганца никеля, кобальта, алюминия, кальция, магния и соляная кислота. При содержании в горячих растворах хлорида марганца примесей хлоридов магния и кальция коррозионная активность растворов заметно повышается. Таблица 5.2 Стойкость неметаллических материалов в растворах хлорида марганца [2, 12, 13] Материал Асбовинил Древесина Графит, пропитанный феноло- формальдегидной смолой Покрытия из эпоксидных смол Полиамиды, поливинилхлорид, полиизобутилен, полиметил- метакрилат, полистирол, полиэфирные смолы Полуэбонит 1751 на основе натрий-бутадиенового каучука Резины на основе каучуков бутадиен-нитрильного бутадиен-стирольного бутилкаучука натрий-бутадиенового — марка 1976 натрий-бутадиенового и натурального — марка 2566 натурального хлоропренового — марка 1025 Фаолит А Фторопласт-3 и -4 Эбонит ИРП-1213 на основе нк Базальт, диабазовая плитка, 1 керамика, стекло, фарфор, | эмаль кислотоупорная сили- ; катная ; Природные кислотоупоры | (андезит, бештаунит, гранит) ] Концентрация раствора МпС12 • 4Н20 ^ 42% I То же » » » МпС12 400 г/л МпС12 400 г/л; НС1 260 г/л МпС12-4Н20<42% То же » МпС12 400 г/л МпС12 400 г/л; НС1 260 г/л То же МпС12 • 4Н20 ^ 42% То же МпС12 400 г/л; HCI 260 г/л МпС12 • 4Н20 < 42% То же МпС12 400 г/л То же » ! пература, \ °С 20 ; 20 :>20 20 20 1 75 ! 75 20 20 20 75 75 75 20 20 75 >20 >20 75 so; 20; ! СТОЙКОСТЬ | Стоек t Стойка Стоек Стойки » Стоек * » Стойки » » Нестойка * » » Стойки Стойка Стойка * Стоек Стойки Стоек * Стойки » * Данные Ю. М. Плаховой, И. Ф. Розена. Коррозия большинства легированных сталей носит ярко выраженный точечно-язвенный характер. Возникшие поражения весьма быстро развиваются в глубину металла. Под напряжением стали Х18Н10Т, Х17ШЗМ2Т, 0Х21Н6М2Т проявляют склонность к корро-
Производство хлорида марганца 157 зионному растрескиванию. Примеси хлоридов кальция и магния стимулируют коррозию и практически не оказывают влияния лишь на стойкость, титана ВТ1 и титаноалюминиевого сплава АТ6. С понижением рН раствора до 2 существенного усиления коррозионного разрушения титана и титаноалюминиевого сплава АТ6 не обнаружено. Представленные в табл. 5.1 данные показывают, что коррозионная стойкость металлов и сплавов, обычно применяемых в ди- мическом аппаратостроении, резко понижается при наличии в растворе хлорида марганца даже небольших количеств соляной кислоты. Накопленный опыт показывает, что в качестве конструкционных материалов для изготовления теплообменной аппаратуры, подвергающейся воздействию нейтральных растворов хлорида марганца, например для выпарных аппаратов, наиболее пригодны титан ВТ1 и сталь 0Х23Н28МЗДЗТ. Использовать для растворения марганцовистой руды соляной кислотой и нейтрализации получаемых растворов хлоридов металлическое оборудование без дополнительной защиты нецелесообразно. Представленные в табл. 5.3 рекомендации по конструкционным материалам и способам защиты составлены на основании лабораторных коррозионных испытаний с учетом опыта эксплуатации оборудования в производствах соляной кислоты, хлоридов кальция, магния и прочих смежных производств. Многолетний опыт эксплуатации цехов получения соляной кислоты и хлоридов металлов показывает, что для обработки марганцовистой руды концентрированной соляной кислотой наиболее целесообразно применять стальную аппаратуру, футерованную в два слоя диабазовыми плитками или кислотоупорным кирпичом по подслою из мягкой резины 2566 или 1976. Для футеровки аппаратуры емкостью не более 10 мъ наиболее целесообразно использование диабазовых плиток. В качестве вяжущих растворов для футеровки может использоваться как кислотоупорная диабазовая замазка, так и органическая замазка арзамит-5, которая обладает меньшей пористостью и более высокими физико-механическими свойствами. Стальные футерованные аппараты с успехом могут быть использованы также для очистки раствора хлорида марганца от хлоридов других металлов, для сбора и хранения очищенных и упаренных растворов, а также маточников, отделенных от кристаллов хлорида марганца на стадии кристаллизации. Опыта применения стали 0Х23Н28МЗДЗТ и титана ВТ1 для изготовления аппаратов упаривания раствора хлорида марганца и других близких по свойствам хлоридов не имеется, поэтому указанные материалы должны быть вначале испытаны в опытнопромышленном масштабе.
158 Гл. 5. Производство хлорида марганца Таблица 5.3 Рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты для оборудования производства хлорида марганца Оборудование Среда, г/л Температура, °С Рекомендуемый материал и способ защиты Емкость для обработки руды соляной кислотой . Емкости для очистки и нейтрализации растворов хлорида марганца Фильтр для очистки раствора Подогреватель раствора хлорида марганца Вакуум-испаритель выпарного аппарата Кристаллизаторы Сушилка для обезвоживания МпС12-4Н20 Трубопроводы для солянокислых растворов хлорида марганца Трубопроводы для нейтральных растворов Насосы для солянокислых растворов хлорида марганца Марганцовая руда НС1 200-300; МпС12 200; CaCl2+MgCl2+ + NiCl2 + CoCl3| до 50 МпС12300;СаС12+ -f MgCl2 + +NiCl2 + +FeCl3 + А1С1з 10-20 MnCl2 300; СаС12 21,5; MgCl2 10; NaCl 30 M11CI2 300 MnCl2<830;NaCl< <30; pH=2,5 To же MnCl2.4H2O<50% MnCl2 200-800; HC1<30% MnCl2 200-800 MnCl2 200—800; HC1<30% j 90 90 90 90 220-240 90 90 90 90 90 Углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками или кислотоупорным кирпичом на диабазовой замазке или (предпочтительно) на арзамите-5 по подслою из резины 2566 Углеродистая сталь с эмалевым покрытием или с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке или (предпочтительно) на арзамите-5 по подслою из резины 2566 Фарфор, эмалированная углеродистая сталь Графит, пропитанный феноло-формальдегид- ной смолой или титан ВТ1 Титан ВТ1 (предпочтительно) или сталь 0Х23Н28МЗДЗТ То же Сталь Х17Н13М2Т Фаолит А, фарфор, стекло, фторопласт-4 (предпочтительно), сталь, защищенная полуэбонитом 1751 Титан (предпочтительно) или сталь 0Х23Н28МЗДЗТ Чугун кремнемолибде- новый «антихлор» или кремнистый С15, либо фторопласт-4, либо графит, пропитанный фенол оформ альдегидной смолой
Литература 159 Оборудование асосы для нейтральных растворов рокладки на оборудовании с нейтральными и кислыми растворами хлорида марганца Среда, г/л МпС12 200-800 МпС12 200-800; НС1<30% Температура, °С 90 90 Продолжение Рекомендуемый материал и способ защиты Титан ВТ1 (предпочтительно) или чугун кремнистый С15 Паронит или резина, обернутая пленкой из фторопласта-4 В качестве конструкционных материалов для трубопроводов, транспортирующих солянокислые подогретые растворы хлорида марганца, могут быть использованы фарфор, стекло, фторопласт-4, фаолит А и многие другие неметаллические материалы. На стадии упаривания наиболее целесообразны титановые трубопроводы. Как показывает опыт смежных производств, для коммуникаций с солянокислыми растворами хлорида марганца подходит фарфоровая запорная арматура, а также стальная, эмалированная или футерованная фторопластом-4ч Для коммуникаций с растворами хлористого марганца, не содержащими соляной кислоты, рекомендуется запорная арматура из титана. В качестве прокладочного материала при герметизации аппаратуры и трубопроводов целесообразно применять щелочекислото- стойкую резину (ГОСТ 7338—55) или паронит. ЛИТЕРАТУРА 1. 2. E. Г. Кузьмина, В. В. Стендер, Хим. пром., 17, № 6, 42 (1940). Г. Я. Воробьева, Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств. Справочник, Изд. «Химия», 1967. F. R i 11 e r, Korrosionstabellen metallischen Werkstof fe, Wien, 1952. O. Bauer, О. К r 6 n k e, T. Massing, Die Korrosion von Nichtmetallen und deren Legirungen, Wien, 1944. Д. Г. Туфанов, Коррозионная стойкость нержавеющих сталей. Справочник металлурга, Металлургия, 1964. Г. Ф р а й т а г, Материалы для изготовления химической аппаратуры, Гос- химиздат, 1934. В. Н. Дятлова, Коррозионная стойкость металлов и сплавов. Справочник, Изд. «Машиностроение», 1964. В. В. Андреева, В. И. К а з а р и н, Новые конструкционные химически- стойкие металлические материалы, вып. 17, Госхимиздат, 1961. L. Golden, J. К. L a n g e, W. L. А с h е г m a n, Ind. Eng. Chem., 44, № 8. 1930 (1952). 10. Коррозия металлов, Под ред. В. В. Скорчеллетти, т. 1, Госхимиздат, 1952. П. Г. Л. Шварц, А. П. А к ш е н ц е в а, Л. С. Макарова, Таблицы коррозионной стойкости титана и его сплавов в различных агрессивных средах, НИИХИММАШ, 1961. 12. П. П. Б v д н и к о в, Технология керамических изделий, Госстройиздат, 1946. 13. К. А. Поляков, Неметаллические химически стойкие материалы, Госхимиздат, 1947, 9.
Глава шестая ПРОИЗВОДСТВО ХЛОРИДА ЦИНКА Хлорид цинка — кристаллическое вещество белого цвета, существует в двух модификациях: ct-ZnCl2— с температурой плавления 315° С и p-ZnCl2 — с температурой плавления 326°. Хлорид цинка весьма гигроскопичен. При 20° С максимальная растворимость его в воде составляет 79,8%, а при 100° — 86%. В водных растворах хлорид цинка гидролизуется с образованием соляной кислоты, которая в основном и определяет коррозию большинства сталей и сплавов, особенно при повышенной температуре (табл. 6.1). рН растворов соответствует 3,7—3,9. При комнатной температуре растворы хлорида цинка с концентрацией до 50% малоагрессивны по отношению к многим металлическим материалам (табл. 6.1). Срок службы стальных емкостей, в которых хранится раствор хлорида цинка, при толщине стенки 8—10 мм составляет более 20 лет. Легированные стали разрушаются со скоростью менее 0,02 мм/год. Хорошей стойкостью в холодных растворах обладают также медь и сплавы на ее основе, никель и его сплавы, титан и ряд других металлов и сплавов. С повышением температуры растворов стойкость металлов и сплавов резко понижается. Углеродистая сталь, серый чугун, малолегированные стали и чугуны в горячих концентрированных растворах хлорида цинка подвергаются интенсивному разрушению (табл. 6.1). В расплаве безводной соли коррозия идет несколько медленнее, чем в горячих концентрированных растворах, но и в этих условиях углеродистая сталь разрушается со скоростью не менее 13 м ч/год. Хромоникелевые стали в горячих растворах подвергаются точечной коррозии, а под напряжением проявляют склонность к коррозионному растрескиванию. Возникновение коррозионных трещин в стали Х18Н10Т обнаруживается, в зависимости от концентрации раствора, через 4—250 ч. Введение в состав хромоникеле- вой стали 2% молибдена не задерживает существенно возникновения и развития коррозионного растрескивания. В условиях упаривания разбавленных растворов до концентрации не более 50% ZnCb удовлетворительной стойкостью
Производство хЛорида цинка 161 обладает медь. Ее стойкость тем выше, чем меньше содержится в ней примесей. Удовлетворительно стойкими в этих условиях являются также сплавы на основе меди, никель и его сплавы, титан и некоторые другие металлы и сплавы. Однако в более концентрированных горячих растворах большинство из них разрушается весьма быстро. В 72% -ном растворе при 100° С удовлетворительной стойкостью обладают бронза Бр.АЖМц 10-3,0-1,5 и никелемедный сплав НМЖМц 28-2,8-1,5. Вода В атмосферу NaOH на Рис. 6.1. Принципиальная схема производства хлорида цинка: / —реакционная колонна; 2 — колонна для улавливания хлористого водорода; 3 — аппарат для нейтрализации раствора хлорида цинка; 4 — емкости для сбора раствора после нейтрализации; 5 —подогреватель раствора; 6 — плавильный когел; 7 — барабан для приема готового продукта; 8—скруббер для улавливания и нейтрализации паров хлорида цинка; 9 — бак для циркулирующего раствора щелочи. Незначительной коррозии в кипящих концентрированных растворах подвергаются тантал, серебро, кремнистый и кремнемолиб- деновые чугуны с содержанием 14—17% кремния. Неметаллические защитные и конструкционные материалы, выпускаемые отечественной промышленностью, в большинстве своем обладают хорошей химической стойкостью в растворах хлорида цинка даже при повышенных температурах (табл. 6.2). Хлорид цинка широко используют как антисептическое средство для пропитки древесины, в гальваностегии, при травлении металлов, в производстве фибры и для других нужд. Как товарный продукт хлорид цинка выпускают в виде безводного твердого расплава и раствора концентрацией не менее 48%. Исходным сырьем для получения хлористого цинка является электролитический цинк марок ЦО и ЦВ и хлористый водород. Принципиальная схема производства представлена на рис. 6.1. В реакционную колонну У, загруженную плитками цинка, 6 Зак. И13
Скорость коррозии металлов и сплавов в растворах хлорида цинка Таблица 6.1 Металл или сплав Алюминий А1 Алюминий АД1 Алюминиевые сплавы АЛ2 (Si 10—13%) Mg 1,5—2,5%, Mn 1,0—2,0% Бронза Бр. А7 Бронза Бр. АЖМц 10-3-1,5 Бронза оловянносвинцовоникелевая (Sn 6%, Pb 9%, Ni 1%) Бронза оловянносвинцовосурьмяни- стая (Sn 13,0%, Pb 9—10%, Sb 2-4%) Бронза цинковомарганцовистая (Zn 38%, Mn 2,0%) Железо электролитическое Магний Магниевоалюминиевоцинковый сплав (А1 6%, Zn 1%, Mn 0,2%) Медь электролитическая (99,95%) Концентрация раствора, % ZnCl2 10 ZnCl2 34,6; НС1 0,7; FeCl3 следы ZnCl2 50—70 ZnCl2 1 ZnCl2 5 ZnCl2 10 ZnCl2 10 ZnCl2 < 79 ZnCl2 50; ZnO 0,7; FeCl3 0,8; pH = 4,5 ZnCl2 72; ZnO 0,7; FeCl3 0,8; pH = 0,9-r-l,0 ZnCl2 < 79 ZnCl2 34,6; HC1 0,7; FeCl3 следы To же ZnCl2 50 ZnCl2 34,6; HC1 0,7; FeCl3 ! следы ZnCl2 50—70 ZnCl2 3 ZnCl2 3 ! ZnCl2 27,5; ZnO 0,7; FeCl3 0,8 | (pH = 4,9 -г- 5,5) ZnCl2 50 ZnCl2 50 Температура, °C 20 20 Упаривание i 20-75 20-75 20 20 20 115 153 20 20 20 Кипение 20 Кипение 35 35 100 20 Кипение Длительность испытаний, ч 2160 144 — — — 2160 2160 — 405 540 — 163 163 163 144 6 148 148 470 144 144 Скорость коррозии, мм/год 0,013 0,023 0,45 0,013—0,034* 0,022-0,40 0,012 0,011 >3 0,011 1,8 >з 0,11 0,12 0,32 0,3 7,5 3,6 3,4 0,052 0,12 ОД г Литература 1 2 2 3 3 4 4 11 5 5 11 2 2 2 2 2 13 13 5 2 2
Медь Ml Никель Никелемедные сплавы Ni 70%, Си 30% НМЖМц 28-2,5-1,5 (монель) Никелемолибденовый сплав хастел- лой В Никелехроможелезный сплав (Ni 80%, Cr 13%, Fe 7%) Олово Свинец Серебро Сталь углеродистая Ст. 3 Сталь никелемолибденовая (Ni 30%, Mo 2%) Стали хромистые 0X13, 1X13, 2X13 Х17, 0Х17Т Х28 ZnCl2 34,6; HCl 0,7 ZnCl2 < 79 ZnCl2 ^ 79 7,8—21% ** 21—69% ** ZnCl2 27,5; ZnO 0,7; FeCl3 0,8; pH = 4,9 ~ 5,5 ZnCl2 ^ 79 ZnCl2 30—40 ZnCl2 1 ZnCl2 < 79 ZnCl2 < 79 Растворы ZnCl2 34; HCl 1,0 Расплав ZnCl2 34,6; HCl 0,7; FeCl3 следы Насыщ. p-p ZnCl2 ZnCl2 70 ZnCl2 20 ZnCl2 34,6; HCl 0,7; FeCl2 следы Насыщ. p-p ZnCl2 » » » ZnCl2 50—70 ZnCl2 20 Насыщ. p-p ZnCl2 >* Алюминий холоднокатаный и отожженный. ** Упариваемый раствор; приводятся начальная и конечная концентрации 3* Данные В. А. Гореловой. 20 20 100 38 115 80 20 — кипение Кипение 20 Кипение До кипения 25 350 20 20 Кипение 20 20 20 Кипение Упаривание 20 20 Кипение 144 _ — 5040 2160 740 — 720 — — 650 40 163 144 — i 163 163 163 __ — ~~ 1 — 1,9- <0Д <1 0,11 1 0,12 <0,1 0,61 Нестойко < 1 <3 <0,1 6,8 13 3* 0,79 <1,1 3,5 <1,0 0,31 <1Д > 1Д 1,7 <0,1 <1,0 > Ю 2 11 И 6 6 5 11 6 4 И 1Г 1, И 5 о о
Продолжение Металл или сплав _ Сталь хромомарганцовистая (Сг 18%, Мп '8—9%) Сталь хромомолибденовая (Сг 17%, Мо 1,2%) Стали хромоникелевые Сг 18%, Ni 8% Х18Н9Т 0Х18Н11Б Сталь хромоникелемарганцовистая Х14П4НЗТ Стали хромоникелемолибденовые 0Х21Н6М2Т Х17Н9М2,5; Х18Н8М1; Х18Н13М2Т; Х18Н18М1,5 Х17Н13М2Т Концентрация раствора, % ZnCl2 20 ZnCl2 20 ZnCl2 34,6; НС1 0,7; FeCl3 следы ZnCl2 20 Насыщ. p-p ZnCl2 ZnCl2 5 ZnCl2 5 ZnCl2 20 ZnCl2 20 ZnCl2 27,5; ZnO 0,7; FeCl3 0,8; pH = 4,9 -г- 5,0 To же ZnCl2 60 ZnCl2 72; ZnO 0,7; FeCl3 0,8; pH = 0,9-=- 1,0 Расплав В парах над расплавом ZnCl2 20 Насыщ. p-p ZnCl2 » » » ZnCl2 < 79 ZnCl2 ^ 79 ZnCl2 20 ZnCl2 20 ZnCl2 27,5; ZnO 0,7; FeCl3 0,8; pH = 4,9 -^ 5,5 Температура, °C 20 Кипение 20 Кипение 20 — кипение <60 100 35—100 Кипение <40 80—103 Кипение < 40—150 350 350 20 20 Кипение 20 Кипение 20 Кипение 100 Длительность испытаний, ч — 163 — — — — — — 500 1100 — 500—1000 140 140 _« — — — — — — 525 Скорость коррозии, мм/год <1 <10 0,006 <10 3—10 < 0,004 0,79 0,001—0,045 0,001 * < 0,005 0,02—0,3 См.** < 0,004—0,1 3* 0,025 4* 0,035 4* <0,1 <1 >10 <0,1 < 1 ! <o,i <10 0,09* Литература 4 4 2 4 8 9 9 9 9 9 5 10 5 ! 4 8 8 11 11 4 4 5
166 Гл. 6. Производство хлорида цинка Таблица 6.2 Стойкость неметаллических материалов в растворах хлорида цинка [1, 3, 11, 15] Материал Антегмит АТМ-1 Арзамит Асбовинил Винипласт Графит, пропитанный феноло-формальде- гидной смолой Древесина Покрытия из лаков бакелитового перхлорвиниловых Полиамиды Полиизобутилен ПСГ Полиметилметакрилат Полипропилен Полистирол Полиэтилен Полиэфирные смолы Резины на основе каучуков бутадиен-нитрильных бутилкаучука натурального и бутадиен-стирольных Фаолит А Фторопласт-3 Фторопласт-4 Эпоксидные смолы Диабаз плавленый, керамика кислотоупорная, стекло, фарфор, эмаль кислотоупорная Диабазовая замазка Концентрация ZnCl2, % 53 Любая 72 Разбавл. Насыщ. на холоду Любая 9 <79 <79 <79 Разбавл. Насыщ. на холоду <79 <79 <79 <79 <79 <79 <79 <79 Любая <79 Любая <79 Любая Расплав Темпера- Tvpa, "°С 120 <120 100 40 60 До кипения 20 <100 <60 20 40 100 <60 <60 20 <60 <120 <80 <100 <60 <120 <ео >100 <100 Кипение 135 Оценка стойкости Стозк » » » Относительно стоек Стоек Стойка Стойки » » Сто эк Относительно стоек Стоек » » » Стойки » » » Стоек » » Стойки » Стойка
Производство хлорида цинка 167 подают снизу хлористый водород, а сверху — воду. Образующаяся соляная кислота взаимодействует с цинком: Zn + 2HC1 —> ZnCl2 + H2 Подачу компонентов осуществляют таким образом, чтобы концентрация раствора хлорида цинка на выходе из колонны составляла 48—50%. Не вошедший в реакцию так называемый аб- газный хлористый водород по выходе из реакционной колонны абсорбируют водой в колонне 2, Полученную соляную кислоту повторно используют для растворения цинка. Раствор хлорида цинка, поступающий из реакционной колонны, освобождают от избытка соляной кислоты в нейтрализаторе 3, пропуская его через слой ^цинковых плит. После этого раствор с рН = 3,7 ~- 3,9 собирают в емкостях-хранилищах 4, а затем загружают в цистерны для отправки потребителю или передают для получения безводной соли. В отделении упаривания раствор из емкостей-хранилищ направляют в подогреватели 5 и далее в плавильные котлы 6, обогреваемые водородным пламенем. Температура раствора в процессе упаривания постепенно повышается до 360°С. Полученный расплав безводного хлорида цинка разливают в герметично закрываемые барабаны 7, в которых его транспортируют и хранят_до использования. Пары хлорида цинка, поступающие из плавильного котла, улавливают и нейтрализуют в аппаратах 8 и 9. Результаты обследования оборудования в действующих цехах приведены в табл. 6.3. Основными компонентами технологических сред являются хлорид цинка и соляная кислота. Коррозионная активность растворов хлорида цинка усиливается при содержании в них уже 0,7— 1,0% НС1. Скорость коррозии меди в растворе, содержащем 34,6% ZnCl2 и 0,7% НС1, при 25° С достигает 1,9 мм/год. Углеродистая сталь разрушается в этих условиях со скоростью Ъ,8 мм/год (табл. 6.1). С увеличением концентрации соляной кислоты скорость коррозии большинства металлов и сплавов резко возрастает. ЕГ соответствии с этим реакционные колонны и нейтрализаторы изготовляют из углеродистой стали с антикоррозионной защитой из неметаллических материалов. Обычно применяют стальную аппаратуру, футерованную в два слоя диабазовыми плитками или кислотоупорным кирпичом на диабазовой замазке, уложенными по резиновому подслою, а также аппараты, защищенные трехслойным покрытием из полуэбонита 1751 в сочетании с мягкой резиной 1976 (табл. 6.3). Для транспортировки растворов хлорида цинка, содержащих соляную кислоту, с успехом используют фаолитовые трубопроводы, которые разрушаются очень медленно. Периодическая замена
168 Гл. 6. Производство хлорида цинка Результаты коррозионного обследования оборудования материалы и способы защиты Аппарат, оборудование Среда, % Температура, °С Конструкционный материал, способ защиты Отделение получения 48—50% Реакционная колонна Аппарат для нейтрализации раствора хлорида цинка Цинк; соляная кислота; ZnCI2 48-50%; Н2 ZnCl2 48—50%; соляная кислота (после нейтрализации рН=3,7-*-3,9) До 100 85—100 Углеродистая сталъ. Корпус защищен двухслойной футеровкой на диабазовой замазке — первый слой диабазовыми плитками, второй кислотоупорным кирпичом по подслою из полиизобутилена ПСГ или полуэбонита 1751 в сочетании с резиной 1976 Загрузочные люки защищены фаолитом А либо футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке Зонт для отвода абгазов футерован кирпичом Углеродистая сталь. Емкость защищена: а) двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке по подслою из полуэбонита 1751 в сочетании с резиной 1976; б) футеровкой на диабазовой замазке: первый слой диабазовыми плитками, второй — кислотоупорным кирпичом по подслою из полиизобутилена ПСГ; в) трехслойным покрытием из полуэбонита 1751 в сочетании с резиной 1976 Крышка защищена либо по способу (б), либо фаолитом А * В обследовании принимали участие С. Д. Маслохутдинова и И. В. Рискин,
Гл. 6. Производство хлорида цинка 169 Таблица в.З производства хлорида цинка; рекомендуемые конструкционные от коррозии для оборудования * Результаты обследования Рекомендуемый конструкционный материал и способ защиты раствора хлорида цинка , (без ремонта) Покрытие в основном разрушается под воздействием механических ударов при загрузке колонны цинковыми плитами. Футеровка ремонтируется раз в год, фаолитированные люки — раз в месяц. Зонт заменяют раз в 3 месяца Швы футеровки ются раз в год То же ремонтиру- Покрытие ремонтируют раз в 1—2 года Состояние удовлетворительное Углеродистая сталь. Защита для корпуса — футеровка: первый слой диабазовыми плитками, второй кислотоупорным кирпичом по подслою из полиизобутилена ПСГ; для загрузочных люков — фаолит А, стеклопластик на основе феноло- формальдегидной смолы, или текстофаолит; для зонта — футеровка кирпичом Углеродистая сталь. Защита для емкости — двухслойная футеровка диабазовыми плитками или кислотоупорным кирпичом по подслою из полуэбонита 1751; для люков и штуцеров — фаолит А, для крышки — трехслойное покрытие полуэбонитом 1751 или фаолит А
170 Гл. 6. Производство хлорида цинка Аппарат, оборудование Среда, % Температура, °С Конструкционный материал, способ защиты Емкости для сбора раствора хлорида цинка после нейтрализации Цистерны для транспортировки раствора хлорида цинка Колонна для улавливания хлористого водорода из абга- зов Центробежный насос для перекачки раствора хлорида цинка ZnCl2 48—50% (рН=3,7+3,9) То же Соляная кислота до 20%; Н2 ZnCl2 48-50% (рН=3,7-^3,9) 85 От 30 до —25 От 20 до —15 50-95 20—85 (^изб = =1,5 ат) Углеродистая сталь. Емкость защищена: двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке по подслою из полуэбонита 1751 в сочетании с резиной 1976; футеровкой на диабазовой замазке: первый слой—диабазовыми плитками, второй — кислотоупорным кирпичом по подслою из полиизобути- лена ПСГ; трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 в сочетании с резиной 1976. Дно и нижняя часть аппарата на высоту 1 м дополнительно отфутерованы диабазовыми плитками на диабазовой замазке. Люки и штуцера защищены фаолитом А Крышка — незащищенная углеродистая сталь толщиной 4—6 мм Углеродистая сталь без защиты толщиной ^ 10 мм Углеродистая сталь Фаолит А Чугун серый Кремнистый чугун С 15
Производство хлорида цинка 1/1 Продолжение Срок службы к моменту обследования, годы >20 18 (без ремонта) 2 (без ремонта) 3-4 (без ремонта) -20 3-4 (без ремонта) >3 (без ремонта) 3-5 Результаты обследования Ремонт наружных швов футеровки производится раз в 2 года Разрушение покрытия незначительное — Коррозия-равномерная » » Состояние удовлетворительное Рабочие колеса из серого чугуна заменяются раз в 2— 6 месяцев Рекомендуемый конструкционный материал и способ защиты Углеродистая сталь. Защита для емкости — двухслойная футеровка диабазовыми плитками или кислотоупорным кирпичом по подслою из полиизобутилена ПСГ, для крышки — трехслойное покрытие полуэбонитом 1751 П р и м ел а н и е. Необходимость защиты стальных емкостей и цистерн для хранения и транспортировки хлорида цинка вызвана повышением требований к чистоте продукта Углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Фаолит А Чугун кремнистый С 15 (предпочтительно) или серый
172 Гл. 6. Производство хлорида цинка _ <о = 6 %1 Аппарат, оборудование Трубопроводы, транспортирующие раствор хлорида цинка: из реакционной колонны на нейтрализацию после нейтрализации Среда, % ZnCl2 48—50%; соляная кислота ZnCl2 48—50% (рН=3,7-*-3,9) Температура, "°С 85-100 0—85 Конструкционный материал, способ защиты Фаолит А Углеродистая сталь толщиной 4—5 мм Подогреватель раствора хлорида цинка Плавильный котел Барабаны для плавленого хлорида цинка (тара) Центробежный ПО' гружной насос для перекачки расплавленного хлорида цинка Трубопровод для транспортировки расплавленного хлорида цинка Скруббер для улавливания и нейтрализации паров хлорида цинка Бак для циркулирующего раствора щелочи То же ZnCl2 от 48 до 100% ZnCl2 (расплав] ZnCl2 НС1; Ю% (пары); NaOH То же <130 360 360 временно), 20 360 360 <150 <150 Отделение получения Графит, пропитанный феноло- формальдегидной смолой Чугун серый Чугун никелевый (Ni 6%), толщина стенки ~50 мм Чугун никелевый (Ni 11%) Сталь Х18Н10Т Углеродистая сталь Корпус — углеродистая сталь, рабочее колесо — сталь Х18Н10Т Сталь Х18Н10Т Углеродистая сталь с двухслойной футеровкой плитками из антегмита АТМ-1 на замазке арзамит-5 То же
Производство хлорида цинка 1/3 Продолжение Срок службы к моменту обследования, годы Результаты обследования Рекомендуемый конструкционный материал и способ защиты >20 <1 При резких температурных колебаниях на отдельных участках образуются продольные трещины Наиболее интенсивно корродируют сварные швы Фаолит А или фторопласт-4 То же или полиэтилен низкого давления (при температуре не выше 70° С) тлавленого хлорида цинка 5 месяцев 5—6 месяцев 8—12 » Не более 3 недель 12 месяцев < 12 месяцев б месяцев 6 месяцев Соединения периодически уплотняются феноло-форм- альдегидной смолой Коррозия равномерная Никелевый чугун подвергается язвенной коррозии. Наиболее интенсивное разрушение в зоне обогрева Сварные швы подверглись коррозионному растрескиванию. Использование цинковых плит в качестве протекторов несколько тормозит коррозию Небольшая равномерная коррозия Ремонт отдельных деталей производится раз в месяц Язвенная коррозия Разрушаются наружные швы футеровки То же Графит, пропитанный феноло- формальдегидной смолой Чугун 12%) никелевый (Ni 11— Углеродистая сталь Корпус — чугун или углеродистая сталь, рабочее колесо—сталь Х18Н10Т Сталь Х18Н10Т Углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на портландцементе 500 по подслою из полуэбонита 1751
174 Гл. 6. Производство хлорида цинка отдельных участков таких трубопроводов в основном обусловливается механическими поломками, связанными иногда с недоброкачественным монтажом. Наибольшие трудности возникают при выборе конструкционных материалов для подогревателей и плавильных котлов. Срок службы котлов из чугуна, содержащего 6 и 11% никеля, составляет соответственно 6 и 12 месяцев, а срок службы котлов из стали Х18Н10Т не превышает 3 недель. Наиболее интенсивному разрушению котлы подвергаются в зоне обогрева водородным пламенем, где температура стенки значительно превышает температуру упариваемого раствора. Использовать коррозионностоикие кремнистые чугуны Для изготовления котлов нельзя из-за их хрупкости и неустойчивости к резким температурным перепадам. Применять тантал или серебро в качестве конструкционных материалов для выпарной аппаратуры экономически невыгодно. Для изыскания путей увеличения срока службы аппарата следует проверить в опытном порядке целесообразность упаривания раствора под вакуумом при температуре не более 150° С или производить упаривание в кипящем слое. В настоящее время разрабатывается процесс получения гранулированного безводного хлорида цинка путем обезвоживания 48—50%-ного раствора в кипящем слое. В качестве теплоносителя предполагается использовать инертный газ, который, поступая в аппарат с температурой 450—500° С, с одной стороны, способствует распылению раствора, а с другой, увлекает за собой при выходе из аппарата пары воды. Следует ожидать, что при таком методе получения безводного хлорида цинка коррозионное разрушение аппаратов не должно быть столь интенсивным, как при упаривании раствора до получения расплава безводной соли, так как температура кипящего слоя, по предварительным расчетам, не должна превышать 160° С. Этот метод успешно апробирован в производстве хлорида кальция (см. стр. 150 настоящего тома). В производстве хлористого цинка в качестве прокладочных материалов для герметизации аппаратуры и трубопроводов применяют паронит и кислотощелочестойкую резину (ГОСТ 7338—55). Для уплотнения сальников центробежных насосов используют про- графиченный асбест. ЛИТЕРАТУРА 1. В. П. Баран ник, Краткий справочник по коррозии, Госхимиздат, 1953. 2. М. М. Романова, О. И. Вер, Хим. машиностроение, № 3, 36 (1936). 3. Коррозионная и химическая стойкость материалов. Справочник, под ред. Н. А. Доллежаля. Машгиз, 1954. 4. В. Н. Дятлова, Коррозионная стойкость металлов и сплавов. Справочник, Машиностроение, 1964.
Литература 175 5. Л. С. Семенова, Труды НИИХиммаш, вып. 35, I960. 6. Коррозия металлов, Под ред. В. В. Скорчеллетти, т. 1, Госхимиздат, 1952. 7. Л, Коломбье, И. Г о х м а н, Нержавеющие и жаропрочные стали, Ме- таллургиздат, 1958. 8. Д. Г. Т у ф а н о в, Коррозионная стойкость нержавеющих сталей. Справочник металлурга, Изд. «Металлургия», 1964. 9. L. Golden, I. Lane, W. Acherman, Ind. Eng. Chem., 44, № 8, 1930 (1952). 10. G. Edeleanu, J. Iron a. Steel Inst., 173, № 2, 140 (1953); 175, № 4, 390 (1955). 11. Г. Я. Воробьева, Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств. Изд. «Химия», 1967. 12. В. Н. К и с е л ь н и к о в, Б. М. Лапшин, Труды Ивановского химико-технологического института, вып. 7, Госхимиздат, 1958. 13. Ф. Т о д т, Коррозия и защита от коррозии, т. I, Изд. «Химия», 1966. 14. В. В. Андреева, В. И. К а з а р и н, Новые конструкционные химически стойкие металлические материалы. Госхимиздат, 1961. 15. Углеграфитовые материалы и их- применение в аппаратостроении, сб. № 5, Профиздат, 1958, стр. 79.
Глава седьмая ПРОИЗВОДСТВО ГИПОХЛОРИТА КАЛЬЦИЯ И ХЛОРНОЙ ИЗВЕСТИ ь I Гипохлорит кальция выпускается отечественной и зарубежной У промышленностью в виде нейтральной Са(СЮ)2*ЗН20, двуоснов- | ной Са(СЮ)2-2Са(ОН)2 и дветретиосновной ЗСа(СЮ)2-2Са(ОН)2 1 солей *. I Хлорная известь — сложный комплекс соединений гипохлорита, 1 хлорида и гидроокиси кальция. Состав хлорной извести колеб- 1 лется в зависимости от условий образования и точно до сих пор 1 не установлен. Основными составляющими хлорной извести яв- р ляются: Са (СЮ)2 • 2Са (ОН)2% ЗСа (СЮ)2 • 2Са (ОН)о. 2Н20, Са (СЮ) 2 • ЗН20, СаС12 • Са (ОН) 2 • Н20, СаС12 • ЗСа (ОН) 2 • 12Н20 [1]. Водный раствор хлорной извести по химическим свойствам близок к раствору гипохлорита кальция. Гипохлорит кальция и хлорная известь представляют собой гигроскопичные порошкообразные вещества белого цвета со спе- fc цифическим запахом, напоминающим запах хлора. Гипохлориты являются нестойкими соединениями и разлагаются по трем схемам, претерпевая хлоратный распад: ЗС1СГ —> С10- + 2СГ кислородный распад: 2С1СГ —> 2СГ + 02 хлорный распад (в присутствии хлоридов): С10" + СГ + Н20 —► 20Н" + С12 Разложение гипохлорита ускоряется под влиянием тепла, влаги и света. В водных растворах максимальная скорость разложения гипохлоритов наблюдается при рН = 6,7. • t * В производстве сокращенно называют нейтральный гипохлорит кальция НГК, двуосновной — ДСГК и дветретиосновной — ДТСГК. В дальнейшем тексте используются эти обозначения,
Коррозионная активность Са(С10)2 и хлорной извести 177 Применение гипохлорита и хлорной извести основано на их окислительной способности. Условным выражением окислительной способности является процентное содержание активного хлора, т. е. количество хлора, которое выделяется при действии на продукт соляной кислоты *. Качество гипохлорита и хлорной извести характеризуется их стабильностью, т. е. способностью сохранять активный хлор в течение длительного времени. КОРРОЗИОННАЯ АКТИВНОСТЬ ГИПОХЛОРИТА КАЛЬЦИЯ И ХЛОРНОЙ ИЗВЕСТИ В табл. 7.1 и 7.2 характеризуется стойкость металлических и неметаллических материалов в растворах гипохлорита кальция и хлорной извести. Поскольку агрессивность раствора хлорной извести определяется наличием в нем гипохлорита кальция, данные для растворов гипохлорита могут быть отнесены и к растворам хлорной извести. Как видно из табл. 7.1, в концентрированных растворах гипохлорита, а также в сильнощелочных растворах любых концентраций алюминий и его сплавы подвергаются интенсивной равномерной коррозии [6]. В разбавленных гипохлоритсодержащих растворах** они способны подвергаться точечной коррозии, однако некоторые авторы все же рекомендуют применять алюминиевую аппаратуру в производстве отбеливающих растворов [3]. Углеродистая сталь и чугун в растворах гипохлорита кальция и хлорной извести подвергаются заметному коррозионному разрушению. Тем не менее, в соответствии с данными [4], эти металлы широко используют для изготовления резервуаров, мешалок, трубопроводов (сталь) и насосов (чугун), предназначенных для эксплуатации в условиях воздействия разбавленных щелочных растворов, содержащих ~3% активного хлора. Скорость коррозии углеродистой стали и чугуна в этих условиях не превышает 1,0 мм/год (табл. 7.1). Аппаратуру из углеродистой стали, подвергающуюся воздействию гипохлоритсодержащих растворов, можно защитить от коррозионного разрушения путем катодной поляризации [3]. Высокой коррозионной стойкостью в растворах гипохлорита кальция и хлорной извести, как следует из табл. 7.1, обладают * Содержание активного хлора в белильных растворах гипохлорита кальция и хлорной извести, используемых для отбелки и дезинфекции, составляет 3-15%. ** Под гипохлоритсодержащими растворами здесь и в дальнейшем имеются в виду растворы гипохлорита кальция и хлорной извести, которые наряду с активным хлором могут содержать гидроокисные соединения, хлориды, карбонатц и другие примеси.
178 Гл. 7. Производство гипохлорита кальция и хлорной извести Таблица 7.1 Скорость коррозии металлов и сплавов в растворах гипохлорита кальция и хлорной извести Металл или сплав Алюминий Бронза алюминиевая (А1 8-10%, Fe 2,5— 4%) Медь Меднокремиистый сплав (Si 3,1—4,0%, Мп 1,0-1,1%) Никель Никелекремнистый сплав (Si 12,0%, Mo 0,25%, Си 3,0%, Fe 1,0%, Al 1,25%) Никелемедный сплав (Си -30,0%) Никелемолибденовые сплавы хастеллой В типа хастеллоя С Мо 30,85%, Fe 7,0%, Мп 1,06% Никелехромистый сплав (Сг 10,0%, Мп 2,0%) Ниобий (99,8%) Среда 1 % гипохлорита кальция То же, рН < 7 Белильные * щелочные р-ры гипохлорита кальция Белильные р-ры гипохлорита кальция, нейтр. Белильные р-ры гипохлорита кальция, щелочные разбавл. То же, нейтр. или под- кисл. То же, нейтр. Белильные р-ры гипохлорита кальция, <С 0,3% активного хлора Белильные кислые р-ры гипохлорита кальция Р-ры хлорной извести любой концентрации Белильные р-ры гипохлорита кальция, щелочные, 0,3% активного хлора Белильные р-ры гипохлорита кальция 6% р-р гипохлорита кальция 18—20% р-р гипохлорита кальция Р-ры хлорной извести любой концентрации То же 70% р-р хлорной извести Температура, °С — 20 20 20 20 20 20 20 20 Любая 20 20 < 100** 30 3* Любая » < 1004* Скорость коррозии, мм'год <0,5 <1 >3 < 1,3 <0,1 >з <1,3 / <0,1 >з Нестоек <0,1 >з < 0,006 0,0025 Нрстоек » < 0,001 Литература 3 4 4 4 4 4 4 4 4 9 4 4 12 9 9 9 9 * Содержание активного хлора в белильных растворах гипохлорита кальция 3—15%. ** Длительность испытаний 144 ч. 8* Длительность испытаний 4890 ч. 4* Длительность испытаний 24 Ч,
Коррозионная активность Са(С10)2 и хлорной извести 179 Продолжение Металл или сплав Температура, °С Скорость коррозии, мм/год Литература Олово Платина Свинец Серебро Сталь углеродистая Стали хромистые типа Х13 Х17 Х17Т Х18 Х25 Стали хромоникелевые Х17Н2 1Х17Н2 Сухой гипохлорит кальция Белильные р-ры гипо- хлорита кальция, раз- бавл. Белильные р-ры гипо- хлорь^а кальция Р-ры гипохлорита кальция любой концентрации То же Белильные р-ры гипохлорита кальция, щелочные, 3% активного хлора Р-ры гипохлорита кальция любой концентрации Р-р гипохлорита кальция, насыщ. при20°С < 2% р-р гипохлорита кальция Р-р гипохлорита кальция, 0,5% активного хлора То же, но активного хлора 4,0—4,5% Р-ры гипохлорита кальция любой концентрации То же < 2% р-р гипохлорита кальция Р-р гипохлорита кальция, насыщ. при 20°С Р-ры гипохлорита кальция любой концентрации То же Р-р гипохлорита кальция, насыщ. при 20 °С < 2% р-р гипохлорита кальция 20 20 20 < 100 20 20 <100 40 20 20 20 20 100 - 20 40 20 100 40 20 <0,12 <3,4 <0,1 >3* <0,1 Нестойка <1 >3 >1 Нестойка 0,1 ** 0,5** <3 >3 Нестойка >1 <3 >3 >1 Нестойка 4 4 4 6 6 5,7 4 8 9 5 5 6 6 9 8 6 * По данным [13], скорость коррозии свинца в растворе, содержащем 4,0—4,5% актив кого хлора, составляет 0,16 мм1год. ** Коррозия точечная.
180 Гл. 7. Производство гипохлорита кальция и хлорной извести Продолжение Металл или сплав Стали хромоникелевые (прод.) типа Х18Н9 и Х18Н10Т ч С 0,2%, Сг 17,5- 19,5, Ni 25,0— 26,0%, Si 2,25— 3,0% С < 0,08%, Сг 19— 21%, Ni 10,0— 12,0%, Мп 2,0%, Si 1,0% Х23Н13 | Среда Р-ры гипохлорита кальция любой концентрации Р-р гипохлорита кальция, насыщ. при 20° С Р-р гипохлорита кальция, 0,5% активного хлора То же, но активного хлора 4—4,5% Белильный р-р гипохлорита кальция, 7% активного хлора, избыток Са(ОН)2 20— 30 г/л Белильный р-р гипохлорита кальция Влажный гипохлорит кальция Р-ры хлорной извести любой концентрации Р-р хлорной извести, р = 1,04 г/см3 Сухая хлорная известь 2% р-р хлорной извести Влажная хлорная известь Сухая хлорная известь 2% р-р гипохлорита кальция Р-р гипохлорита кальция, 0,5% активного хлора То же, но активного хлора 4,0—4,5% Р-ры хлорной извести Сухая хлорная известь i Температура, °С / Кипение 40 20 20 20 <37 20 j 20 37 20 20 | 20 20 1 20 20 20 1 Скорость коррозии, мм; год > з >1 <0,08* < 0,09 * 0,5 ** 0,002 3* j >3* Нестойки ^3 0,1 <1 <1 <0,1 Малостойки * < 0,08 * <0,09* Относительно стойка Стойка 1 Литература 6 8 5 5 4 4 4 5 9 5 9 2 2 7 5 5 5 5 * Коррозия точечная. ** Коррозия точечная и щелевая. ь* Длительность испытаний 744 ч.
Коррозионная активность Ca(ClO)2 и хлорной извести 181 Продолжение Металл или сплав Стали хромоникелемар- ганцовистые Х13Н4Г9; 0Х18Н4Г8, 1Х17Н4Г8 Стали хромоникелемо- либденовые типа Х17Н13М2(3)Т 0Х23Н28МЗДЗТ Сг 20,0%, Ni 24%, Mo 3,0%, Си 1,75%. Si 3,25% С 0,07%, Сг 20,0%, Ni 29%, Mo 2,0%, Си 3,5—4,0%, Si 1,0% Стеллиты состава: 1) Со 70%, Мп 30%; 2) Со 55,0%; Сг 33%, W 6,0%; 3) Со 40%, Сг 35,0%, W 20,0%, Fe 5,0% Тантал Титан Цинк Цирконий Среда Р-р гипохлорита каль ция, насыщ. при 20° С Р-р гипохлорита кальция, 2,5% активного хлора Белильный р-р гипохлорита кальция, 7% активного хлора, избыток Са(ОН)2 20— 30 г/л Влажный гипохлорит кальция Р-р гипохлорита кальция, насыщ. при 20° С Р-ры гипохлорита кальция любой концентрации То же Р-р гипохлорита кальция, 3,5% активного хлора Р-р гипохлорита кальция, < 3% активного хлора Р-ры хлорной извести любой концентрации Р-ры гипохлорита кальция любой концентрации То же » ^ 6% р-р гипохлорита кальция 18—20% р-р гипохлорита кальция Температура, °С 40 20 20 20 40 20 — кипение 20 — кипение <32 20 20 <Ю0 <100 20 < 100 3* <304* Скорость коррозии, мм'год >1 0,11 * 0,5** >3* <1 <1->3 От <0,1 до >3 Относительно стойка То же Стойки Стоек » Нестоек < 0,003 0,025 Литература 8 4 4 4 8 6 6 11 11 9 6 6 6 9 9 * Коррозия точечная. ** Коррозия точечная и щелевая. 8* Длительность испытаний 150 ч. 4* Длительность испытаний 4896 ч
182 Гл. 7. Производство гипохлорита кальция и хлорной извести Продолжение Металл или сплав Чугун серый Чугуны кремнистые типа С 15 Чугун кремнемолибдено- вый (Si > 14,5%, Mo 3%) Чугуны хромистые 1) С 1,0—2,0%, Сг 30,0%; 2) С 2,5%, Сг 40,0%, Si 1,2—1,5% С 2,1%, Сг 34,66%, Si 1,32% 1) С 2,5%, Сг 50,0%; 2) С 0,9%, Сг 60,0% Чугун хромоникелевыи (Сг 6,0%, Ni 14,0%, Си 5,0%) Среда Белильные р-ры гипохлорита кальция, 3% активного хлора, щелочные То же, подкисл. Р-ры гипохлорита кальция любой концентрации Конц. р-р хлорной извести То же Р-ры гипохлорита кальция, 0,5% активного хлора То же, но активного хлора 4,0—4,5% Паста хлорной извести Белильные р-ры гипохлорита кальция, рН = 3 То же, нейтр., 15% активного хлора Насыщ. р-р хлорной извести Р-ры гипохлорита кальция, 0,5—4,5% активного хлора Р-р хлорной извести, насыщ. на холоду Насыщ. р-р хлорной извести Белильные р-ры гипохлорита кальция, щелочные, разбавл. Температура, °С 20 20 20 — кипение 20 100 20 20 Кипение 20 100 40 20 40 40 20 Скорость коррозии, мм(год <1 >з От <0,1 до >3 <0,1 <1 0,0002 0,008 <0,1 <0,1 <0,1 <1 < 0,004 Стоек <0,1 <1 Литература 4 4 6 2 2 5 5 2 4 4 9 5 5 9 4
Коррозионная активность Са(С10)2 и хлорной извести 183 Таблица 7.2 Стойкость неметаллических материалов в растворах гипохлорита кальция Материал Концентрация раствора, % Температура, °С Стойкость Арзамит Асбовинил Битуминоли Винипласт Графит непропитанный Графит, пропитанный смолой фен оло-форм альдегидной фурановой или фе- нольной, модифицированной с помощью фурановой Древесина непропитанная пропитанная лаком этиноль с 20% пластификатора Компаунды акрилонит- рильные Пентон Покрытия из лаков бакелитового битумных на основе силиконовой смолы (горячего отверждения) Поливинилиденфторид Поливинилиденхлорид Полиизобутилен ПСГ Полиметилметакрилат Полипропилен Любая » 5,0-5,5% хлора Любая Растворы Любая С 10% активного хлора Разбавл. щелочные р-ры Растворы Смесь хлорной извести с водой (2:1) 5—100 12,5% активного хлора Любая < 10 Разбавл. р-ры Растворы До насыщ. 10% активного хлора 12,0—12,5% активного хлора 12,5% активного хлора 5 Любая <60 100 20 <80 <60 35 <35 60 40 20 Горячие 20-30 <70 100 20 <60 10—100 24-135 80 70 <40 60 80 <60 <60 65—120 I Стоек Относительно стоек Нестоек Стойки Стоек * Стоек Относительно стоек Стоек Стойка Нестойка Стойка Стойки Стоек Стойки Стоек » Нестоек Относительно стоек Нестоек Стоек Относительно стоек По данным [3], в растпоре, содержащем 12,5% активного хюра, стоек до 50° С, пластифицированный —только при комнатной температуре. твердый II В,X
184 Гл. 7. Производство гипохлорита кальция и хлорной извести Продолжение Материал Полистирол Полиэтилен Полиэфирные смолы на основе гликолей, изофтале- вого ангидрида гликолей, малеино- вого и фталевого ангидридов гликолей, малеино- вого и хлорэнди- кового ангидридов дифенилолпропана, малеинового и фталевого ангидридов Резины на основе кау- чуков бутадиен-нитриль- ного бутадиен-стироль- ного бутилкаучука натурального v полисульфидного хлоропренового Смолы резорцино-феноло- формальдегидные, наполненные графитом на основе фурило- вого спирта фенольные эпоксидные Концентрация раствора, % 1 Любая 10 10 10 10 ! ю 10 20 5 10—20 ' 10—20 10 10 10 Любая » » 15% активного хлора 30 Любая » Любая 5 Разбавл. р-ры Растворы » Любая » » Температура, °С 1 <60 20 Горячий <50 > 50 20 50-90 20-90 -50 — 24 -93 20 <50 >50 <60 <60 20 50 20 <60 20 20 40 <30 20 107 20 60 100 Стойкость Стоек » Малостоек Стойки Нестойки Малостойки Нестойки » Относительно стойки То же Малостойки Стойки Малостойки Нестойки Относительно стойки Стойки » у> » Относительно стойки Нестойки Относительно стойки Стойки » » Относительно стойки Стойки Относительно стойки Нестойки Литература 3,6 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 6 6 6 4 14 6 6 6 2 7 7 7 6 6 6
186 Гл. 7. Производство гипохлорита кальция, и хлорной извести железокремнистые и железокремнемолибденовые сплавы, содержащие более 14,5% кремния. Эти материалы используют главным образом для изготовления насосов, трубопроводов, а также хлорных барботеров [3, 11, 15]. Хромистые и хромоникелевые стали под воздействием растворов, содержащих гипохлорит кальция, подвергаются точечной коррозии, интенсивность которой увеличивается с возрастанием концентрации гипохлорита [3, 12]. Хромоникелемолибденовые стали обладают несколько большей стойкостью [6]. Их применяют в цехах отбелки гипохлоритом для изготовления трубопроводов и аппаратуры [16]. По данным [12], коррозия хромоникелемолиб- деновой стали (Сг 16,0—18,0%, № 10,0—14,0%, Мо 2,0—3,0%) замедляется при повышенных температурах, что объясняют понижением растворимости хлора, образующегося при разложении гипохлорита В неаэрированных растворах скорость коррозии выше, чем в аэрированных. Как видно из табл. 7.1, сухая хлорная известь не оказывает заметного коррозионного воздействия на нержавеющие стали. Медь и ее сплавы относительно стойки в разбавленных щелочных растворах гипохлорита при 20° С (табл. 7.1). Резервуары и трубопроводы из меди, а также насосы и арматура из бронзы находят применение в условиях воздействия холодных щелочных гипохлоритсодержащих растворов. В нейтральных и слабокислых растворах медь и ее сплавы обладают пониженной стойкостью. Никель и его сплавы непригодны для изготовления оборудования, подвергающегося воздействию кислых растворов гипохлорита кальция, а также концентрированных щелочных растворов [3]. Эти материалы стойки в щелочных растворах, содержащих менее 0,3% активного хлора. Большей стойкостью обладают ни- келехромомолибденовые сплавы, содержащие 12—18% Сг и 14— 19% Мо (табл. 7.1). Свинец обладает пониженной стойкостью в растворах гипохлорита кальция. Тем не менее его используют для защиты камер получения хлорной извести [3]. В растворах гипохлорита кальция и хлорной извести стойкими являются титан, ниобий, тантал, серебро и' платина (табл. 7.1). Высокой химической стойкостью в рассматриваемых средах обладают природные кислотоупорные материалы, штучные футе- ровочные материалы (кислотоупорные кирпичи и плитки, изделия из плавленого диабаза и т. д.), фарфор (табл. 7.2). Но их использование для защиты аппаратуры ограничено отсутствием достаточно стойких цементов и замазок. В производствах гипохлорита кальция и хлорной извести применяется аппаратура из железобетона. Когда конечной . целью является получение белильного раствора гипохлорита кальция, на-
Получение гипохлорита кальция 187 пример на целлюлозно-бумажных комбинатах, хлорирование известкового молока часто осуществляют в конусообразных железобетонных хлораторах. Несмотря на значительную пористость бетона, такие хлораторы, как правило, эксплуатируются без ремонта десятки лет, что объясняется защитными свойствами слоя СаСОз, осаждающегося на поверхности бетона. По данным табл. 7.2, углеграфитовые материалы, в том числе и графит, пропитанный феноло-формальдегидной смолой, стойки в растворах гипохлорита кальция всех концентраций до 35° С. При более высоких температурах графит начинает окисляться. Удовлетворительной.химической стойкостью в растворах гипохлорита кальция и хлорной извести обладают пластмассы (поли- винилхлорид, полиэтилен, полипропилен, полиметилметакрилат и т. д.), а также резины и эбониты, причем последние обладают большей стойкостью. По данным [7], эбониты стойки в насыщенных растворах гипохлорита кальция при 80° С. Подбор конструкционных и защитных материалов для аппаратуры в производстве гипохлорита кальция и хлорной извести представляет значительные трудности из-за агрессивного воздействия самого гипохлорита, который присутствует почти на всех стадиях процесса. Выбор осложняется еще и тем, что продукты коррозии многих сплавов на основе железа, меди, никеля оказывают каталитическое влияние на разложение получаемых продуктов [3]. ПОЛУЧЕНИЕ ГИПОХЛОРИТА КАЛЬЦИЯ Производство гипохлорита кальция включает стадии гашения извести, хлорирования, фильтрации и сушки. Принципиальная схема установки для получения гипохлорита кальция приведена на рис. 7.1 (а, б, в). (Аппаратура для гашения извести не показана.) Гашение извести производят водой, нагретой до 85—90° С, в аппаратах непрерывного действия — гасителях. Вытекающее из гасителя известковое молоко очищают от кусков СаО и других примесей, охлаждают до необходимой температуры, доводят до концентрации Са(ОН)2 300—350 г/л, а затем подают на хлорирование. Известковое молоко не агрессивно по отношению к черным металлам, поэтому практически все оборудование на этой стадии изготавливают из углеродистой стали или из таких обычных строительных материалов, как бетон, кирпич, цемент и т. д. Как показывает опыт эксплуатации на многих промышленных предприятиях, оборудование из этих материалов работает десятки лет без ремонта.
Известковое 1 Соляная кислота чолоко Т г Вода т if^" ^SH-" Рис. 7.16. Принципиальная схема производства двуосновного гипохлорита кальция: Зв — башня хлорирования известкового молока; 46 — сборник хлорированной массы; Ъг — вакуум-фильтр барабанный для отделения пасты гипохлорита кальция от маточника; 6в— сборник маточника гипохлорита кальция; 76 — смеситель пасты гипохлорита кальция с готовым продуктом; 9г — труба-сушилка; 106 — циклон для очистки воздуха от гипохлорита; 11 — скруббер для очистки воздуха от пыли гипохлорита кальция; 126— башня для разложения гипохлорит- содержащих растворов; 13 — колонна для улавливания хлора из абга- зов; 15а — бункер для подачи пасты гипохлорита кальция в смеситель; 16в — бункер для готовой продукции; 17 — сборник обезврежен ных сточных вод. Известковое молоко Известковое МОЛОКО Рис. 7.1в. Принципиальная схема производства дветретиосновного гипохлорита кальция: Зг — хлоратор известкового молока; 5д — центрифуга для отделения кристаллов гипохлорита кальция от маточника; 6г — бак для фильтрата гипохлорита кальция; <?д — сушильный барабан; 10в — пылевая камера для очистки воздуха от гипохлорита кальция; 12в — реактор для разложения фильтрата гипохлорита кальция; 13 — колонна для улавливания хлора из абгазов.
Рис. 7.1а. Принципиальная схема производства нейтрального гипохлорита кальция: / —аппарат для приготовления раствора щелочи; 2 — емкость для приготовления известково-каустической смеси; За — хлоратор щелочи; 36 — хлзратор известково-каустической смеси; 4а — сборник отхлорированной известково- каустической смеси; 56 — центрифуга для отделения поваренной соли от маточника; 5в — вакуум-фильтр барабанный для отделения пасты гипохлорита кальция от маточника; 6а — сборник маточника гипохлорита натрия; 66 — сборник маточника гипохлорита кальция; 7а — смеситель пасты гипохлорита кальция с готовым продуктом; 8 — питатель пасты гипохлорита кальция; 9а — сушилка с взвешенным слоем; 96 — распылительная сушилка; 9в — труба- сушилка; 10а — циклон для очистки воздуха от гипохлорита кальция; 12а — емкость для разложения гипохлоритсодер- жащих стоков; /3 —колонна для улавливания хлора из абгазов; 14— сборник промывных вод; 15 — бункер для подачи пасты гипохлорита кальция в смеситель; 16а, 166 — бункеры для готовой продукции; 17 — шаровая мельница.
190 Гл. 7. Производство гипохлорита кальция и хлорной извести В зависимости от режима хлорирования известкового молока получают двуосновной, дветретиосновной или нейтральный гипо- хлорит кальция с различным содержанием активного хлора и, соответственно, с различной щелочностью. В производстве двуосновного гипохлорита кальция хлорирование известкового молока происходит непрерывно при температуре ~40° С в хлораторах Ъв. Получение нейтрального и дветретиосновного гипохлоритов осуществляют периодическим способом. В хлораторах 36 и Зг поддерживают соответственно температуру 20 и 35—40° С. При получении нейтрального гипохлорита известково-каустическим способом хлорированию подвергают не известковое молоко, как в производствах двуосновного и дветретиосновного гипохлоритов, а известково-каустическую смесь. Для приготовления известково- каустической смеси предварительно в хлораторе щелочи За хлорируют 35%-ный раствор NaOH до остаточной щелочности 1%. При этом получают хлорид-гипохлоритный раствор (~25% активного хлора), содержащий кристаллы поваренной соли. Освобожденный от них хлорид-гипохлоритный раствор подают в емкость 2, где смешивают его с суспензией, содержащей 35% Са(ОН)2. Полученная смесь и поступает на хлорирование. В производствах ги- | похлоритов наиболее коррозионноагрессивными являются техно- } логические среды на стадии хлорирования. С коррозионной точки У зрения, условия хлорирования известкового молока при получе- I нии ДСГК и ДТСГК и известково-каустической смеси при полу- 1 чении нейтрального.* гипохлорита примерно идентичны. Имеются '« некоторые различия в температуре, при которой протекает хлори- 1 рование, и конечной щелочности (4—7% Для ДСГК и ДТСГК и 1 0,5% Для нейтрального гипохлорита). 1 В производствах гипохлорита кальция — нейтрального и ДСГК J отхлорированную массу направляют на барабанный вакуум-фильтр Ш 5в и 5г, где отделяют часть маточника. Влажность продукта после ■ фильтрования составляет 40—50%. Фильтрат из емкостей 66 и 6в щ подают соответственно в сушильное отделение (в производстве I нейтрального гипохлорита) или на установку для обезвреживания Т сточных вод (в производстве ДСГК). ] В производстве ДТСГК пасту от фильтрата отделяют на цент- J рифуге 5д. Влажность продукта после центрифугирования состав- ш ляет 13—15%. I Сушку ДСГК осуществляют горячим воздухом в сушилке, име- I ющей вид трубы 9г. Пасту ДСГК с влажностью 40—55% с фильт- I ров направляют транспортером в смеситель 76, где смешивают с го- ■ товым продуктом (в производстве называемым ретуром) до дости- I жения влажности 10,0—15% для придания ей сыпучих свойств, щ Далее пасту через питатель подают в канал сушилки. Там она ■ подхватывается потоком горячего воздуха. В сушилке продукт ■
Таблица 7.3 Скорость коррозии металлов и сплавов в условиях хлорирования едкого натра и известково-каустическ@й смеси в производстве НГК (по результатам производственных испытаний) Металл или сплав Алюминий А5М Свинец СО Стали Ст. 3 0X17 Х18Н10Т (ненапряженная и под напряжением) Х17Н13М2Т 0Х23Н28МЗДЗТ Титан ВТ 1-0 Фаза ж. > г. ж. г. ж. г. г. ж. г. ж. г. Хлорирование едкого натра Среда {%У. активного хлора 1,0—25,0; NaOH 35,0—1,5; NaCl<20; Cl2; воздух. Температура 25—30° С. Длительность испытаний 528 ч Скорость коррозии, мм/год >5,8 2,7 0,92 0,82 0,18 0,76 0,39 0,12 0,092 0,043 0,034 0,002 0,006 Характер коррозии Равномерная » Точечно-язвенная, h = 0,6 мм То же, h = 0,3 мм » h = 1,0 мм у> h = 1,5 мм » h = 0,7 мм » h = 0,2 мм » h = 0,2 мм Равномерная » Хлорирование известково-каустической смеси Среда (%): активного хлора 12,0—26,0, общая щелочность 16,0-0,2; NaCl< 12,0; CaCJ2<l,0; Cte; воздух. Температура 18—22° С. Длительность испытаний 1200 ч Скорость коррозии, мм/год 0,19 — 0,52 0,42 — 0,38 0,069 < 0,001 i Характер коррозии Равномерная — Равномерная ~~* Точечно-язвенная, h > 2 мм Точечно-язвенная, h ;> 2 мм То же, h — 1,0 мм Равномерная
Таблица 7.4 Скорость коррозии металлов и сплавов в маточниках гипохлорита натрия и гипохлорита кальция в производстве НГК (по Металл или сплав Алюминий А5М Стали Ст. 3 Х18Н10Т Х17Н13М2Т 0Х23Н28МЗДЗТ Титан ВТ 1-0 результатам производственных испытаний в сборниках маточников) Фаза ж. г. ж. г. ж. г. ! ж. г. ж. г. ж. г. Маточник гипохлорита натрия Среда (%): активного хлора 25,0—27,0; общая щелочность 1,5—2,0; NaCl 8,0—10,0. Температура 25° С. Длительность испытаний 528 ч Скорость коррозии, мм! год 5,27 0,16 0,62 0,33 0,11 0,07 0,2 0,037 0,38 0,013 < 0,001 < 0,001 Характер коррозии Равномерная » » Точечно-язвенная, /г == 1,0 мм То же, h = 1,5 мм » h = 1,0 мм » h = 1,0 мм » h = 1,0 мм » h — 1,0 мм Равномерная » Маточник гипохлорита кальция Среда (%): активного хлора <! 13; общая щелочность <0,7; NaCl < 15,0; СаС12<1,0. Температура 18—22° С. Длительность испытаний 3385 ч. Фаза паро-газовая Скорость коррозии, мм/год 0,066 0,39 0,19 0,15 < 0,001 Характер коррозии Точечно-язвенная, h ;> 1 мм Точечно-язвенная, h ;> 2,5 мм Точечно-язвенная, h = 1,7 мм Точечно-язвенная, /г = 1,0 мм Равномерная CD to ^ U N Производ ство гипохлорита калы S r * горной и звести
Получение гипохлорита кальция 1§3 Таблица 7.5 Скорость коррозии металлов и сплавов в хлорированной известково-каустической смеси в производстве НГК (по результатам производственных испытаний в сборнике смеси) Среда {%): активного хлора 10,5; общая щелочность 0,25; NaCl 18,5; Са(С10)2'ЗН20. Температура 18—25° С. Длительность испытаний в >мйдкой фазе 528 ч, в паро-газовой —3385 ч. Металл или сплав Алюминий А5М Свинец СО Стали Ст. 3 0X17 Х18Н10Т (ненапряженная и под напряжением) Х17Н13М2Т 0Х23Н28МЗДЗТ Титан ВТ 1-0 Фаза ж. г. ж. г. ж. г. ж. г. ж. г. ж. г. ж. г. ж. 1 г. Скорость коррозии, мм1год 0,14 . 0,02 0,2 0,12 0,82 0,17 0,23 0,05 0,56 0,18 0,65 0,11 0,11 0,021 < 0,001 < 0,001 Характер коррозии Равномерная Точечная, h = 0,5 мм Равномерная » » Точечно-язвенная, /г = 1,0 То же, /г = 1,8 мм » h > 2 мм » h = 2 мм » h = 2 мм » h = 1,5 мм » h > 2 мм » h = 1,0 мм » h = 0,5 мм Равномерная мм Таблица 7.6 Скорость коррозии металлов и сплавов во влажной пасте НГК (по результатам лабораторных испытаний) Температура 20° С. Металл или сплав Алюминий А5М Стали Ст. 3 Х18Н10Т Титан ВТ 1-0 Фаза Паста Г. Паста Г. Паста Г. Паста 1 Г. До смешения с ретуром- Среда (%): Са(СЮ)2 35,0—48,0; Са(СЮз)г 0,5—2,0; NaCl 9,0—13,0; влага 40,0—50,0. Длительность испытаний 200 ч Скорость коррозии, мм1год 0,06 0,01 0,47 0,47 0,2 0,003 0,004 0,002 Характер коррозии Равномерная » » » Точечно-язвенная, h = 0,3 мм Равномерная » » После смешения с ретуром Среда {%): Са(СЮ)2 50,0—57,0; Са(СЮ3)2 2,0; Са(ОН)2 2,0—4,0; NaCl + CaCI2 14,0—17,0; влага 18,0—22,0. Длительность испытаний 1000 ч Скорость коррозии, мм[год 0,06 <0,04 0,39 0,18 0,04 0,002 < 0,001 < 0,001 Характер коррозии Равномерная » Точечно-язвенная, h = 0,2-*-0,4 мм Тоже, /1 = 0,2^-0,3 мм То же, & = 0,3-ь0,5 мм Равномерная » » 7 Зак, 1113
Таблица (J Скорость коррозии металлов и сплавов в условиях сушки НГК (по результатам производственных испытаний в сушилках) Металл или сплав Алюминий А5М Стали Ст. 3 Х18Н10Т Х18Н10Т под напряжением Х17Н13М2Т Титан ВТ 1-0 Сушилка с взвешенным слоем Среда (%); до сушки -Са(С10)2 50,0—57,0, Са(СЮ3)2 2,0, Са(ОН)2 2,0-4,0, NaCl+CaCl2 11,0—17,0, влага 18—22; после сушки - Са(СЮ)2 > 68,0, Са(СЮз) 2,0, Са(ОН)2 5,0, NaCl + CaCl2 19,5, влага 5,5. Температура на входе 125—130° С, на выходе 85—90° С. Длительность испытаний 2140 я Фаза Г. Продукт Г. Продукт Г. Продукт Г. Продукт Г. Продукт Г. 1 Продукт Скорость коррозии, мм[год От < 0,001 ! до 0,003 0,003—0,009 0,1 0,06—0,15 0,002—0,01 0,001 0,001—0,004 0,011—0,014 0,001—0,002 0,005—0,012 < 0,001 < 0,001 Характер коррозии Равномерная » Точечная. h = 0,4-^0,5 мм Точечная, h = 0,6-^0,7 мм Точечно-язвенная, h = 0,5-5-1,0 мм Равномерная Точечная, h = 0,2-^0,4 мм Точечно-язвенная, h = 0,8 мм Точечная, h = 0,3-^0,5 мм То же, h= l,0-«-l,2 мм Равномерная » Распылительная сушилка Среда {%) Са(СЮз) : до сушки - Са(СЮ)2 8,0—10,0, NaCl 16,0—23,0, 2<0,7, влага 70—75; после сушки — Са(СЮ)2 24,0—32,0. NaCl 50,0—65,0, Са(СЮ3)2 2,0—6,0, общая щелочность 2,0—9,0, 190° С, Участок сушилки Верх Низ Верх Низ Верх Низ — ~ Верх — Верх Низ Длительность испытаний, ч 150 250 150 250 150 250 — 150 ~ 150 250 влага 2,0. Температура на входе на выходе 90-95° С Скорость коррозии, мм!год 0,1 0,11 0,14 0,85 0,016 0,053 — 0,022 ~ 0,006 0,002 Характер коррозии Равномерная » Точечная, h = 0,2 мм » h = 0,2 мм Точечно-язвенная, h = 0,3 мм То же, h = 0,3 мм — Точечная, h = 0,2 мм ~ Равнохмерная »
Получение еипохлорита кальция 195 Таблица 7.8 Скорость коррозии металлов и сплавов в условиях разложения гипохлоритсодержащих стоков производства НГК (по результатам производственных испытаний в емкости для разложения стоков) Среда: активного хлора 20,0-0%; NaCl+CaCI2<25,0%; NiS04 0,08—0,20 г/л; CuS04 0,08—0,20 г/л; FeS04 0,24—0,60 г/л. Температура 50—90° С. Длительность испытаний 3385 ч. Металл или сплав Скорость коррозии, мм/год Характер коррозии Алюминий А5М Свинец СО Стали Х18Н10Т Х18Н10Т под напряжением Х17Н13М2Т 0Х23Н28МЗДЗТ Титан ВТ 1-0 0,37 0,2 0,17 0,12 0,14 0,078 0,002 Точечно-язвенная, Равномерная h > 1,0 мм Точечно-язвенная, h > 2,0 мм » /i ===== 1,8 мм » h > 2,0 мм » /г ===== 1,0 мм Равномерная Таблица 7.9 Скорость коррозии металлов и сплавов в условиях хлорирования гашеной извести в производстве ДСГК (по результатам производственных испытаний в аппарате хлорирования гашеной извести) Среда переменная (г/л): активного хлора 0—150; Ga(OH)2ll00—15; CI2; воздух. Температура 45—50° С. Металл или сплав Алюминий А5М Стали Ст. 3 Х18Н10Т Х17Н13М2Т 0Х23Н28МЗДЗТ Титан Фаза ж. г. ж. г. ж. г. ж. г. ж. г. ж. г. Длительность испытаний, ч 1680 1800 1680 1800 1680 1800 1680 1800 1680 1800 1680 1800 Скорость коррозии, Мм/год 0,68 0,08 0,57 0,60 0,09 0,11 0,12 0,13 0,15 0,16 < 0,001 < 0,001 Характер коррозии Равномерная » » » Точечно-язвенная, » » » » » Равномерная » h == 2 мм h = 2 мм h = 1 мм h > 2,5 мм h = 1,7 мм h > 2,5 мм 7*
Получение гипохлорита кальция 197 жают до ^2%. Перед подачей пасты в трубу-сушилку ее размалывают в шаровой или дисковой мельнице 17. Отфильтрованный маточник сушат в распылительной сушилке 96. Паста ДТСГК поступает на сушку без предварительного смешения с ретуром. Сушат ее в сушильных барабанах 9д. Температура воздуха на входе в барабан 125—140° С, на выходе 45—50°. Таблица 7.11 Стойкость металлических и неметаллических материалов в условиях фильтрации ДТСГК (по результатам лабораторных испытаний) Среда {%): активного хлора 26,2—46,2; Са(СЮз)2 0,24-3,0; Са(ОН)2 13,0—21,0. Температура 50—55° С. Длительность испытаний 100 ч. Материал Стойкость Характер коррозии Алюминий А00 Стали углеродистая 20 хромистые Сг 28,3% Сг 27,2%, Ti хромомолибденовая Мо 3,5%, Ti) Х18Н10Т Х17Н13МЗТ Винипласт Резина 2566 Эбонит на основе НК Портландцемент 500 (Сг 25%, Нестоек Нестойка Стоек Стойка Стоек Равномерная, k = == 5,8 мм/год Точечная, k = 7 мм/год Точечная В табл. 7.3—7.11 приведены данные по стойкости металлов и неметаллических материалов в средах производства гипохлоритов кальция *. Результаты коррозионного обследования оборудования действующих производств, а также рекомендации в отношении материалов и методов защиты основного оборудования представлены в табл. 7.12. *о Данные, приведенные в табл. 7.3—7.9, получены В. А. Левиным, Л. Д. Рыжовой и А. Е. Романушкиной; данные табл. 7.10—7.11 получены Ф. А. Орловой и В. П. Баранником.
198 Гл. 7. Производство гипохлорита кальция и хлорной извести Результаты коррозионного обследования оборудования производства и способы № на рис. 7 1 Аппараты, оборудование Тип чаемого хлорита Среда ратура, °С Конструкционный материал и способ защиты За Аппарат для готовления раствора щелочи Емкость для приготовления известко- во-каусти ческой смеси Хлоратор щелочи 36 Хлоратор известко- во-каусти- ческой смеси НГК Активного хлора 1%; NaOH 35% до Активного хлора 12— 16%; NaOH 1,5%; Са(ОН)2 12—16%; NaCl 4,0% Активного хлора 1— 25%; NaOH 35- 1,5%; NaCl до 20%; СЬ; воздух Активного хлора 12— 16%; общая щелочность 16—0,2%; NaCl до 12%; СаС12 до l%i C12J воздух 20 25 25—30 18—22 Емкость — углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 Змеевик — титан Емкость — см. выше Мешалка — титан Корпус — углеродистая сталь Защита: двухслойная футеровка диабазовыми плитками на портландцементе 500 по подслою из. полуэбонита 1751; трехслойное покрытие полуэбонитом 1751 Змеевик — титан Мешалка: чугун; углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Корпус: титан; углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 Диффузор — титан
Получение гипохлорита кальция 199 Таблица 7.12 гипохлорита кальция; рекомендуемые конструкционные материалы защиты Срок службы к моменту обследования, годы Результаты обследования оборудования Рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты >3 (без ремонта) То же >2 (без ремонта) 0,5-1,5 >2 >2 >3 (без ремонта) То же Состояние покрытия удовлетворительное Состояние покрытия удовлетворительное Незначительное разрушение наружных швов футеровки Равномерное разрушение покрытия Равномерная коррозия. Замена раз в год Покрытие разрушается равномерно и возобновляется каждые 8—12 месяцев Титан практически не корродирует Состояние покрытия удовлетворительное Углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395 Титан Емкость — см. выше, мешалка — титан Углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395 либо с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на портландцементе 500 по подслою из полуэбонита 1751 (если гарантируется рН среды ^ 7) Титан Титан (предпочтительно) либо углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395 То же Фторопласт-4
200 Гл, 7. Производство гипохлорита кальция и хлорной извести Аппараты, оборудование Тип чаемого хлорита Среда Темпе- рату- Конструкционный материал и способ защиты Башня хлориро- iвания из |весткового молока Хлоратор известкового МО* лока ДСГК ДТСГК Сборник |отхлориро-| [ванной из- вестко- | во-каусти- ческой смеси НГК Активного хлора 0— 150 г/л; Са(ОН)2 100—15 г/л Активного хлора 14— 15%? Са(ОС1)2 280 г/л;- Са(С103)а 80 г/л; Са(ОН)232— 4%;. СаС12 280 г/л;< С12; воздух Пульпа НГК Активного хлора 10,5%; общая щелочность 0,25%; NaCl 18,5%; гипо хлорит кальция (крист.) 40—45 30—50 25 Углеродистая сталь с трехслойным покрытием специальным эбонитом Корпус — углеродистая сталь с двухслойной футеровкой кислотоупорным кирпичом на портландцементе 500 Крышка — углеродистая сталь (толщиной 20 мм) Холодильник-змеевик: углеродистая сталь толщиной 8 мм; титан Барботер для хлора — углеродистая сталь толщиной 5 мм: без защиты; футерованная полиэтиленом Мешалка — углеродистая сталь: без защиты; с покрытием эп- оксикомпаундом в сочетании со стеклотканью Углеродистая сталь с покрытием кислото^- упорной силикатной эмалью
Получение гипохлорита кальция 201 Продолжение Срок службы к моменту обследования, годы >2 (без ремонта) /-28 ~3 2 (без ремонта) >3 (без ремонта) ~ 1 месяц 6—8 месяцев 1 2 >4 (без ремонта) Результаты обследования оборудования Состояние покрытия удовлетворительное Постепенное разрушение наружных швов футеровки. * Покрытие ремонтируется раз в 2—3 года Равномерная коррозия Коррозия равномерная. Заменяется каждые 3 года Следов коррозии не наблюдается Коррозия равномерная. Заменяется ежемесячно Покрытие растрескивается Заменяется ежегодно Срок службы до 2 лет Состояние покрытия удовлетворительное Рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты Титан (предпочтительно) либо углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395 Корпус — углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395 либо с двухслойной футеровкой кислотоупорным кирпичом на портландцементе 500 по подслою из полиизобутиле- на ПСГ Крышка и мешалка — титан либо углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395 Холодильник — титан Барботер — фторопласт-4 Титан (предпочтительно) либо углеродистая сталь с покрытием кислотоупорной эмалью или с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395
202 Гл. 7. Производство гипохлорита кальция и хлорной извести № на рис. | 7.1 46 56 5в Аппараты, оборудование Сборник хлорированной массы Нутч- фильтр для отделения поваренной соли от маточника Центрифуга НГ-350 для отделения маточника от поваренной соли 1 Вакуум- фильтр барабанный ДЛЯ отделения пасты гипохлорита кальция от маточника Тип чаемого хлорита ДСГК j нгк « 1 » Среда Хлорированная масса, содержащая активного хлора ~ 150 г/л; Са(ОН)2 15 г/л; Са(С10)2 • 2Са(ОН)2 (крист.) Активного хлора 25%; NaOH 1,5%; NaCl 300 г/л; NaCl (крист.) Активного хлора 25%; NaOH 1,5%; NaCl 300 г/л; NaCl (крист.) Активного хлора 35— 45%; NaOH 2—4%; NaCl 10% • ратура, °С 40 25-30 25-30 18—22 (500— 600 \мм рт. i СТ.) Конструкционный материал и способ защиты Углеродистая сталь с трехслойным покрытием специальным эбонитом Корпус — углеродистая сталь с покрытием кислотоупорной силикатной эмалью Решетка — винипласт Кожух — углеродистая сталь с покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212. Ротор — сталь Х18Н10Т с покрытием фторо- пластом-3, нанесен- , ным путем напыления Сетка —сталь Х18Н10Т ! Барабан, корыто: углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212; сталь Х18Н10Т
Получение гипохлорита кальция 203 Продолжение Срок службы к моменту обследования, годы >2 (без ремонта) >3 (без ремонта) То же 1,5 1.5 > 1 (без ремонта) 1 Результаты обследования оборудования Состояние покрытия удовлетворительное 4 — Состояние удовлетворительное Незначительное разрушение покрытия ' Ротор вышел из строя после 1,5 лет эксплуатации вследствие точечно-язвенной коррозии. Фторопластовое покрытие износилось через 1—1,5 месяца из-за абразивного воздействия среды Точечно-язвенная коррозия Состояние покрытия удовлетворительное Интенсивная точечно-язвенная коррозия. Вблизи сварных швов — сквозные отверстия. Ежегодная замена вследствие полного коррозионного износа Рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты Титан (предпочтительно) либо углеродистая сталь с покрытием кислотоупорной силикатной эмалью ил& с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395 То же Титан (предпочтительно) или винипласт Кожух — углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395 Ротор и сетка — титан Титан (предпочтительно) либо углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395
204 Гл. 7. Производство гипохлорита кальция и хлорной извести Аппараты, оборудование Тип чаемого хлорита Среда ратура, °С Конструкционный материал и способ защиты Вакуум- фильтр (прод.) Вакуум- фильтр барабанный для |отделения пасты ги- |похлорита кальция от маточника Центрифуга ПМ 1200/600 I для отде- I ления кристаллов гипохлорита кальция от маточника ДСГК ДТСГК Хлорированная масса, содержащая активного хлора ~ 150 г/л; Са(ОН)2 15 г/л; Са(С10)2 -2Са(ОН)2 (крист.) 40 (500— 600 мм рт. ст.) Фильтрат Активного хлора 120%; СаС12 270 г/л Паста Активного хлора СаС12 18- Са(ОН)2 26- влаги >15% 90— 250— 45%; -20%; -27%; 50 Фильтрующая хлориновая Углеродистая сталь с трехслойным покрытием специальным эбонитом Фильтрующая ткань: хлориновая; полипропиленовая марки ТТ-182 Кожух — углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Ротор -сталь Х18Н10Т
Получение гипохлорита кальция 205 Продолжение Срок службы к моменту обследования, годы ~20 дней >2 (без ремонта) 10—15 дней ~6 месяцев >3 (без ремонта) То же Результаты обследования оборудования Выходит из строя из-за снижения фильтрующей способности вследствие забивки ячеек Состояние покрытия удовлетворительное Хлориновая ткань выходит ' из строя из-за снижения фильтрующей способности вследствие забивки ячеек, а полипропиленовая — вследствие механического износа (после 6 месяцев эксплуатации). Коррозионному воздействию среды обе ткани не подвергаются Состояние покрытия удовлетворительное Точечно-язвенная коррозия. Ремонт производится ежегодно Рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты Полипропиленовая марки ТТ-182 Титан (предпочтительно) либо углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395 Полипропиленовая марки ТТ-182 Титан (предпочтительно) либо углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395 Ротор — титан
206 Гл. 7. Производство гипохлорита кальция и хлорной извести на рис. 7.1 Аппараты, оборудование Тип чаемого хлорита Среда« ратура, °С Конструкционный материал и способ защиты 6а 66 6в Сборник маточника гипохлорита натрия Сборник маточника гипохлорита кальция То же НГК ДСГК Активного хлора 25— 27%; общая щелочность 1,5—2%; NaCl 8-10% Нейтральный гипохло- рит кальция, содержащий активного хлора до 13%; общая щелочность до 0,7%; NaCl до 15%; СаС12 до 1% Са(СЮ)2 50—70 г/л; Са(СЮ3)2 до 20 г\л\ СаС12 ПО г/л 25 20-25 40 Углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 Углеродистая сталь с покрытием кислотоупорной эмалью Углеродистая сталь с трехслойным покрытием специальным эбонитом
Получение гипохлорита кальция 207 Продолжение Срок службы к моменту обследования, годы >4 (без ремонта) То же >2 (без ремонта) Результаты обследования оборудования Состояние покрытия удовлетворительное То же » , Рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты Титан (предпочтительно) либо углеродистая сталь с покрытием кислотоупорной силикатной эмалью либо с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395. Либо же емкость из углеродистой стали с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками или кислотоупорным кирпичом на портландцементе 500 по подслою из полуэбонита 1751 или полиизобутилена ПСГ, а крышка из углеродистой стали с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонига 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395 или из древесины (ель, сосна) с трехслойным покрытием кузбасским лаком То же »
208 Гл. 7. Производство гипохлорита кальция и хлорной извести № рис. 7.1 Аппараты, оборудование Тип чаемого хлорита Среда Темпе-] рату- ра, °С Конструкционный материал и способ защиты 6г Бак для фильтрата гипохлорита кальция 7а Смеситель! пасты ги похлорита кальция с готовым продуктом (ретуром) дтсгк нгк Са(СЮ)2 120 г/л; Са(СЮ3)а 80 г/л; Са(ОН)2 4-6,7%; CaGl2 280 г/л Паста Са(С10)2 35—48%; Са(С103)2 0,5-1%; Са(ОН)2 0,5—2%; NaCl 9—13%; влаги 40-55% < Ретур Са(СЮ)2 68%; Са(С103)2 до 2%; Са(ОН)2 до 2%; CaCl2 + NaCl 19,5%; влаги 5,5% 50 30—35 Емкость — углеродистая сталь Защита: трехслойное покрытие полуэбонитом 1751; двухслойная футеровка кислотоупорным кирпичом на диабазовой замазке Крышка — углеродистая сталь с трех- . слоиным покрытием полуэбонитом 1751 Корпус — углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из пол у эбонита 1212 Ротор: углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212; сталь Х18Н10Т
Получение гипохлорита кальция 209 Продолжение Срок службы к моменту обследования, годы Результаты обследования оборудования Рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты >0,5 (без ремонта) >4 (без ремонта) 1 месяц >2 (без ремонта) Состояние покрытия удовлетворительное За 6 лет футеровка обновлялась один раз. Мелкий ремонт производится ежегодно Частичный ремонт покрытия производится ежегодно; полное обновление покрытия за 4 года осуществлялось один раз Состояние покрытия удовлетворительное Интенсивный механический износ покрытия на лопастях. Срок службы не превышает месяца Точечно-язвенная коррозия. Наибольший износ — в торцевой части лопастей Титан (предпочтительно) либо углеродистая сталь с покрытием кислотоупорной силикатной эмалью либо с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395. Либо же емкость из углеродистой стали с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками или кислотоупорным кирпичом на диабазовой замазке или портландцементе 500 по подслою из полуэбонита 1751 или полиизобути- лена ПСГ, а крышка из углеродистой стали с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395 или из древесины (ель, сосна) с трехслойным покрытием кузбасским лаком Титан (предпочтительно) либо углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395 Титан
210 Гл. 7. Производство еипохлорита кальция и хлорной извести Аппараты, оборудование Тип чаемого гипо- хлори та Среда ратура, °С Конструкционный материал и способ защиты Смеситель] пасты ги- похлорита кальция с готовым продуктом (ретуром) ДСГК Питатель для пасты гипохло- рита кальция Сушилка с взвешен ным слоем Распылительная сушилка Труба- сушилка нгк Паста ДСГК (содержание влаги 45—10%) Са(С10)2 50—57%; Са(С10з)2 2%; Са(ОН)2 2—4%; NaCl + CaCb 11— 17%; влаги 20—35% Са(С10)2 68%; Са(С103)2 До 2%; Са(ОН)2 5%; NaCl-f +СаС12 11—19,5%; влаги 35—5,5% рН до сушки >7; общая щелочность после сушки 2—9%; Са(С10)2 8-32%; NaCl 16-65%; Са(С103)2 0,7—6,0%; влаги 75,0—2,0% После сушки продукт содержит Са(С10)2 70%; Са(С10з)2 ДО 2%; Са(ОН)2 5%; NaCl + CaCb 21%; влаги 5,5—2% 50-70 20-25 130-85 190-90 200—100 Корпус — углеродистая сталь с трехслойным покрытием специальным эбонитом Ротор — углеродистая сталь: без защиты; с трехслойным покрытием эбонитом Сталь Х18Н10Т Корпус — углеродистая сталь с двухслойной футеровкой метлахскими плитками (верхняя часть аппарата) и диабазовыми плитками (нижняя часть аппарата) на диабазовой замазке по подслою из полуэбонита 1751 Форсунка: сталь Х18Н10Т; титан Сталь Х18Н10Т
Получение гипохлорита кальция 211 Продолжение Срок службы к моменту обследования, годы >2 (без ремонта) > 15 месяцев 7 месяцев >2,5 (без ремонта) То же >2,5 1,5 >1 >2 Результаты обследования оборудования Покрытие подвергается равномерному разрушению, вследствие абразивного и химического воздействия Интенсивная равномерная коррозия Покрытие служит ^7 месяцев Точечно-язвенная коррозия. Наиболее интенсивному разрушению подвергается шнек Точечно-язвенная коррозия. Наиболее интенсивное разрушение — в верхней части аппарата Замена отдельных плиток на новые производится один раз в год Язвенная коррозия Титан практически не корродирует Незначительная точечно-язвенная коррозия, усиливающаяся при проникновении влаги во время остановок Рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты Титан (предпочтительно) либо углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из по- луэбонита 1395 Титан Корпус — углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395 либо титан Шнек — титан Титан Титан либо углеродистая стал^ с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке или портландцементе 500 по подслою из полуэбонита 1751 Титан 1 Титан, алюминий или сталь Х18Н10Т (при отсутствии 1 конденсации и проникнове- | ния влаги извне)
212 Гл. 7. Производство гипохлорита кальция и хлорной извести № на рис. 7.1 9г 9д 10а 106 10в Аппараты, оборудование Труба- сушилка Сушильный барабан Группа циклонов и мультициклонов (12 шт.) для очистки воздуха от гипохлорита кальция Циклон для очистки воздуха от гипохлорита кальция Пылевая камера для очи стки воздуха от гипохлорита кальция Тип чаемого хлорита дсгк дтсгк нгк дсгк дтсгк Среда Паста ДСГК, влажность 15—2% Паста ДТСГК, влажность 15—2% Гипохлорит кальция с влажностью 2—5%; воздух Гипохлорит кальция с влажностью 2%; воздух Гипохлорит кальция с влажностью 2% ратура, °С 180—250 на входе 100—120 на выходе 140 на входе; 40 на выходе 90—100 100—120 (4—\Амм рт. ст.) <40 Конструкционный материал и способ защиты Алюминий (99,9%) Наружный барабан — углеродистая сталь Внутренний барабан: сталь Х18Н10Т; титан Сталь Х18Н10Т Алюминий (99,9%) Железобетон
Получение гипохлорита кальция 213 Продолоюение Срок службы к моменту обследования, годы >2 (без ре- монта) >28 (без ремонта) 3 >1 >2,5 > 2 (без ремонта) >22 Результаты обследования оборудования Коррозия равномерная, незначительная — Через 3 года — коррозионное растрескивание по сварным швам. Заменен титановым За период эксплуатации коррозии не обнаружено Точечно-язвенная коррозия. Наиболее интенсивно корродирует при попадании влаги в период остановок Коррозия равномерная, незначительная Рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты Титан, алюминий или сталь Х18Н10Т (при отсутствии конденсации и проникновения влаги извне) Углеродистая сталь Титан Титан (предпочтительно), алюминий или сталь Х18Н10Т (при отсутствии конденсации и проникновения влаги извне) То же Железобетон либо титан, либо углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками или кислотоупорным кирпичом на диабазовой замазке или портландцементе по подслою из полуэбонита 1751 или полиизобутилена ПСГ
214 Гл. 7. Производство гипохлорита кальция и хлорной извести Аппараты, оборудование Тип чаемого хлорита Среда ратура, °С Конструкционный материал и способ защиты Скруббер для очистки воздуха от пыли гипохлорита кальция Емкость для разложения ги- похлорит- содержа- щих стоков] Башня для разложения гипохло- ритсодер- жащих растворов ДСГК НГК ДСГК Раствор ДСГК 30—40 Активного хлора 20— 0%, общая щелочность — 2%; NaCI + +СаС12 до 25%; NiS04 0,08—0,20 г\л\ CuS04 0,08—0,20 г/л; FeS04 0,24—0,60 г/л 50-90 Са(СЮ)2 50—70 г/л; Са(С103)2 до 20 г/л; CaCi2 ПО г/л; НС1 4 4-5%; воздух; С102; С12 <50 Сталь углеродистая, трехслойное покрытие эбонитом Емкость — углеродистая сталь Защита: двухслойная футеровка диабазовыми плитками на портландцементе 500 по подслою из полуэбонита 1751; двухслойная футеровка диабазовыми плитками на диабазовой замазке по подслою из полуэбонита 1751 Барботер — титан Углеродистая сталь с * трехслойным покрытием эбонитом * Разработана Н. И. Моисеевой. Рекомендация дается для опытной проверки.
Получение гипохлорита кальция 215 Продолжение, Срок службы к моменту обследования, годы Результаты обследования оборудования Рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты >2 (без ремонта) >2,5 (без ремонта) >3,5 (без ремонта) 10 месяцев Состояние покрытия удовлетворительное Футеровка вследствие разру шения замазки вышла из строя через год Интенсивное равномерное разрушение покрытия, преимущественно в паро-газо- вой фазе Титан (предпочтительно) либо углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395 Титан (предпочтительно) либо углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на портландцементе 500 по подслою из полуэбонита 1751 Титан Корпус — углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на замазке * из полиэфирной смолы ПН-10 по подслою из стеклопластика Крышка — углеродистая сталь, футерованная стеклопластиком на основе смолы ПН-10
216 Гл. 7. Производство гипохлорита кальция и хлорной извести № на рис. 7.1 Аппараты, оборудование Тип чаемого хлорита Среда ратура, °С Конструкционный материал и способ защиты 12в Реактор для разло жения фильтрата гипохлорита кальция 13 Колонна для улавливания хлора из абгазов ДТСГК НГК, I ДСГК, ДТСГК1 Исходный фильтрат Са(С10)2 120 г/л; Са(С10зЬ 80 г/л; Са(ОН)2 4-6,7%; СаС12 280 г/л Отработанный фильтрат Са(СЮ)2 <0,025 г/л; ' Са(СЮ3)2 70—80 г/л; СаС12 280—290 г/л Последовательное барботирование хлора и пара. Восстановитель — меласса 50 при барбо- тиро- вании хлора; 90—1001 при барбо- тиро- вании пара Са(СЮ)2; Са(ОН)2; СаС12; С12; воздух 25—30 Емкость — углеродистая сталь с двухслойной футеровкой кислотоупорным кирпичом на диабазовой замазке по подслою из полуэбонита 1751 Крышка — углеродистая сталь: без защиты (толщина 20 мм); с трехслойным покрытием резиной 2566; с покрытием стеклопластиком на основе эпоксидной смолы; с асбовиниловым покрытием Паровой барботер — серый чугун Хлорный барботер — серый чугун Корпус — углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке по подслою из полуэбонита 1751 Крышка — углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751
Получение гипохлорита кальция 217 Продолжение Срок службы к моменту обследования, годы Результаты обследования оборудования Рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты >28 1,5 5 месяцев 6 месяцев < 1 год 3 месяца 1 месяц >3 (без ремонта) >3 Постепенное разрушение наружных швов футеровки. Частичный ремонт раз в 2—3 года. Равномерная коррозия Отслаивание резины с образованием местных вздутий Быстрое разрушение вследствие растворения смолы После 6 месяцев эксплуатации покрытие потеряло защитные свойства вследствие' пористости Интенсивная равномерная коррозия То же Небольшое разрушение наружных швов футеровки Частичный ремонт покрытия производится ежегодно Емкость — углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками или кислотоупорным кирпичом на диабазовой замазке по подслою из по- лиизобутилена ПСГ или резины 2566 Крышка — титан Титан Фторопласт-4 в титановом каркасе Титан (предпочтительно); либо корпус из углеродистой стали с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке по подслою из полуэбонита 1751, а крышка из углеродистой стали с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395; либо же весь аппарат из углеродистой стали с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395
218 Гл. 7. Производство гипохлорита кальция и хлорной извести на рис. 7.1 Аппараты, оборудование Центробежный насос для перекачивания раствора похлорита натрия Центробежный насос для перекачивания известко- во-каусти- ческой смеси Центробежный насос для перекачивания от- хлориро- ванной из- вестково- каустиче- ской смеси Центробежный насос для перекачивания рированной суспензии Тип чаемого хлорита нгк » » дсгк Среда Активного хлора до 25%; NaCl до 20% Активного хлора 12— 16%; NaOH до 1%; Са(ОН)2 12—16%; NaCl 4% Активного хлора до 13%; общая щелочность до 0,7%; NaCl до 1-5%; СаС12 до1% Содержание активного хлора 150 г/л Темпе- рату- 25-30 25 20-25 40 Конструкционный материал и способ защиты Кожух — серый чугун Рабочее колесо: сталь Х18Н10Т; титан ВТ1 Кожух — серый чугун; рабочее колесо — углеродистая сталь Фторопласт-4 1. Кожух — серый чугун Рабочее колесо: сталь Х18Н10Т; титан 2. Фторопласт-4 Сталь углеродистая с трехслойным покрытием эбонитом
Получение гипохлорита кальция 219 Срок службы к моменту обследования, годы >3 (без ремонта) 1 месяц >2 2 > 1 (без ремонта) > 1 (без ремонта) 1,5 месяца > 10 месяцев >4 месяцев (без ремонта) >2 Результаты обследования оборудования Равномерный коррозионный износ Интенсивная точечно-язвенная коррозия Титан практически не корродирует Равномерная коррозия кожуха и рабочего колеса. Эксплуатируется без ремонта. Рабочее колесо заменяется после 2 лет эксплуатации Признаков хим-ического разрушения фторопласта не обнаружено Чугунный кожух подвергается равномерной коррозии Точечно-язвенная коррозия Титан практически не корродирует Признаков химического разрушения фторопласта не обнаружено Состояние покрытия на кожухе удовлетворительное, на рабочем колесе — механический износ Продолжение Рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты Титан (предпочтительно); либо кожух из углеродистой стали с крытием подслою 1212 или подслою 1395, а титана; пласт-4 трехслойным по- эбонитом 1213 по из полуэбонита эбонитом 1394 по из полуэбонита рабочее колесо из либо же фторо- То же » X. »
220 Гл. 7. Производство гипохлорита кальция и хлорной извести Аппараты, оборудование Тип чаемого хлорита Среда ратура, °С Конструкционный материал и способ защиты Центробежный | насос для | перекачивания промывных вод на 1 разложе- Iние и готовление раст-| вора каустика Центробежный I насос для перекачивания работанного |фильтрата I Вентиля- | тор ВД-8 , для отсоса абгазов [Трубопроводы для подачи хлора в хлора-| торы | Трубопро-1 воды для i транспортировки |растворов| гипохло- | рита натрия НГК ДТСГК Гипохлоритсодержащие растворы 20-25 Са(СЮ)2 < 0,025 г/л; Са(С10з)2 70—80 г/л; СаС12 280—290 г/л Влажный хлор 90-100 <60 Испаренный хлор Активного хлора 25— 27%;- общая щелочность 1,5—2,0%; NaCl 8—10% 20 25 Кожух — чугун; рабочее колесо — углеродистая сталь 1. Кожух—-чугун хромистый. Рабочее колесо — сталь Х18Н10Т 2. Титан Сталь углеродистая Защита: трехслойное покрытие резиной марки 1976; покрытие лаком хсл Углеродистая сталь Титан ВТ1
Получение гипохлорита кальция 221 Срок службы к моменту обследования, годы 8 месяцев 0,5 месяца 1 месяц > 13 месяцев (без ремонта) > 1,5 (без ремонта) 8 месяцев >3 (без ремонта) >3 (без ремонта) Результаты обследования оборудования - Интенсивный равномерный износ Срок службы 6—8 месяцев Интенсивный равномерный износ Коррозионное растрескивание Полный износ — за месяц эксплуатации Признаков коррозии не обнаружено Состояние покрытия удовлетворительное Полный коррозионный износ колеса после 8 месяцев эксплуатации — . Продолжение Рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты Титан (предпочтительно); либо кожух из углеродистой стали с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395, а рабочее колесо из титана; либо же фторопласт-4 Титан Титан (предпочтительно); либо винипласт (до 50° С); либо углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395 Углеродистая сталь, сталь Х18Н10Т Титан (предпочтительно); либо углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395
222 Гл. 7. Производство гипохлорита кальция и хлорной извести на рис. 7.1 Аппараты, оборудование Тип чаемого хлорита Среда Конструкционный материал и способ защиты Трубопроводы Запорная арматура Отхлорированная из- вестково-каустическая смесь;- отхлорирован- ные суспензии и растворы гипохлорита кальция 25-50 Растворы гипохлоритов натрия и кальция, хлорированная из- вестково-каустическая смесь и суспензии ги похлорита кальция 25-50 Титан ВТ1 Винипласт Полиэтилен давления Углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Винипласт Сталь углеродистая и чугун, защищенные трехслойным покрытием из полуэбонита 1751 Фарфор Титан ВТ1
Получение гипохлорита кальция 223 Продолжение Срок службы к моменту обследования, Годы Результаты обследования оборудования Рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты >3 (без ремонта) 1-2 >1,б >3 (без ремонта) 2 (без ремонта) 0,5—1 месяц 2—6 месяцев >3 (без ремонта) При 25° С эксплуатируются в течение 2 лет. При 40—50° срок службы сокращается до года (становятся хрупкими)- Трубопроводы из полиэтилена хорошо служат лишь на коротких участках, ввиду большого линейного расширения, вызывающего деформации и трещины Под воздействием растворов, нагретых до 40—50° С, ви- нипластовая арматура становится хрупкой и выходит из строя После 0,5—1 месяца эксплуатации выходит из строя вследствие разрушения мембран, изготовленных из резины на основе натрий-бутадиенового каучука Выходит из строя вследствие механического разрушения Титан практически не корродирует Титан (предпочтительно); либо углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395 и полиэтиленовые трубы (с обязательной установкой силь- фонных компенсаторов) Титан (предпочтительно); либо • винипласт (для холодных растворов); либо углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395 (мембраны из фторо- пласта-4)
224 Гл. 7. Производство eunoxAopufa кальция и хлорной извести ПОЛУЧЕНИЕ ХЛОРНОЙ ИЗВЕСТИ Производство хлорной извести сводится к приготовлению гашеной извести (пушонки) и к ее хлорированию. Обожженную известь вьгружают из известковых печей и переводят в отделение гашения. Гасят известь водой, нагретой до 70° С. Полученная масса — пушонка — просеивается и направляется в бункер, где завершается процесс гашения. Поскольку технологические среды в данном отделении неагрессивны, то применяют незащищенное оборудование из углеродистой стали, которое эксплуатируется без ремонта десятки лет. А Хлорирование пушонки осуществляется в камерах Бакмана 1 (рис. 7.2). Камера хлорирования представляет собой восьмигран- 1 ную железобетонную башню высотой 9,6 м с внутренним диамет- 1 ром 5,5 м, разделенную перегородками на восемь этажей [17]. ] Внутри Железобетонных перегородок-полок вмонтированы сталь- j ные змеевики для охлаждения реакционной массы. По оси башни проходит стальной вал мешалки, несущий чугунные подушки (по 1 одной на каждом этаже), к которым болтами прикреплены четыре 1 траверсы 5 из углового железа со стальными гребками 6. 1 Гашеную известь подают на вторую сверху полку, после чего 1 гребки медленно пересыпают ее с одной полки на другую. Смесь л хлора с воздухом поступает на 5, 6 и 7 полки и выходит из верхней ] части камеры. Полученную хлорную известь сбрасывают в бункер и через запорное шиберное устройство выгружают в деревянные I бочки 7 или полиэтиленовые мешки. v 1 В производстве хлорной извести наиболее значительному кор- ^ розионному разрушению подвергаются камеры Бакмана [17—20]. Стоимость их ремонта составляет 10—20% от стоимости продукции. Наиболее интенсивно разрушаются стальные детали (мешалки, гребки, траверсы и пр.). Постепенно выходят из строя и железобетонные стены, балки и полки. Покрытие бетонных поверхностей химически стойкими лаками, красками, диабазовой замазкой и т. п. , не обеспечивает продолжительной безаварийной эксплуатации камер хлорирования. Удовлетворительные результаты были получены при использовании в качестве защитного материала для боковой поверхности камер и нижней поверхности полок хлориновой ткани, пропитанной перхлорвиниловым лаком ХСЛ. Срок службы правильно изготовленного покрытия при соблюдении режима хлорирования достигает 1 года. В случае нарушения теплового режима—повышения температуры до 70° С — покрытие утрачивает i свои защитные свойства в первые же дни. По данным [19, 20], наиболее рациональным способом защиты бетона от агрессивного воздействия технологической среды является многослойное покрытие из лака ХСЛ. Хотя оно также нестойко при повышенных температурах, однако для его возобновления требуется значительно мень-
Получение хлорной извести 225 ше времени, чем для оклейки поверхности пропитанной хлорино- вой тканью. Для защиты стальных траверс и гребков применяли различные способы, а именно: покрытие эмалью ДП, бакелитовым лаком, ла- Рис. 7.2. Схема камеры Бакмана: / — железобетонная стенка; 2 — бункер питания; 3 —привод; 4 — охлаждающий амеевик; 5-траверса; б— гребки; 7 —бочка для хлорной извести. ками на основе перхлорвиниловой смолы, фторопластом-3, фаоли- том А, асбовинилом, а также полуэбонитом 1751. Практика показала, что наиболее надежным из указанных способов является покрытие полиэбонитом 1751 в два слоя на клее № 2572. Продолжительность службы защищенного таким образом гребка — не менее 2 лет. На торце гребка полуэбонит, вследствие трения 8 Зак. 1113
226 Гл. 7. Производство гипохлорита кальция и хлорной извести Результаты коррозионного обследования оборудования производства и способы Аппараты, оборудование Бункер питания реактора пушонкой Реактор для получения хлорной извести («камера Бак- мана») Корпус и полки I Корпус Среда Са(ОН)2 <88%5 СаО; Н20 Активного хлора 36%? Са(ОН)2 до 88%* СаО; Н20; С12; воздух • Температура, 20 50 ;- Конструкционные материалы и способы защиты Углеродистая сталь Железобетон: без защиты; с трехслойным покрытием кузбасс- лаком; с покрытием из хлорированной ' ткани, пропитанной лаком типа j десятислойное покрытие лаком типа ХСЛ; покрытие шпатлевкой из лака эти- ноль и асбестового волокна (толщина до Змм) Кислотоупорный кирц- пич на диабазовой замазке * В обследовании принимали участие А. Е,. Романушкина и И. Е. Рискин.
Получение хлорной извести 227 1аблица 7.13 хлорной извести; рекомендуемые конструкционные материалы защиты * Срок службы к моменту обследования, годы Результаты обследования Рекомендуемые материалы и способы защиты >30 (без ремонта) Корпус 3—17 (без ремонта) полки 2—3 4—5 месяцев <1 6—8 месяцев >1 / >8 (без ремонта) Незначительная равномерная коррозия Наблюдается постепенное разрушение поверхности бетона. Полки выходят из строя через 2—3 года. Ремонт полок с заменой верхнего слоя бетона производится раз в 1,5 года Покрытие полностью разрушается за 4—5 месяцев Покрытия на основе лака ХСЛ становятся хрупкими, растрескиваются и возобновляются через 6—8 месяцев. При повышенных температурах (в случае нарушения технологического режима) покрытия выходят из строя в первые же дни эксплуатации Наблюдается частичное отслаивание покрытия Признаков коррозионного разрушения не обнаружено Углеродистая сталь Корпус — кислотоупорный кирпич на кислотоупорном диабазовом цементе Полки — железобетон, с нижней стороны—десятислойное покрытие лаком типа ХСЛ 8*
228 Гл. 7. Производство гипохлорита кальция и хлорной извести Аппараты, оборудование Конструкционные материалы и способы защиты Камера Бакмана (прод.) Полки Змеевики Вал мешалки Древесина Углеродистая сталь: без защиты; с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Углеродистая сталь: без защиты; с покрытием из стеклоткани, пропитанной бакелитовым лаком; с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Полиэтилен Углеродистая сталь (0 140 мм) без защиты
Получение хлорной извести 229 Продолжение Срок службы к моменту обследования, годы 3 месяца 3—6 месяцев 1,5-3 0,5-1 1,5 2-3 (без ремонта) 2—3 Результаты обследования Наблюдается обугливание Интенсивная равномерная коррозия. Срок службы не превышает 6 месяцев. Равномерное разрушение покрытия, наиболее интенсивное на 3 верхних полках Максимальный срок службы покрытия на верхних полках—1,5 года. Покрытия на 3 нижних полках эксплуатируются без ремонта более 3 лет Коррозия по всей поверхности. Срок службы не превышает года. Наиболее интенсивное разрушение в реакционной зоне Интенсивная коррозия стали в стыковых соединениях труб. Попытки уплотнить их стеклотканью, пропитанной феноло-формаль- дегидной смолой, не дали положительных результатов. Змеевики приходится заменять новыми в основном из-за разрушений в стыковых соединениях Покрытия, как правило, обновляются через 1,5 года За 2—3 года эксплуатации диаметр вала, вследствие равномерной коррозии, уменьшается до ~50 мм Рекомендуемые материалы и способы защиты Титан (предпочтительно); либо углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395; либо полиэтилен Титан . (предпочтительно); углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395
230 Гл. 7. Производство гипохлорита кальция и хлорной извести Аппараты, оборудование Среда Температура, °С Конструкционные материалы и способы защиты Камера Бакмана (прод.) Вал мешалки Траверсы и гребки Гребки Углеродистая сталь (0 140 мм): с покрытиями из фаолита, стеклоткани, пропитанной бакелитовым лаком или на основе лака эти- ноль; с трехслойным покрытием полу- эбонитом 1751 Углеродистая сталь с покрытием: дйвинилацетилено- вой эмалью ДП; бакелитовым лаком (в 6—10 слоев); лаками на основе пер- хлорвиниловой смолы (в 9—16 слоев); фторопластом-3; фа- олитом А; асбовинилом Сталь углеродистая с покрытием полуэбонитом 1751 (в 2 слоя) Винипласт
Получение хлорной извести 231 Продолжение Срок службы к моменту обследования, годы Результаты обследования Рекомендуемые материалы и способы защиты 2-3 5—7 месяцев (без ремонта) <7 месяцев 11 месяцев 1,5-3 1 месяц Покрытия повреждаются при ремонтах полок Состояние покрытия удовлетворительное На трущейся торцевой поверхности покрытие разрушается через месяц. Ремонт производится каждые 5—7 месяцев Разрушение покрытия в первую очередь на трущихся поверхностях. Каждые 7 месяцев покрытия обновляются Отслаивание покрытия Полу эбонитовое покрытие на трущихся о полки поверхностях выходит из строя через 1—2 месяца вследствие абразивного износа. На остальных поверхностях состояние покрытия удовлетворительное Интенсивный абразивный износ (за месяц высота гребка уменьшается на 20 мм) Титан (предпочтительно); углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395
£§2 Гл. 7. Производство гипохлорита кальция и хлорной извести Аппараты, оборудование Гемпе- Конструкционные материалы и способы защиты Камера Бакмана (проб) Гребки Траверсы Бункер для выгрузки извести из реактора: Башня для обезвреживания абгазов камер Бакмана Хлорная известь, содержание активного хлора 36% Активного хлора 2— 3 г\л\ Са(ОН)2 ПО— 30 г/л; СЬ (в абгазе) ~ 20 мг[л\ воздух, С02 30 30-40 Литой диабаз Стеклопластик на основе полиметилмета- крилата (холодного отверждения) Углеродистая сталь (толщиной 9 мм) с покрытием полуэбонитом 1751 (в 2 слоя) Углеродистая сталь (толщиной б—10 мм) Углеродистая сталь: с трехслойным покрытием резиной 1976 по подслою из эбонита 1814; с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке по подслою из полуэбонита 1751 Фаолит А
Получение хлорной извести 233 Продолжение Срок службы к моменту обследования, годы Результаты обследования Рекомендуемые материалы и способы защиты I (без ремонта) 2 (без ремонта) 1,5-2 (без ремонта) ,5-3 3 (без ремонта) 3 (без ремонта) Быстро изнашивались стальные крепежные болты. После года эксплуатации заменены на гребки с другим способом крепления Гребки вышли из строя из-за деформации при повышенной температуре хлорирования (в результате нарушения режима) Состояние покрытия удовлетворительное. На участках приварки траверсы к дискам, защищенных сырой резиной, — интенсивное разрушение резины и, соответственно, углеродистой стали Интенсивная равномерная коррозия. В зависимости от толщины стенки срок службы аппарата составляет 1,5—3 года Под воздействием песка, содержащегося в известковом молоке, покрытие подвергается эрозионному износу. Ремонт — раз в 1,5— 2 года Состояние удовлетворительное Признаков разрушения не наблюдается Титан (предпочтительно); углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395 То же Титан (предпочтительно); углеродистая сталь с защитным вкладышем из винипласта или трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395 Титан (предпочтительно); либо углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395, либо корпус из углеродистой стали с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке по подслою из полуэбонита 1751, а крьцпка из углеродистой стали с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395;* либо фаолит А
234 Гл. 7. Производство гипохлорита кальция и хлорной извести Аппараты, оборудование Температура, Конструкционные материалы и способы защиты Вентилятор для создания вакуума в ре-, акторе и выброса отработанных газов Насос Трубопроводы 20 Хлорированное известковое молоко 20 Абгазы из реактора в башню обезвреживания и в атмосферу Хлорированное известковое молоко 20-25 20-25 Кожух — углеродистая сталь Защита: трехслойное покрытие резиной 1976 по подслою из эбонита 1814; трехслойное покрытие полуэбонитом 1751 Рабочее колесо: углеродистая сталь с трехслойным покрытием резиной 1976 по подслою из эбонита 1814; углеродистая сталь с покрытием на основе бакелитового лака; титан ВТ1 Кожух — серый чугун Рабочее колесо — углеродистая сталь Керамика Фаолит А Углеродистая сталь
Получение хлорной извести 235 Продолжение Срок службы к моменту обследования, годы Результаты обследования Рекомендуемые материалы и способы защиты >3 (без ремонта) 1,6 (без ремонта) -1 (без ремонта) >3 (без ремонта) 1 6 месяцев 35 (без ремонта) >3 (без ремонта) Равномерное разрушение покрытия; обновляется раз в 3 года Полуэбонит 1751 менее подвержен химическому разрушению Покрытие подвергается равномерно по всей поверхности химическому разрушению. После 1,5 лет эксплуатации покрытие полностью возобновляется После года эксплуатации' покрытие возобновляется Признаков коррозии не наблюдается Равномерный коррозионно- эрозионный износ. Колесо заменяют раз в 6 месяцев Признаков разрушения не наблюдается Вследствие интенсивной коррозии полностью обновляются после года эксплуатации Кожух и рабочее колесо — титан или винипласт; либо кожух из углеродистой стали с трехслойным покрытием, эбонитом 1212 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395, а рабочее колесо — из титана Кожух и рабочее колесо — титан; либо кожух из углеродистой стали с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395, а рабочее колесо — из титана Титан (предпочтительно); фао- лит; углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395; керамика Титан (предпочтительно); углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395
236 Гл. 7. Производство гипохлорита кальция и хлорной извести о поверхность полки, истирается через 6—7 месяцев. Благодаря хорошей адгезии покрытие все же не отстает от прилегающей к торцу поверхности гребка. Из металлических деталей мешалки наиболее быстро разрушаются болты, соединяющие гребки с траверсами и траверсы с чугунными подушками. Вследствие ослабления резьбы мешалки выходят из строя еще при удовлетворительном состоянии защитных покрытий на гребках и траверсах. Во избежание этого, болты обновляют каждые 1—2 месяца, однако это, в свою очередь, приводит к местному нарушению защитного покрытия на мешалке. Попытки защитить болты и гайки с помощью диабазовой замазки, обклейки сырой фаолитовой массой и другими материалами не дали положительных результатов. Более продолжительные сроки эксплуатации мешалок были достигнуты после некоторого изменения их конструкции [19, 20]. К валу вместо чугунных подушек приваривались стальные диски. Вал с дисками покрывали полуэбонитом 1751 обычным способом с последующей вулканизацией в автоклаве и монтировали в камере. Затем к дискам приваривали траверсы; перед этим в местах сварки часть покрытия удаляли, а эти места защищали вулканизованным полуэбонитом 1751, который приклеивали термопреновым клеем. Отсутствие надежных методов защиты бетона от агрессивного воздействия влажного хлора и хлорной извести привело к необходимости изменения конструкции самой камеры Бакмана [19, 20]. Новая камера Бакмана цилиндрической формы выложена из кислотоупорного кирпича на кислотостойкой диабазовой замазке. Верхнее перекрытие и пылевая полка, практически не подвергающиеся коррозии, изготавливаются из бетона, уложенного на металлические балки. Бетонные поверхности окрашены лаком ХСЛ в десять слоев. Металлические балки перекрытия и пылевой полки защищены полуэбонитом 1751. В новой камере в виде опыта применены металлические защищенные полуэбонитом полки и балки вместо бетонных армированных. К нижним поверхностям полок, разделенных на секции, для охлаждения приварены в виде змеевика отрезки швеллера, к концам которых, в свою очередь, приварены патрубки для входа и выхода охлаждающей воды. В каждой секции стальные части защищены полуэбонитом 1751. После монтажа полок в камере патрубки всех секций соединялись перемычками из гуммированной стали, после чего места сварных соединений были покрыты полуэбонитом 1751 на термопреновом клее. Защищенные таким образом полки обладали, с одной стороны, большей стойкостью в условиях эксплуатации, а с другой, позволяли более эффективно отводить тепло реакции хлорирования, чем при использовании залитых в бетон змеевиков. При эксплуатации камеры новой кон-
Литература 23? струкции установлено, что защитное покрытие на нижней стороне трех верхних полок и на стыках патрубков у швеллеров всех полок выходит из строя через 1,5 года работы, в то время как покрытие балок и трех нижних полок практически не подвергается химическому воздействию. В дальнейшем полки стали изготавливать из бетона со стальными змеевиками, защищенными тем же полуэбонитом, или со змеевиками из полиэтилена. Нижнюю поверхность бетонных полок в настоящее время защищают десятислойным покрытием лаком хсл. Результаты коррозионного обследования оборудования действующих производств приведены в табл. 7.13. Там же даются рекомендации в отношении конструкционных материалов и способов защиты оборудования, составленные на основании обобщения опыта работы действующих производств, результатов коррозионных испытаний в лабораторных и производственных условиях- ЛИТЕРАТУРА 1. Б. Г. Рабовский, Краткая химическая энциклопедия, т. 5, Изд. «Советская энциклопедия», 1967, стр. 709. 2. Коррозионная и химическая стойкость материалов. Справочник, Под ред. Н. А. Доллежаля, Машгиз, 1954. 3. Dechema-Werkstoff-Tabelle, Deutsche Geselschaft fur chemisches Apparatewe- sen, Frankfurt/M, Lief. 4, 1955. 4. E. R a b a 1 d, Corrosion Guide, Amsterdam, 1968. 5. В. П. Б а р а н н и к, Краткий справочник по коррозии, Госхимиздат, 1953. 6. Г. Я. Воробьева, Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств. Изд. «Химия», 1967. 7. J. Mel Ian, Corrosion Resistant Materials Handbook, New Jersey, 1966. 8. Stale odporne na korozye, Tablice odpornosci na dzialanie srodowisk korozyi- nich, Warszawa, 1967. 9. В. Н. Дятлова, Коррозионная стойкость материалов и сплавов. Справочник, Изд. «Машиностроение», 1964. Ю. J. P. Polar, A Guide to Corrosion Resistance, NewJork, 1961. 11. Morgan M. Hoover, Chem. Eng., 11, 255 (1950). 12. L. Golden, I. Lane, W. А с h e r m a n, Ind. Eng. Chem., 44, № 8, 1930 (1952). 13. H. Jodko, D. M e i j e r, J. Or low ski, T. Czarnota, Korozja. Poradnik, Warszawa, 1958. 14= Б. Д о л е ж е л, Коррозия пластических материалов и резин, Изд. «Химия», 15. Б. К. Ш т а н г е, Бум. пром., № 3, 26 (1965). 16. Отбелка целлюлозы, Монография Таппи № 27, Перев. с англ. под ред. В. А. Грабовского-Зконопница, Изд. «Лесная промышленность», 1968. 17- И. А. Лебедев, В. М. К у к с о, И. Т. Т и т е л ь м а н, Технико-экономиче- 1* т?ая инФ°РмаЦИя, Тульский Совнархоз, 5/31 (1960). х°- В. м. Куке о, Тульский Совнархоз, Бюллетень технико-экономической ин- Формации, 3/52 (1962). 1У. В. М. К у к с о, Вестник технической и экономической информации, № 2, 48 (1962). 20- В. М. К у кс о, Хим. и нефт. машиностроение, № 1, 33 (1964)"
Глава восьмая ПРОИЗВОДСТВО ГИПОХЛОРИТА НАТРИЯ Гипохлорит натрия NaClO™ нестойкое соединение, которое, в зависимости от условий, может претерпевать хлоратный распад: ЗС1СГ —> СЮ3+2СГ кислородный распад: 2С1СГ —> 2СГ + 02 или хлорный распад (в присутствии хлоридов): СЮ" + СГ + Н20 —► 20Н" + С12 Разложение гипохлорита ускоряется под воздействием тепла, влаги и света. Гипохлорит натрия является сильным окислителем. На этом свойстве основано использование его в качестве отбеливающего реагента в целлюлозно-бумажной и в других отраслях промышленности. Условным выражением окислительной способности растворов гипохлорита является содержание «активного хлора», т. е. количество хлора, выделяющееся при взаимодействии гипохлорита натрия с соляной кислотой: NaC10-b2HCl —> NaCl + С12 + Н20 Выпускаемый промышленностью товарный продукт представляет собой водный раствор гипохлорита натрия, который, согласно ГОСТ 11086—64, содержит не менее 185 г/л активного хлора. Наряду с этим на многих предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности непосредственно для собственных нужд получают разбавленные белильные * растворы гипохлорита натрия с содержанием активного хлора 18—32 г/л. * Белильными растворами гипохлорита натрия обычно называют растворы, содержащие 3—15% активного хлора.
Производство гипохлорита натрия 239 В табл. 8.1 и 8.2 приведены данные,-характеризующие стойкость металлических и неметаллических материалов в растворах гипохлорита натрия. Как видно из табл. 8.1, алюминий и его сплавы, а также углеродистые и нержавеющие стали непригодны для оборудования, соприкасающегося с гипохлоритом натрия. По некоторым данным, алюминий и его сплавы корродируют с заметными скоростями уже под действием 0,01%-ного раствора, причем чистый алюминий менее подвержен коррозии, нежели его сплавы [4]. Скорость коррозии алюминий и его сплавов возрастает с увеличением щелочности раствора гипохлорита натрия, а также с повышением концентрации и температуры. Добавки некоторых ингибиторов коррозии: силиката натрия (табл. 8.1), смеси ди- и тринатрийфосфата [4] и других — к 2—3%-ным растворам гипохлорита натрия оказываются весьма эффективными. Однако и в этом случае следует иметь в виду возможность развития интенсивной коррозии в паро-газовой фазе. Нелегированные стали и чугуны под воздействием растворов гипохлорита натрия подвергаются равномерному коррозионному разрушению даже при комнатной температуре. Продукты коррозии этих материалов оказывают каталитическое влияние на разложение гипохлорита [4]. Коррозия хромоникелевых сталей под воздействием растворов гипохлорита натрия имеет ярко выраженный местный характер, причем при уменьшении рН растворов интенсивность коррозии возрастает. Более устойчивы хромоникелемолибденовые стали [2, 4]. Их применяют в бумажной и текстильной промышленности для изготовления емкостей-хранилищ белильных растворов, содержащих 20—40 г/л активного хлора и ~0,25% силиката натрия, добавляемого в качестве ингибитора [2]. Медь и ее сплавы при комнатной температуре обладают достаточной коррозионной стойкостью в растворах, содержащих менее 2% гипохлорита натрия (табл.-8.1), но стойкость их уменьшается с повышением концентрации или температуры растворов. Поскольку ионы Си2+ действуют каталитически на процесс разложения гипохлорита [4], оборудование из меди и ее сплавов в производствах гипохлорита натрия практически не используют. Никель, а также никелемедные и никелехромовые сплавы пригодны для изготовления аппаратуры, подвергающейся воздействию лишь разбавленных растворов гипохлорита натрия. Возможность использования этих материалов зависит от рН растворов: при рН <; 7 они подвержены интенсивному коррозионному разрушению. Образующиеся при этом продукты коррозии оказывают каталитическое влияние на разложение гипохлорита [4]. Никелехро- Момолибденовые сплавы обладают высокой коррозионной стойкостью в растворах гипохлорита натрия до 40° С (табл, 8.1),
Никелемедный сплав (Си 30,0%) Никелемолибденовый сплав Н70М27Ф (ха- стеллой В) Никелесеребряный сплав (Ag 18,0%) Никелехроможелезный сплав типа инконе- ля (Сг 13,0—15,0%, Fe 6,0—10,0%) йикелехроможелезомолибденовый сплав (Сг 21,0%, Fe 31,0%, Mo 3,0%, Си 1,8%) Никелехромомолйбденовые сплавы типа ха- стеллоя С 6,5 г/л активного хлора 6,5 г/л активного хлора; 0,5 г/л Na2Si03 или Na3P04 0,009 г/л активного хлора; рН = 6,0 0,1; 3,3; 6,5 г/л активного хлора 0,1 г/л активного хлора; 0,5 г/л Na2Si03 или Na3P04 6,5 г/л активного хлора; 2 г/л Na2Si03 или Na3P04 <34% NaCIO <5% NaCIO Растворы 0,1—6,5 г/л активного хлора То же + 0,5 г/л Na2Si03 NaCIO следы; NaCl < 1 % Любая 0,5% NaCIO 1,5—4,0% NaCIO; 12—15,0% NaCl; 1% NaOH 40 40 23 40 40 40 20 < 100 40 40 100 20—40 <100 65—95 4 4 16 16 1656 4080 Стоек 0,05-0,35* 0,02—0,08 5* 0,002 Стойки < 0,004 1,2 * Данные таблицы, к которым не даны литературные ссылки, получены В. А. Левиным, Л. Д. Рыжовой, Н. Ф. Ситдиковой, «Н. А. Тюриной. ** Возможна коррозия в паро-газовой фазе. 3* В жидкой фазе коррозия равномерная, в паро-газовой — отсутствует. 4* Коррозия точечная. 5* Коррозия точечная, h =* 0,08-ь0,68 мм.
Таблица 8.1 Скорость коррозии металлов и сплавов в растворах гипохлорита натрия * Металл или сплав Концентрация раствора Температура, °С Длительность испытания, ч Скорость коррозии, мм/год Алюминий Алюминий А5М Бронза алюминиевая Бронза оловянистая Латуни Медь МЗ Медиокремнистые сплавы Медноникелевый сплав (Ni 30,0) Никель 3% NaClO; 0,5—1% Na2Si03 Любая; сильно щелочные Влажная соль 10—15% активного хлора; щелочность 0,8—1,1% <34% NaClO ^34% NaClO <34% NaClO Конц. 5% NaClO; 5% H2S04 20% NaClO 2% NaClO 2% NaClO 0,009 г/л активного хлора; pH = 6,0 ОД и 3,3 г/л активного хлора 0,1 г/л активного хлора; 0,5 г/л Na2Si03 или Na3P04 20 20 20 20 20 20 20 20 38 20 20 20 23 40 40 335 22 1728 16 16 Стоек ** Нестоек 7,6 3* <1 <0,1 <1 Нестойка 37 Нестойка Стойки Стоек 0,002 0,1; 0,75 4* <0,02
Продолжение Металл или сплав Олово Платина Свинец Серебро Сталь углеродистая Стали хромистые 1X13, 2X13, 3X13, 4X13 типа Х18 Стали хромомарганцовистые: 1) С 0,1—0,2%, Сг 18%, Мп 8,5%; 2) С 0,16%, Сг 18,0%, Мп 9,0%, Si 7,0 ■Стали хромоникелевые типа Х18Н9, Х18Н10Т, 0Х18Н12Б, Х18Н9ДЗТ Концентрация раствора ~0,26% NaCIO Любая 1% активного хлора 2% активного хлора 12—16% активного щелочность 1,4% <34% NaCIO ^34% NaCIO <34% NaCIO <34% NaCIO 10—15% активного щелочность 1,1% 1% активного хлора 2% активного хлора 5% NaCIO Растворы хлора; хлора; Растворы 5% NaCIO 3—15% NaCIO; щелочность .1,1% Температура, °С 20 <100 1 40 i 20 20 20 100 20 100 20 40 20 20 20; кипение 20 — кипение 20 20 1 Длительность испытания, ч — ~ 200 — - 500 - 500 1 Скорость коррозии, мм/год i Стойко Стойка 1,2 0,47 7,5 (Ж.) 0,03 (Г.) <0,1 <1 <1 0,27 (Ж.) 0,15 (Г.) < 0,001 < 0,001 Нестойки <10; >10 <1* <1** | 0,18 (Ж.)3* < 0,001 (Г.) Литература 2 ; 2 1 1 2, 3 3 3 3 1 1 5 6 6, 7 2 N3 О со <3> о JU-JU? * ffKEEJS
X23H13 Стали хромоникелемолибденовые Х17Н13М2(3) Х17Н13М2Т 0Х17Н13МЗ Х17Н13МЗТ С 0,06%, Сг 18,0%, Ni 8,0%, Mo 5,0% Сг 20,0%, Ni 24,0%, Mo 3,0%, Си 1,75% Si 3,25% <34% NaClO <34% NaClO 1—2% NaClO 0,042% NaClO; 0,3—2,1% NaCl; 0,6—1,3% NaOH 0,52% NaClO; 0,4-3,5% NaOH; 0,2—0,25% NaCl; 0,1% Na2Si03 5% NaClO 1,5—4,0% NaClO; 12,0—15,0% NaCl; 1% NaOH 13—15% активного хлора; щелочность 1,1% 3—16% активного хлора 5% NaClO 1—2% активного хлора 3—16% активного хлора Растворы 3% активного хлора * Коррозия язвенная. ** Коррозия точечная, з* Коррозия точечно-язвенная, 4* Коррозия точечная и щелевая. 20 100 <3 >3 3 3 20—40 20 20 20 95 20 40 20 20—40 40 20 —кипение <32 1320 936 1728 500 72 936 — 72 — < 0,001 < 0,001 < 0,001 0,012|4* <з 0,06 (Ж.)3* 0,001 (Г.) 1,2 (Ж.)3* 0,033 (Г.) 0,002 < 0,001 | 0,983* <0,1 Относитель- 1 но стойка 1 8 2 8 6 8 1 6 10 Прош звод< ство гипох лори •ч ^ * & трия * 1
Продолжение Металл или сплав Стали хромоникелемолибденовые {прод.) С 0,07%, Сг 20,0%, Ni 29,0%, Mo 2,0%, Си 3,0%, Si 1,0% С 0,07%, Сг 20,0%, Ni 29,0%, Mo 2,0%, Си 3,5%, Si 1,0% 0Х21Н6М2Т С < 0,07%, Сг 21,0%, Ni 29,0%, Mo 3,25% 0Х23Н28МЗДЗТ' Стеллиты состава: Со 70,0, Мп 30,0% Со 40—75%, Сг 22—50% Тантал Титан Концентрация раствора 0,5% NaCIO <3% активного хлора 32—71 г/л активного хлора 88 г/л активного хлора Растворы 2—16% активного хлора 12—15% активного хлора; щелочность 1,1% 20% NaCIO 20% NaCIO Любая 0,5% NaCIO 1,5—4,0% NaCIO; 12,0— 15,0% NaCl; 1% NaOH 13—15% активного хлора; щелочность 1,1% 9—15% активного хлора Расплав J Температура, | °С 35—100 20 50 60 20 — кипение 40 20 20 20 20 <100 65—95 20 40 600 Длительность испыта- j ния, ч 144 — — — 72 500 — - - 4080 500 | 150 J Скорость коррозии, мм/год <0,04 Относительно стойка <0,1 <1 <0,1 0,42 (Ж.)* 0,013 (Г.) 0,001 (Ж.) 0,001 (Г.) Стоек Стойки Стоек < 0,001 0,003 | < 0,001 (Ж.) 0,01 (Ж.) Стоек 1 Литература 11 10 9 9 6 6 6 2, 3 4 4 6
Титаноалюминиевые сплавы: 1) Al ~3%; 2) А\ ~ 6% Цинк Цирконий Чугун серый Чугуны кремнистые Si 14,0% Si > 14,5% Чугуны кремнем олибденовые (Si 13,0- 16,0%, Mo 3,0-6,0%) Чугуны хромистые Сг 2,0% Сг 25,0—30,0% С 2,1%, Сг 34,66%, Si 1,32% Сг 28-36% 12—15% активного щелочность 1,1% хлора; 0,24 г/л активного хлора 0,5% NaCIO 1,5—4,0% NaCIO; 12,0— 15,0% NaCl; 1,0% NaOH 16% NaCIO <34% NaCIO 1—2% активного хлора 4% NaCIO; щелочные 1,5—4,0% NaCIO; 12—15% NaCl; 1% NaOH <34% NaCIO <34% NaCIO 1,5—4,0% NaCIO; 12—15% NaCl; 1% NaOH 4% NaCIO; щелочные 16% NaCIO P-p NaCIO, p = 1,21 г/см* Любая 0,5% NaCIO 1% активного хлора 2% активного хлора P-p NaCIO p = 1,154 г/см3 \ Коррозия щелевая и точечно-язвенная. 20 20 35—100 65-95 20 20 20—40 65-95 95 20 100 95 65-95 20 20 20 20 40 20 20—100 500 150 4080 1728 1728 < 0,001 (Ж.)1 0,098 < 0,0043 0,1 0,002 <0,1 < 0,001 0,3 0,3 <0,1 >3 0,17 0,18 0,02 <0,1 Нестоек Относительно стоек 0,05 0,003 <Ю 6, 9 4 2 3 2, 4 2 1 1 6 о с* 1-3
Шлиизобутилен ПСГ Поликарбонаты Полиметилметакрилат Полипропилен Полистирол Полиформальдегид Полиэтилен Полиэфирные смолы на основе •гликолей, изофтале- вого ангидрида тликолей, малеино- вого и фталевого ангидридов гликолей, малеино- вого и хлорэнди- кового ангидридов дифенилолпропана, малеинового и фталевого ангидридов Резины на основе кау- чуков бутадиен-нитриль- ного бутадиен-стирольно- го бутилкаучука натурального силиконового фторкаучуков <34 <34 <34 ^34 Конц. <34 ^ 12,5% активного хлора ^34 10 ^34 5 5 5 5 10 <10 <34 Насыщ. 30 Насьнд. До насыщения Белильные 1 ^34 1 * В зависимости от марки резины. Стоек Относительно стоек Нестоек Стойки Стоек » Нестоек Стоек Стойки Малостойки Нестойки Относительно стойки Стойки Стойки; относительно стойки * Малостойки Стойки 3 3 3 3 4 3 2 3 4 3 5 5 5 5 14 13 14 5, 12 4 3 о О , О 1-3
Таблица 8.2 Стойкость неметаллических Материал Материалы на органической основе Арзамит-I и -II Асбовинил Асфальтовая замазка Винипласт Графит непропитанный пропитанный феноло- форм альдегидной смолой Древесина Компаунды на основе 1 полиакрилонитрила эпоксидной смолы и тиокола Покрытия на основе перхлорвиниловых эмалей и лаков эпоксидных смол Пентон Полиамиды Поливинилиденхлорид Поливинилхлорид (пластикат) Концентрация NaCIO в растворе, % ^34 ^34 <34 5; кислые, нейтр. или щелочные ==С34 ^34 ^10% активного хлора ^25 конц. <34 10 10 5 ^34 5 10 Любая =^34 До насыщения Любая 1 материалов в растворах гипохлорита натрия Температура, <60 100 , 20 v^4~60 <60 100 65 Кипение 65 20 16 60—70 26 | 60 <70 <93 <100 <60 65 65 1 Стойкость Стойки Нестойки Нестоек Малостойка Нестоек Стоек » » Стойка Стойки Малостойки Стоек * Стойки » Нестойки Стоек Стойки Стоек Относительно стоек / Литература 3 3 3 5 3 3 2 12 4 3 5 5 5 3 5 5 5 3 5 12
фурановой (кислотостойкие) Материалы на неорганической основе Базальт, диабаз плавленые Бетон гидравлический Замазки кислотоупорные (на основе жидкого стекла) Керамика кислотоупорная Кирпич кислотостойкий шамотный Портландцемент Природные кислотоупорные материалы (андезит, бештаунит) Стекло боросиликатное известковонатриевое кварцевое силикатное Фарфор Цемент глето-глицериновый серный силикатный Эмаль силикатная кислотоупорная То же 5; щелочные (рН>11) 5; кислые, нейтр., щелочные Любая Белильные щелочные Белильные кислые 10 Любая Белильные щелочные Белильные кислые 10 10 <34 Любая > Любая <34 Любая (рН < 10) Растворы 10 5; кислые нейтр., щелочные (рН < 11) 5; щелочные (рН>11) Любая <100 24—60 24—60 <100 Кипение нпг Нестойки » Стойки Стоек Нестоек Нестойки Стойка Стоек Нестоек Относительно стоек Нестоек Стойки Стойко Стоек Нестоек Малостоек Нестоек Стойка Относительно стойка 5 5 5 12 2, 4 12 4 4 4 4 3 2 12 2 3 12 12 4 5 5 2 12 о 5= ~ 4
Продолжение Материал Резины на основе кау- чуков хайпалона (ХСПЭ) хлоропренового Смолы фенольные фурановые на основе фури- лового спирта сСополимер стирола с акрилонитрилом и бутадиеном Сополимеры винилхло- рида с акрилонитрилом с винилацетатом с винилиденхлори- дом :Уголь непропитанный пропитанный фено- л о-форм альдегидной смолой Фаолит А 'Фторопласт-3 и -4 Цементы на основе смол фенольной Концентрация NaCIO в растворе, % I <34 20 Насыщ. 3 3 10 6 10 3 3 10 Разбавл. » 5,5% акт. хлора ^10% акт. хлора <25 10 Любая 5; кислые, нейтр. щелочные (рН ^ 11) Температура, °С <93 24 65 20 107 <93 20 <93 20 107 65 20 20 50 65 Кипение 20 <100 24 | Стойкость 0 Стойки Относительно стойки Малостойки Стойки Нестойки » Относительно стойки Нестойки Стойки Нестойки Стоек » Малостоек Стоек » » Нестоек Стойки Малостойки Литература - 3 5 14 5 5 5 13 5 5 5 4 4 4 12 2 12 (3 2 5
Производство гипохлорита натрия 251 Таблица 8.3 гипохлорита натрия; рекомендуемые конструкционные материалы защиты * Срок службы к моменту обследования, годы Результаты обследования Рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты 1,5 (без ремонта) (без ремонта) >3 (без ремонта) 6 месяцев 2 >3 (без ремонта) 1 Послойное разрушение покрытия вследствие неправильной вулканизации Местное отслаивание покрытия Наружные швы футеровки ремонтируют ежегодно Покрытие ремонтируют ежегодно Интенсивная равномерная коррозия. Срок службы не превышает 6 месяцев Набухание и отслаивание покрытия. Ремонт 2 раза в год Состояние покрытия, удовлетворительное Равномерное разрушение покрытия. Обновление покрытия производится ежегодно Титан (предпочтительно); либо углеродистая *сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395; либо корпус из углеродистой стали защищается двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на портландцементе 500 по подслою из полуэбонита 1751, а крышка — трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или трехслойным покрытием эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395 Рекомендации для корпуса и крышки см. выше (последний способ применим только, если гарантируется рН среды ^=7) Змеевик — титан Барботер — фторопласт-4 или винипласт Рекомендации для корпуса и крышки см. выше (последний способ применим только, если гарантируется рИ среды ^7). Кроме того, рекомендуется покрытие кислотоупорной силикатной эмалью-
26*0 Гл. 8j Производство гипохлорита натрия Результаты коррозионного обследования оборудования производств и способы Аппараты, оборудование Конструкционные материалы и способы защиты Емкость для растворов щелочи NaOH 200—38 NaCIO примесь г/л; 15-20 Хлоратор щелочи То же NaOH 700—10 г/л; NaCIO 0—185 г/л; NaCl; СЬ; воздух NaOH 45-0,8 г/л; NaCIO 28—32 г/л; NaCl; СЬ; воздух 20-25 30-40 Корпус и крышка — углеродистая сталь Защита: трехслойное покрытие эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395; покрытие специальной резиной; двухслойная футеровка керамическими плитками на эпоксидной смоле по подслою из специальной резины Корпус — углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на портландцементе 500 по подслою из полуэбонита 1751 Крышка — углеродистая сталь| с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Змеевик—углеродистая сталь толщиной 3,5 мм Барботер — углеродистая сталь с трехслойным покрытием резиной 1976 по подслою из эбонита 1814 Корпус и крышка — углеродистая сталь Защита: покрытие кислотоупорной силикатной эмалью; трехслойное покрытие полуэбонитом 1751 *. В обследовании принимала участие А. Е. Романушкина.
252 Гл. 8. Производство гипохлорита натрия Аппараты, оборудование Температура, °С Конструкционные материалы и способы защиты Отстойник раствора гипохлорита натрия Емкость для сбора раствора гипохлорита натрия Центробежные насосы Трубопроводы NaCIO 185 г/л; NaOH 10—20 г\л\ NaCl растворенный и кристаллический NaCIO 28-32 г/л; NaOH 0,8—2 г/л; NaCl Растворы NaOH, содержащие NaCIO Растворы NaCIO Растворы NaOH, содержащие примесь NaCIO Растворы и пульпа NaCIO 15-25 25-30 20-40 Углеродистая сталь с трехслойным покрытием резиной 1976 по подслою из эбонита 1814 Углеродистая сталь с трехслойным покрытием резиной 2566 Титан ВТ1 Запорная арматура Растворы и пульпа NaCIO 20-40 20-30 Углеродистая сталь: трехслойное покрытие полуэбонитом 1751; покрытие специальной резиной Углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 20—40 J Сталь углеродистая: без защиты; с трехслойным покрытием резиной 1976 по подслою из эбонита 1814 Винипласт 20-30 1. Чугун Мембрана — резина на основе натрий-бутадиенового каучука 2. Сталь углеродистая: с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751; футерованная поливинил- хлоридом
Производство гипохлорита натрия 253 Продолжение Срок~службы к моменту обследования, годы Рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты 6—12 месяцев 1,5 (без ремонта) 2,5 (без ремонта) >3 (без ремонта) 3—6 месяцев 3-6 » >3 (без ремонта) 0,5—1 месяц 3 (без ремонта) >3 (без ремонта) Набухание и отслаивание покрытия. Ремонт покрытия производится 2 раза в год Местное отслаивание покрытия Признаков коррозии не обнаружено Покрытие на рабочем колесе возобновляется раз в 2—3 месяца Состояние покрытия удовлетворительное Состояние удовлетворительное Срок службы не превышает 6 месяцев Защитное покрытие не увеличивает заметно срок службы Коррозия равномерная. Срок службы мембран не превышает месяца Рекомендации для корпуса и крышки см. выше (последний способ применим только, если гарантируется рН среды ^ 7). Кроме того, рекомендуется покрытие кислотоупорной силикатной эмалью То же Титан; либо корпус из углеродистой стали с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395, а рабочее колесо—из титана То же Титан (предпочтительно), углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395, винипласт То же Титан (предпочтительно), винипласт, сталь углеродистая с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 или эбонитом 1394 по подслою из полуэбонита 1395 Мембрана — фторопласт-4
254 Гл. 8. Производство гипохлорита натрия В зарубежной практике их широко используют для изготовления насосов, мешалок, эксплуатируемых в условиях воздействия растворов гипохлорита натрия, а также трубопроводов для подачи хлора в хлораторы щелочи [2, 4]. Наиболее коррозионностойкими в растворах гипохлорита натрия являются титан и сдлавы на его основе. Скорость коррозии титана, независимо от концентрации раствора гипохлорита натрия и температуры, составляет не более 0,1 мм/год (табл. 8.1). Высокая коррозионная стойкость титана и его сплавов и в то же время полное отсутствие какого-либо влияния этих материалов на стабильность получаемого продукта обусловливают широкое применение их для изготовления аппаратуры и трубопроводов в производстве гипохлорита натрия [4]. Высокой химической стойкостью в растворах гипохлорита натрия обладают некоторые неметаллические конструкционные и защитные материалы (табл. 8.2). Среди них прежде всего следует отметить материалы на неорганической основе: природные кислотоупорные материалы, плавленые диабаз и базальт, кислотоупорную керамику, фарфор, стекло, кварц, кислотоупорную силикатную эмаль. Использование керамических плиток, кислотоупорного кирпича и других штучных футеровочных материалов для защиты аппаратуры в производстве гипохлорита натрия ограничивается из-за отсутствия достаточно стойких цементов и замазок. Удовлетворительной химической стойкостью в растворах гипохлорита натрия обладают полимерные конструкционные и защитные материалы: полиэтилен, полипропилен, винипласт, фторо- пласт-3 и -4, резины и эбониты на основе натурального и синтетического каучуков и пр. В отечественной промышленности наиболее распространен способ получения гипохлорита натрия путем хлорирования растворов едкого натра. Перед хлорированием концентрированный раствор едкого натра разбавляют водой до необходимого содержания щелочи. Для получения высокопроцентного раствора гипохлорита натрия хлорированию подвергают раствор, содержащий 280—290 г/л NaOH. Если конечным продуктом производства является разбавленный белильный раствор гипохлорита натрия, то в этом случае раствор щелочи перед хлорированием разбавляют до содержания NaOH равного 22—45 г/л. Процесс хлорирования проводят при 20—40° С. Получаемый в результате хлорирования концентрированный раствор гипохлорита натрия подвергают отстаиванию и декантации. В производствах разбавленных белильных растворов гипохлорита натрия, когда кристаллы поваренной соли в процессе хлорирования не выпадают, отстаивания отхлорированного раствора не производят.
Литературй 255 Абгазы из хлоратора направляют для поглощения ллора в колонну или в другой аппарат для поглощения раствором щелочи. Результаты коррозионного обследования оборудования в производстве растворов гипохлорита натрия приведены в табл. 8.3. В этой же таблице даны рекомендации в отношении конструкционных материалов и способов защиты основного оборудования. Последние составлены на основании обобщения опыта работы цеховых установок с учетом результатов коррозионных испытаний в лабораторных и производственных условиях. ЛИТЕРАТУРА 1. В. П. Баранник, Краткий справочник по коррозии, Госхимиздат, 1953. 2. Е. R a b а 1 d, Corrosion Guide, Amsterdam, 1968. 3. Г. Я. Воробьева, Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств, Изд. «Химия», 1967. 4. Dechema-Werkstoffe-Tabelle, Deutsche Geselschaft fur chemisches Apparatewe- sen, Frankfurt/M, Lief. 11, 1962. 5. J. Mel Ian, Corrosion Resistant Materials Handbook, New Jersey, 1966. 6. В. Н. Дятлова, Коррозионная стойкость металлов и сплавов, Изд. «Машиностроение», 1964. 7. Stale odporne na korozye. Tablice odpornosci na dzialanie srodowisk koro- zyinych, Warszawa, 1967. 8. J. P. Polar, A Guide to Corrosion Resistance, New York, 1961. 9. Д. Г. Т у ф а н о в, Коррозионная стойкость нержавеющих сталей, Изд. «Металлургия», 1969. 10. Morgan M. Hoover, Chem. Eng., № 11, 255 (1950). 11. L. Golden, I. Lane, W. А с h e r m a n, Ind. Eng. Chem., 44, № 8, 1930 (1952). 12. Коррозионная и химическая стойкость материалов, Под ред. Н. А. Доллежаля, Машгиз, 1954. 13. Б. Долежел, Коррозия пластических материалов и резин, Изд. «Химия», 1964. 14. NACE Technical Commitee Rept, Publ. 61-13, Corrosion, 17, № 9, 121 (1961).
Глава девятая ПРОИЗВОДСТВО ДВУОКИСИ ХЛОРА Двуокись хлора представляет собой газ желто-оранжевого цвета с резким запахом, напоминающим запах хлора, сравнительно хорошо растворимый в воде (в 1 л насыщенного раствора при 18,2° С растворяется 1,6 моль С102) [1]. Газообразная двуокись хлора — соединение неустойчивое, при повышенных температуре и давлении разлагается со взрывом. При этом образуются кислород и хлор. Опасность взрыва уменьшается при разбавлении двуокиси хлора инертным газом, а также при снижении температуры. Для разбавления двуокиси хлора до безопасной концентрации (менее 10 объемн.%) [2], как правило, используют воздух. Двуокись хлора является довольно сильным окислителем (нормальный окислительно-восстановительный потенциал системы СЮг + е ^ СЮг" равняется +0,936 в [3]). На этом свойстве основано использование белильных растворов * двуокиси хлора в целлюлозно-бумажной промышленности. Сообщая высокую степень белизны целлюлозе, двуокись хлора почти не ухудшает ее механических свойств [1]. КОРРОЗИОННАЯ АКТИВНОСТЬ ДВУОКИСИ ХЛОРА В табл. 9.1 и 9.2 приведены данные, характеризующие стойкость металлических и неметаллических материалов в средах, содержащих двуокись хлора. Как видно, из металлических материалов удовлетворительной коррозионной стойкостью в условиях воздействия влажной двуокиси хлора и ее растворов обладают кремнистые чугуны, тантал, титан, цирконий, ниобий, платина, золото, при невысоких температурах свинец и хастеллой С. Кремнистые чугуны ввиду их низкой технологичности, высокой хрупкости и твердости используют только как конструкционный материал для изготовления насосов. * Содержание активного хлора в белильных растворах двуокиси хлора составляет 10—20 г/'л.
Таблш Скорость коррозии металлов и сплавов в средах, содержащих двуокись хлора Упоминаемые в графе «Среда» без указания концентрации водные растворы насыщены двуокисью хлора (а в отдельных слу1 хлором); влажные газо-воздушиые смеси насыщены влагой. Металл или сплав Алюминий А5М* неоксидиров. оксидиров. Бронза Бр. А5** Бр. А7** Золото Латунь ЛАН 59-3-2** Л65** ЛН 65-5** Медь Никелемедный сплав (Си-30%) Среда Газо-воздушная смесь (СЮ2 2,7— 4,2 объемн.%; С1 2,3—3,0 объ- емн.%; влажность < 0,02%) То же, но влажность 1,2% Водные р-ры СЮг » » » Водный р-р СЮ2 (2,85—0,63 г/л активного хлора) То же, но активного хлора 4,54— 0,43 г/л Сухая и влажная СЮг и ее водные р-ры Водный р-р СЮ2 (4,54—0,43 г/л активного хлора) То же, но активного хлора 4,3— i 0,21 г/л; рН = 4,2-~ 4,5 То же, но активного хлора 2,85— 0,63 г/л Водные р-ры СЮг » » » Водный р-р (NaC103 250 г/л; H2S04 180 г/л; СЮг; S02 примесь) и паро-газовая фаза над ним Температура, °С 25 20 20 — кипение 20 — кипение 80 80 — 80 80 80 20 20 — кипение 45 Длительность испытаний, ч 100 100 ~ —• 10 20 ■"*" 20 23 10 — — 2 Скорость коррозии, мм1год 0,01 6,9 >з <0,1 11 3,6 Стойко 2,1 19 10 >з <з 47* Характер коррозии Равномерная » — 1 — Обезалюмини- вание Равномерная — 1 Точечная; обес- цинкование То же Обесцинкование — — Равномерная 1
Н икеле мо либдено- вый сплав Н70М27Ф Никелехромомолиб- деновые сплавы 0Х15Н55М16В * хастеллой С (С102 8—10 объемн.%; S02 5— 8 объемн.%; воздух) ** Водные р-ры СЮ2 Водный р-р (NaClOg 240—192 г/л; НС1 143—100 г/л; С12; С102) Паро-газовая смесь над тем же р-ром (СЮ2 2,6—3,6 объемн.%; С12 2,5—4,4 объемн.%; воздух; Н20) Р-р, образующийся при непрерывном барботировании газо-воздуш- ной смеси (С102 2,6—3,6 объемн. %; С12 2,5—4,4 объемн.%) через воду Паро-газовая фаза над тем же р-ром Р-р, образующийся при непрерывном барботировании газо-воздуш- ной смеси (С102 2,6—3,6 объемн. %; С12 2,5—4,4 объемн.%) через воду Паро-газовая фаза над тем же р-ром Водный р-р (NaC103 240—192 г/л; НС1 143—100 г/л; С12; СЮ2) Паро-газовая смесь над тем же р-ром (С102 2,6—3,6 объемн.%; С12 2,5—4,4 объемн.%; воздух; Н20) 15%-ный р-р СЮ2 20 40 40 10 10 8—10 8—10 36—40 36—40 45 100 100 100 100 100 100 72 72 4896 >3 68* 27* 1,1* 0,12 0,06 4,4 2,6 0,475 Точечная Равномерная * Данные А. Е. Романушкиной, В. А. Левина, Л. Д. Рыжовой, Н. Ф. Ситдиковой. ** Данные К. К. Поляковой.
Продолжение Металл или сплав Никелехроможелезо- молибденовый сплав (Сг 21,0%, Fe 31,0%, Mo 3,0%, Си 1,8%) Ниобий Платина Свинец х. ч. Свинец рольный технический Свинец С2 ** Серебро Стали Ст. 3* ^ Среда Влажная газо-воздушная смесь (7,2 объемн.% С102; слабые аэрация и перемешивание) Сухая и влажная СЮ2 и ее водные р-ры То же Р-р С102 (10,2 г/л активного хлора) Влажная газо-воздушная смесь (С102 2,0—10,0 объемн.%; С12 2,0—10,0 объемн.%; НС1 следы) Р-р С102 (9,7 г/л активного хлора) Водный р-р (NaC103 296 г/л; H2S04 330,0 г/л; СЮ2) То же, но NaC103 330—320 г\л\ H2S04 350—390 г/л Паро-газовая смесь над тем же р-ром (СЮ2 2—3 объемн.%; воздух; Н20) Водный р-р (NaC103 250e/^;H2SO4 180 г/л; СЮ2; S02 примесь) Паро-газовая смесь над тем же р-ром (СЮ2 8—10 объемн.%, S02 5—8 объемн.%; воздух; Н20) Водные р-ры СЮ2 Газо-воздушная смесь (С102 2,7— 4,2 объемн.%; С12 2,3—3,0 объемн.%; влажность <С 0,02%) То же, но влажность 1,2% Температура, °С 3 20 20 ! 20 35—60 20 80 60 60 45 45 20 25 25 Длительность испытаний, ч 1680 — — 1144 362 720 6 24 24 6 6 — 100 100 Скорость коррозии, мм/год 0,081 Стоек Стойка 0,16 0,083 0,13 3,28 0,32 0,006 4,4 0,96 >3 0,02 2,3 Характер коррозии — — — — — Равномерная » » » » — Равномерная » 1 ратура 6 7 7 1 5 5 5 4, 7 ю о , £3 о о о , о I
X13 X17** 0X18H9 1X18H9T 1X18H9T св. ** Х18Н10Т* Х18Н10Т (под напряжением) *| Водные р-ры СЮ2 Паро-газовая смесь (С102 4,0— 6,0 объемы. %; воздух) Водный р-р (NaC103 250 г/л; H2S04 180 г/л; C102; S02) и паро-газовая фаза над ним Водный р-р С102 (8,9 г/л активного хлора) То же, но активного хлора 9,8 г/л Газо-воздушная смесь (С102 до 1 объемн. %; влажность > 1,2 %) Газо-воздушная смесь (СЮ2 2,7— 4,2 объемн. %; С12 2,3—3,0 объемн. %; влажность < 0,02%) То же, но влажность 1,2% Р-р, образующийся при непрерывном барботировании газо-воздуш- ной смеси, содержащей С102 2,6— 3,6 объемн. %, С12 2,5—4,4 объемы. %, через воду Паро-газовая фаза над тем же р-ром Газо-воздушная смесь (СЮ2 5,8 объемн. %; Ci2 ~ 0,5 объемн. %; влажность 0,18%) То же, но влажность 0,007% Паро-газовая смесь (СЮ2 5,8 объемн. %; С12 — 0,5 объемн. %; воздух; Н20) 20 80 45 20 20 0 25 25 10 10 15-20 15—20 20 5 6 720 1440 480 100 100 200 200 74 348 128 >3 14 >60 0,078 0,22 0,05 < 0,001 1,9 0,46 1,2 0,04 0,004 0,32 Точечная Равномерная Равномерная Точечно-язвея- ная, h= l мм То же Точечная, h = 0,2 мм Равномерная Точечно-язвенная, Л= 1,5 мм >; О , О 1 а * Данные А. Е. Романушкиной, В. А. Левина, Л. Д. Рыжовой, Н. Ф. Ситдиковой. ** Данные К. К. Поляковой. to
Металл или сплав Среда Стали типа Х18Н10 Х18Н9СЗТ типа X17HI3M2 типа Х17Н12МЗ Х18Н12М5 Х17Н13М2Т* Влажная газо-воздушная смесь (С102 4,0—5,0 объемы. %) То же, но СЮ2 10,8 объемы. % Паро-газовая смесь (СЮ2 4—6 объ- емн.%, воздух, Н20) Паро-газовая смесь (СЮ2 8,0— 10,0 объемн.%; S02 5,0—8,0 объемы. %; воздух, Н20) Влажная газо-воздушная смесь (СЮ2 4,0—5,0 объемн.%) То же, но СЮ2 7,2 объемн.% То же, но СЮ2 10,8 объемн.% То же, но СЮ2 ~7,2 объемн.% Водный р-р СЮ2 (6,8 г/л активного хлора) и паро-газовая фаза над ним То же, но активного хлора 10,7 г/л Водный р-р (NaC103 296 2/v*;H2S04 330 г/л; СЮ2) Паро-газовая смесь над тем же р-ром (С102 4,0—6,0 объемн.%; воздух; Н20) Паро-газовая смесь (СЮ2 8,0—10,0 объемн.%; S02 5,0—8,0 объемн. %; воздух; Н20) Продолжение Температура, °С 2 65 80 45 2 3 65 3 20 20 80 80 45 Длительность испытаний, ч 348 ! 348 6 2 348 1680 348 1680 1080 144 5 5 5 Скорость коррозии, мм(год 0,13 8,4 3,9 25 0,002 0,13 7,4 0,022 < 0,003 < 0,001 0,24 14 70 Характер коррозии Точечная — Равномерная » — Точечная ** Точечная . — — — Равномерная » » Литература ' 6 6 6 6 6 6 5 5
X17H13M2T (под напряжением) 3* Х23Н27МЗТ * 0Х23Н28МЗДЗТ 0Х23Н28МЗДЗТ (под напряжением)3* Сг 20,0%, Ni29,0%,| Си 3,0%, Мо 2,0%, Si 1,0% ' Паро-газовая смесь (СЮ2 5—8 объ- емн.%; С12 ~ 0,5 объемн.%; воз- | дух; Н20) Паро-газовая смесь (СЮг 8— 10 объемн.%; S02 5—8 объемы. %; воздух; Н20) Водные р-ры СЮ2 Газо-воздушная смесь (СЮ2 2,7— 4,2 объемн.%; С12 2,3—3,0 объемн.%; влажность < 0,02%) То же, но влажность 1,2% I Водный р-р (NaC103 250 г/л; H2S04 180 г/л; С102; S02 примесь) Паро-газовая смесь над тем же р-ром (С102 8—10 объемн. %; S02 5—8 объемн.%; воздух; Н20) Паро-газовая смесь (С102 до 8 объемн.%; воздух; Н20) Паро-газовая смесь (С102 5— 8 объемн.%; С12 ~ 0,5 объемн.%; воздух; Н20) j Влажная газо-воздушная смесь (СЮ2 4,0—5,0 объемн.%) То же, но С102 ~ 7,2 объемн.% | * Данные К. К. Поляковой. ** Данные соответствуют поведению стали, содержащей < 0,03% С. 3* Данные А. Е. Романушкиной, В. А. Левина. Л. Д. Рыжовой, Н. Ф. 128 100 100 6 6 24 128 348 1680 0,5 21 Стойка < 0,001 * 1,4* 1 ** 20** 0,027 ** 0,017 0,066 Точечно-язвенная, h = 1 мм Точечная Точечная, h= 1 мм Равномерная Точечная Равномерная 0,04 J Точечная, h = 0,5 мм Точечная со о § Од 1 If ковой. ю о.
Металл или сплав Среда Тантал Водные р-ры С102 Титан 15%-ный р-р СЮ2 Титан ВТ1 Р-р С102 (10,8—12 г/л активного хлора) и паро-газовая фаза над ним Титан ВТ 1-G Газо-воздушная смесь (СЮ2 2,7— 4,2 объемн.%; С12 2,3—3,0 объ- емн.%; влажность < 0,02—1,2%) Р-р, образующийся при непрерывном барботировании газо-воздуш- ной смеси (СЮ2 2,6—3,6 объемн.%; С12 2,5—4,4 объемн.%) через воду, и паро-газовая фаза над ним Р-р, образующийся при непрерывном барботировании той же смеси через 15%-ный р-р НС1 Паро-газовая фаза над тем же р-ром Р-р, образующийся при непрерывном барботировании газо-воздуш- ной смеси (С102 0,2—0,5 объемн. %; С12 2,5—4,4"объемн.%) через 31%-ный р-р НС1 Паро-газовая фаза над тем же р-ром Р-р, образующийся при непрерывном барботировании газо-воздуш- ной смеси (С102 2,6—3,6 объемн. %; С12 2,5—4,4 объемн.%) через 31%-ный р-р НС1 Продолжение Температура, °С 1 20 45 20 20-25 8-10 85 70 ' 85 70 70 35-70 Длительность испытаний, ч 4896 288 100 100 90 90 90 85 85 90 Скорость коррозии, мм/год Стоек < 0,001 < 0,001 — 0,01* <0,01 * 0,1 0,03 0,01 0,38 0,06 <0,07 Характер коррозии — Равномерная » » » » » Литература 4, 7 8 5 9 9 9 9 9 9 *-1 о о о , о
Титан ВТ 1-1 ** Титан ВТ 1-1 св. Титан ВТ1Д Титан ВТ5 Титаноалюминиевый сплав АТЗ * Паро-газовая фаза над тем же р-ром Водный р-р (NaC103 100 г/л; НС1 30 г/л; С10г; С12) и паро-газовая смесь над ним (С102 0,2— 0,5 объемн.%; CU 1—1,8 объемн. %; воздух; Н20) Паро-газовая смесь (СЮ2 1,8— • 2,3 объемн.%; С12 3,2—3,7 объемн.%; воздух; Н20) Газо-воздушная смесь (С102 3,0— 8,0 объемн.%; влажность 30%) Водный р-р (NaC103 250 г/л; H2S04 180 г/л; С102; S02 примесь) Газо-воздушная смесь (С102 4,0— 8,0 объемн.%; влажность 10%) Водный р-р С102 (14,2 г/л активного хлора) и паро-газовая фаза над ним Водный р-р СЮ2 (22,7 г/л активного хлора) Паро-газовая фаза над тем же р-ром Водный р-р С102 (10,8 г/л активного хлора) Паро-газовая фаза над водным р-ром СЮ2, содержащим 9,9 г/л активного хлора Водный р-р (NaC103 240—192 г/л; НС1 143—100 г/л; СЮ2; С12) Паро-газовая смесь над тем же р-ром (С102 2,6—3,6 объемн.%; С12| 2,5—4,4 объемн.%; воздух; Н20) 35-70 92 90 75 45 55 20 20 40 40 90 90 100 24 5 96 1440 332 332 144 1432 50 50 <0,03 <0,03 0,01 < 0,001 0,04 0,004** 0,025- 0,005 < 0,017 <0,12 < 0,001 0,002 0,01 <0,02 Равномерная Равномерная * Данные А. Е. Романушкиной, В. А. Левина, Л. Д. Рыжовой, Н. Ф. Ситдиковой. ** Данные К. К. Поляковой.
у Продолжение Металл или сплав Титаноалюминиевый сплав АТ6 * Титанотанталовый сплав (Та 5%) * Цирконий Чугун серый Чугуны кремнистые С15 » „антихлор" (Si 14,0-15,2%, Mo 1,9-6,0%) Среда Водный р-р (NaC103 240—192 г/л\ НС1 143—100 г/л; С102; С12) То же Паро-газовая смесь (С102 2,6— 3,6 объемн.%; С12 2,5—4,4 объ- емн. %; воздух; Н20) 15%-ный р-р С102 ! Водные р-ры С102 » » » » » » Водный р-р СЮ2 (7,1 г/л активного хлора) Паро-газовая фаза над тем же р-ром Водный р-р СЮ2 (9,4 г/л активного хлора) То же, но активного хлора 14,2 г/л То же, но активного хлора 19,0 г/л Паро-газовая фаза над тем же р-ром Водный р-р СЮг (22,7 г/л активного хлора) Паро-газовая фаза над тем же р-ром Температура, °С 40 40 40 45 20 Кипение 20 <25 <25 20 <25 <25 <25 <25 <25 1 Длительность испытаний, я 50 100 100 4896 — — — I 332 332 2160 1440 1440 1440 744 744 Скорость коррозии, мм/год ! 0,04 ! 0,03 < 0,001 0,001 Стойки Нестойки Стойки 0,032 0,047 0,002 0,022 0,21 0,022 0,021 0,001 Характер коррозии Равномерная » — — — — — — — — — — - Литература 8 4 4 4, 7 5 5 5 5 5 5 5 5 I ЬЭ О*' ^ ^ О СО со о о . о а * Данные А. Е. Романушкшгой, В. А. Левина, Л. Д. Рыжовой, Н. Ф. Ситдиковой.
Коррозионная активность двуокиси хлора 267 Таблица 9.2 Стойкость неметаллических материалов в средах, содержащих двуокись хлора Упоминаемые в графе «Среда» без указания концентрации водные растворы насыщены двуокисью хлора Материал Арзамит Асфальтовая замазка Винипласт Графит непропитанный пропитанный фено- ло-формальде- гидной смолой Древесина Компаунды акрилони- тр ильные Пентон Покрытия на основе битумных лаков Полиамиды Поливинилиденфторид Поливинилиденхлорид Полиметилметакрилат Полиэтилен * 1 Среда Водные р-ры СЮг Кислые, нейтр., щелочные р-ры С102 Водные р-ры С102 Газо-воздушная смесь (СЮг 1,5—6,0 объемн.%; С12 0,5— 4,0 объемн.%; влажность <0,02%) Разбавл. р-ры СЮг Водные р-ры СЮг » » » » » » Белильный р-р СЮ2 ** » » » Р-ры СЮ2 любой концентрации Водные р-ры СЮг Р-р СЮ2 (9,0—9,8 г/л активного хлора) Водные р-ры СЮ2 » » » » » » Газо-воздушная смесь (СЮг 1,5—6,0 объемн.%; С12 : 0,5—4,0 объемн.%; влажность < 0,02%) Р-р, образующийся при непрерывном барботировании той же смеси через воду То же Газо-воздушная смесь (СЮг 1,5—6,0 объемн.%; С12 0,5— 4,0 объемн.%; влажность < 0,02%) То же Температура, ! 20 ! 24-60 ! 20 60 20 20 100 20 -16 60—70 <100 20 20 24-Юо! 70 <65 <60 20 40-60 20 40-60 Стойкость Нестоек Нестойка Стоек Стоек* Относительно стоек То же Нестоек Нестойка Малостойки Нестойки Стоек Нестойки » Стоек Относительно стоек j Стоек Стоек * » Относительно стоек * Стоек Относительно стоек 1 Литература 4 10 4 7 4 4 4 10 10 10 4 5 10 7 10 * Данные Н. И. Моисеевой. ** Содержание активного хлора в белильных растворах двуокиси 10-—20 г!л. хлора составляет
268 tл. 9. Производство двуокиси хлорй Продолжение Материал Полиэтилен * Полиэфирные смолы на основе гликолей, изофтале- вого ангидрида гликолей, малеино- вого и фталевого ангидридов дифенилолпропана, малеинового и фталевого ангидридов Полиэфирные смолы * НПС 609-21 ПН-1 ПН-10, ненаполнен- ная и наполненная диатомитом и кварцевой мукой Полуэбонит 1751 * Резины на основе бутадиен-нитр ильного и бутадиен- стирольного кау- чуков, бутилкау- чука и наирита хайпалона (ХСПЭ) | Среда Р-р, образующийся при непрерывном барботировании той же смеси через воду То же Белильный р-р С102 » » » » » » Газо-воздушная смесь (СЮ2 1,5—6,0 объемы. %; С12 0,5— 4,0 объемы. %; влажность < 0,02%) Р-р, образующийся при непрерывном барботировании той же смеси через воду То же Газо-воздушная смесь (СЮг 1,5—6,0 объемн.%; С10,5— 4,0 объемн.%; влажность <0,02%) Р-р, образующийся при непрерывном барботировании той же смеси через воду Газо-воздушная смесь (С102 1,5—6,0 объемн.%; С120,5— 4,0 объемн.%; влажность < 0,02%) То же Р-р, образующийся при непрерывном барботировании той же смеси через воду Водные р-ры СЮг 2%-ный р-р С102 Температура, °С 40 60 20-93 20 20-93 40 40 60 60 60 20 60 20 20 ! 20 Стойкость Относительно стоек Нестоек Стойки Нестойки Стойки Стойка Нестойка Относительно стойка Стойка » Стоек Относительно стоек Нестоек » Стойки Литература 10 10 10 4 10 * Данные Н. И. Моисеевой.
Коррозионная активность двуокиси хлора 269 Продолжение Материал Феиольные смолы и цементы Фторопласт-3 Фторопласт-4 Фурановые смолы и цементы Эбонит 1213* Эпоксидная смола ЭД-5 холодного отверждения * Эпоксидные смолы, от- вержденные метафе- нилендиамином при нагревании Базальт, диабаз плавленые Кварц, керамика кислотоупорная, стекло силикатное, фарфор, змаль кислотоупорная Портландцемент Природные кислотоупорные материалы (андезит, бештаунит) 1 1 oivj лит4 ЦсМсп I глетоглицериновый серный силикатный Среда Водные р-ры С102 » » » Р-р С102 (9,0—9,6 г/л активного хлора) Газо-воздушная смесь (С102 2—10 объемн.%; С12 2— 10 объемн.%; НС1 следы), насыщенная влагой Водные р-ры СЮ2 Газо-воздушная смесь (СЮ2 1,5—6,0 объемн.%; С12 0,5— 4,0 объемн.%; влажность < 0,02%) То же Р-р, образующийся при непрерывном барботйровании той же смеси через воду То же Водные р-ры СЮг Р-р, содержащий СЮ2 3— 5 г/л Водные р-ры С102 Белильные кислые р-ры СЮ2 Водные р-ры СЮ2 » » » Кислые и нейтр. р-ры С102 То же Щелочные р-ры СЮ2 (рН ^ < И) Кислые и нейтр. р-ры С102 Щелочные р-ры СЮ2 Температура, °С <93 20 20 35-60 20-60 20 60 20 20 24 —- 20 —. 20 20 24 60 24--60 24-60 24-60 Стойкость Нестойки Стоек » » Нестойки Стоек Относительно стоек Нестоек Нестойка Нестойки Стойки » Нестоек Стойки Нестоек Малостоек Нестоек » Малостоек Нестоек Лите ратура 10 4 5 5 10 10 7 4, 7 11 4 11 10 10 10 10 10 * Данные Н. И. Моисеевой,
270 Гл. 9. Производство двуокиси хлора Процесс получения двуокиси хлора по способу Холста осуществляют при 30—35° С в реакторе периодического действия. Перед подачей в реактор серную кислоту разбавляют водой до концентрации (350— 450 г} л) и охлаждают до ~40° С. Охлажденная Рис. 9.1. Принципиальная схема установки для получения двуокиси хлора по способу Мэтисона: 1 — реактор для получения двуокиси хлора (основной); 2—реактор для получения двуокиси хлора (вспомогательный); 3 — аппарат для отдувки двуокиси хлора из реакционного раствора; 4—скруббер для промывки газа; 5—абсорбер для поглощения двуокиси хлора; 6 — емкость для хранения раствора двуокиси хлора. Отечественная установка получения двуокиси хлора восстановлением хлората натрия соляной кислотой (рис. 9.2) включает шесть реакторов /, установленных каскадно. В первый (верхний) реактор подают предварительно очищенные от механических примесей и подогретые до 35—40° С растворы хлората натрия и соляной кислоты. Снизу в этот реактор поступает смесь воздуха с двуокисью хлора и хлором из следующего, второго реактора, расположенного ниже. В пятый и шестой реакторы подают пар, чтобы поддерживать температуру ~ 105° С. Паро-газовая смесь из каждого реактора поступает в последующий реактор, в который также засасывается воздух из атмосферы. Далее она, продвигаясь навстречу раствору, проходит через все реакторы, обогащаясь двуокисью хлора и хлором. Температура в реакторах при переходе от первого к шестому постепенно возрастает от 35—40 до 100—
Получение двуокиси хлора 271 102° С. Поступающий из последнего реактора хлорид-хлоратный раствор после нейтрализации раствором щелочи упаривают с целью частичного выделения хлорида натрия и далее используют для приготовления исходного раствора. Способ Ленинградского технологического института целлюлозно-бумажной промышленности основан на восстановлении хлората кальция хлоридом кальция в присутствии серной кислоты. Процесс Газо-воздушная смесь из преды- СЮг,С!2 воздух Рис. 9.2. Принципиальная схема установки для получения двуокиси хлора восстановлением хлората натрия соляной кислотой: * / — реактор для получения двуокиси хлора (последний из шести каскадно установленных аппаратов); 2 —сборник использованной реакционной смеси; 3 — выпарной аппарат с рубашкой; 4~ путч-фильтр; 5—абсорбер для поглощения двуокиси хлора; 6— сборник раствора двуокиси хлора. протекает при ~40° С в реакторе с водяной рубашкой для нагревания или охлаждения. Основные технологические среды в производствах двуокиси хлора — соляная и серная кислоты, хлорат натрия, двуокись серы, хлор и, собственно, двуокись хлора *— являются коррозионноагрессивными веществами. Поэтому выбор конструкционных материалов и способов защиты для оборудования указанных производств представляет сложную задачу. В табл. 9.3—9.5 приведены результаты коррозионных испытаний некоторых материалов непосредственно в производственных условиях, в табл. 9.6—9.8 — результаты коррозионного обследования состояния оборудования действующих производств двуокиси хлора, а также указаны рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты для основного оборудования.
Скорость коррозии металлов и стойкость неметаллических материалов в условиях производства двуокиси хлора по способу Мэтисона Длительность испытаний 1512 ч. Таблица 9.3 боты цеховых аппаратов Условия испытаний: среда, температура Испытуемый материал Скорость коррозии, мм/год Ж. Характер коррозии Основной реактор получения двуокиси хлора Водный р-р (NaC103 650—25 г/л; H2S04 1687—450 г/л; NaCl 30—3 г/л, Na2Cr04; Na2S04; C12; C102; S02; воздух) и паро-газовая фаза над ним 32—38° С (Ж.) 42—48° С (Г.) Сталь Х17Н13М2Т Сталь 0Х23Н28МЗДЗТ Свинец СО Титан ВТ 1-0 Полиэфирная смола ПН-10, наполненная кварцевой мукой 1,8 0,12 0,18 0,007 Стойка * — — 0,13 0,008 Стойка * Точечная h = 0,5 мм Равномерная » » Аппарат для отдувки двуокиси хлора от отработанного раствора Водный р-р (NaC103 1—3 г/л; H2S04^ < 472,5 г/л; NaCl 4,8 г/л; Na2S04 393 г/л; С102; Cl2; S02; воздух) 25—40° С Сталь Х18Н10Т Сталь Х17Н13М2Т Титан ВТ Ь0 0,006 0,75 0,07 Водный р-р (С102 10—12 г/л) 12—20° С Емкость для хранения раствора двуокиси хлора Стойки * Полиэфирная смола ПН-10, винипласт, полиметилметакрилат Точечная h = 0,2 мм Точечная h = 0,3 мм Равномерная * Данные Н. И. Моисеевой.
Таблица 9,4 Скорость коррозии металлов и стойкость неметаллических материалов в условиях работы цеховых аппаратов производства двуокиси хлора по способу Холста Длительность испытаний металлов 1220 ч, неметаллов—2400 ч. Условия испытаний: среда, температура Испытуемый материал Скорость коррозии, мм/год Ж. Характер коррозии Водный р-р (NaC103 600 < 0,5 г/л; H2S04 350—450 г/л; NaCl 0—10 г/л; NaHS04 0—260 г/л; С12; СЮ2; S02; воздух) и паро-газовая фаза над ним 30—35° С Реактор получения двуокиси хлора Сталь Х18Н10Т Сталь Х17Н13М2Т Водный р-р СЮ2 (С1; активного хлора ^ 16 г/л\ S02; воздух) и парогазовая фаза над ним «8—10° С Водный — 10° С Хвостовая башня -р (С102; С12; воздух) Свинец СО Титан ВТ 1-0 Полиэфирная смола ПН-10 Винипласт, полиметилметакрилат Полиэтилен Абсорбер двуокиси хлор Сталь Х18Н10Т Сталь Х17Н13М2Т Сталь 0Х23Н28МЗДЗТ Свинец СО Титан ВТ 1-0 Полиэфирная смола ПН-10, наполненная кварцевой мукой Эбонит 1213 и полуэбонит 1751 для улавливания хлора из Сталь Х18Н10Т Сталь Х17Н13М2Т Сталь 0Х23Н28МЗДЗТ Свинец СО Титан ВТ 1-0 0,21 0,24 0,059 0,002 Стойка * Стойки * Нестоек* а 0,006 0,003 0,022 1,4 0,025 Стойка * — 2,9 2,2 0,061 0,001 Стойка * Стойки * Относительно 1 стоек * — — — — — — Нестойки* Точечная; h ==0,6 мм (Ж.) и h= 1,8 мм (Г.) Точечная; h = 0,8 мм (Ж.) h > 2,0 (Г.) Равномерная » Точечная; h = 1,5 мм » h = 1,0 мм » h = 0,5 мм Равномерная » г азо - воздушной смеси < 0,001 < 0,001 0,001 0,45 0,001 — — — — — Равномерная » » » » ^ о ч. СЪ R СО о гиси н о а Данные Н. И. Моисеевой. ш*
Таблица 9.5 Скорость коррозии металлов и стойкость неметаллических материалов в условиях работы цеховых аппаратов производства двуокиси хлора по способу ЛТИ ЦБП Длительность испытаний 1100—1900 ч. Условия эксплуатации: среда, температура Фаза Испытуемый материал Скорость коррозии, мм/год Ж. Г. Характер коррозии С12 28—30 объемн.%; ^ 10 объемн.%; воздух 40° С €102 3—7 г/л; С12 13° С С12 30—18 объемн.%; 10—0 объемн.%; воздух 8—10° С С12 0,023 г/л 15—20° С Хвостовая б NaOH 120—20 г/л; NaCl 0— NaC103 0—14 г/л; NaClCV ного хлора 0—50 г/л 15—20° С С102; С12; воздух Реактор получения двуокиси хлора СЮ2 ^ | Г. | Сталь 0Х23Н28МЗДЗТ Титан ВТ -1 -0 Полиэфирная смола ПН-10, чистая и наполненная кварцевой мукой Абсорбер двуокиси хлора Ж. | Сталь 0Х23Н28МЗДЗТ I 0,58 С102 Г. Титан ВТ 1-0 Полиэфирная смола ПН-10, чистая и наполненная кварцевой мукой < 0,001 Стойка * 4,9 0,001 Стойка * 0,15 < 0,001 Точечно-язвенная, h = 2,5 мм Равномерная Точечно-язвенная h = 2,0 мм (Ж.) h > 2,0 мм (Г.) Равномерная Скруббер для конденсации пара ■ ж. • ~ а шн я 180 г/л; для Ж. Сталь 0Х23Н28МЗДЗТ Титан ВТ 1-0 улавливания хлора Сталь 0Х23Н28МЗДЗТ Титан ВТ 1-0 < 0,001 < 0,001 из газо-воздушнои 0,006 0,002 Равномерная » меси Равномерная Трубопровод для газо-воздушной смеси Г. | Сталь 0Х23Н28МЗДЗТ Титан ВТ 1-0 0,12 I Точечно-язвенная; /г = 1,0 мм 0,031 I Равномерная ^ ^ о Со со О о , о ' Данные Н. И. Моисеевой.
Получение двуокиси хлора 275 Как следует из представленных данных, двуокись хлора с влажностью <0,01% практически инертна по отношению к большинству металлов и сплавов. Более влажная двуокись хлора, а также ее растворы, отличаются высокой агрессивностью. В табл. 9.6—9.9 приведены рекомендации в отношении конструкционных материалов и способов защиты для основного оборудования производства двуокиси хлора, составленные на основании обобщения опыта эксплуатации промышленных цехов, а также результатов лабораторных исследований и коррозионных испытаний непосредственно в цеховых аппаратах. Для изготовления абсорберов двуокиси хлора, а также трубопроводов и арматуры, используемых для транспортировки газовоздушной смеси из реактора в абсорбер, в качестве стойких конструкционных материалов рекомендуются титан и винипласт. Для поглощения двуокиси хлора водой применяют также абсорберы из кислотоупорной керамики и фарфора, но они часто выходят из строя вследствие механических повреждений. В зарубежной практике имеется опыт эксплуатации абсорберов из углеродистой стали, защищенной кислотоупорной эмалью или керамическими плитками, уложенными по подслою из пластмассы [13]. Емкости для сбора и хранения двуокиси хлора могут быть также изготовлены из титана. За рубежом баки-хранилища двуокиси хлора изготавливают из углеродистой стали и защищают футеровкой кислотоупорным кирпичом с использованием кислотоупорной замазки на основе полиэфирных смол [13]. В настоящее время разработана * рецептура вяжущего раствора на основе отечественной полиэфирной смолы ПН-10, показавшего высокую химическую стойкость при испытании в средах, содержащих двуокись хлора (табл. 9.2). Намечено проверить этот раствор при изготовлении футеровки на опытных аппаратах, защищенных фарфоровыми плитками, уложенными по подслою из стеклопластика. Крышки таких аппаратов могут быть защищены стеклопластиком на основе смолы ПН-10. Наибольшие трудности возникают при выборе конструкционных материалов для реакторов, в которых наряду с двуокисью хлора, содержится серная или соляная кислота. В растворах серной и соляной кислот титан недостаточно стоек. Коррозия титана при 35° С не превышает 0,1 мм/год только в 5%-ных растворах этих кислот [14]. Однако в присутствии хлора и двуокиси хлора стойкость титана как в серной, так и в соляной кислотах несколько повышается (табл. 9.1, 9.3—9.5). * Рецептура разработана Н. И. Моисеевой.
276 Гл. 9. Производство двуокиси хлора Результаты коррозионного обследования оборудования в производстве материалы и № на рис. 9.1 1 2 3 Аппараты, оборудование Реактор для получения двуокиси хлора (основной) Реактор для получения двуокиси ■ хлора могательный) Аппарат для отдувки двуокиси хлора от отработанного раствора Среда NaC103 650—25 г/л; H2S04 1687—450 г/л; NaCl 30—3 г/л\ Na2S04; Na2Cr04; Cl2; C102; S02; воздух NaC103 25—1 г/л; H2S04 450—472 г/л; NaCl 1—3 г/л; Na2S04; Na2Cr04; Cl2; C102; S02; воздух NaC103 1—3 г/л; H2S04 < 472,5 г/л; NaCl 4,8 г/л; Na2S04 393 г/л; С102; С12; S02; воздух Температура, °С 32-38 (Ж.) 42-48 (Г.) (вакуум ^ 7 мм рт. ст.) То же 25-40 Конструкционные материалы и способы защиты Аппарат: углеродистая сталь, защищенная гомогенным покрытием из свинца толщиной 10 мм титан ВТ 1-1 Сифон для раствора хлората натрия: свинец титан Сифон для серной кислоты: свинец титан винипласт в титановой броне Сталь углеродистая, защищенная гомогенным покрытием из свинца Титан ВТ 1-1 Сталь углеродистая, защищенная гомогенным покрытием из свинца Титан ВТ 1-Г * Рекомендуется для опытной проверки,
Получение двуокиси хлора 277 Таблица 9.6 двуокиси хлора по способу Мэтисона; рекомендуемые конструкционные способы защиты Срок службы к моменту обследования, месяцы > 1,5 лет (без ремонта) 6 1 год ~6 1 год — 4 6 (без ремонта) ~ 1 год 6 (без ремонта) > 1,5 лет ~6 (без ремонта) i Состояние оборудования; характер коррозионного разрушения Равномерная коррозия свинца Признаков коррозии титана не наблюдается Коррозия со стороны реакционной смеси Значительная коррозия в жидкой фазе Интенсивная коррозия. После года эксплуатации заменен на титановый Интенсивная коррозия. Срок службы не превышает 4 месяцев — Равномерная коррозия свинца Состояние удовлетворительное Отслаивание покрытия. Признаков коррозионного разрушения свинца не наблюдается. Ремонт покрытия производится раз в год Рекомендуемые материалы и способы защиты Титан или углеродистая сталь, защищенная гомогенным свинцовым покрытием толщиной 10 мм Сифоны — винипласт в титановой броне Титан или углеродистая сталь, защищенная гомогенным свинцовым покрытием Углеродистая сталь, защищенная гомогенным покрытием из свинца; или емкость из углеродистой стали с двухслойной футеровкой фарфоровыми плитками марки КФ с применением замазки на основе полиэфирной смолы ПН-10 по подслою из стеклопластика *, а крышка — из углеродистой стали, футерованная стеклопластиком на основе смолы ПН-10
278 Гл. 9. Производство двуокиси хлора на рис. 9.1 4 5 6 Аппараты, оборудование Скруббер для промывки газов Абсорбер для поглощения двуокиси хлора Емкость для хранения растворов двуокиси хлора Насос центробежный j Среда NaC103 620—650 г/л; NaCl 25—30 г/л; С102; Cl2; S02; воз- Дух Водный р-р С102, содержащий 12—21 г/л активного хлора; С12; воздух Водный раствор СЮг, содержание активного хлора 12—21 г/ л; Cl2; S02 Растворы СЮг Температура, °С 15-25 (Ж.) 42-48 (Г.) Ю (Ж.) <35(Г.) <20 v 8—10 Конструкционные материалы и способы защиты Керамика Винипласт Аппарат: керамика титан винипласт Насадка: винипласт керамика Углеродистая сталь. Защита корпуса: двухслойная футеровка кислотоупорными плитками на замазке асплит футеровка фарфоровыми плитками с применением замазки на основе полиэфирной смолы Защита крышки: покрытие эбонитом футеровка стеклопластиком на основе полиэфирной смолы Корпус — титан ВТ 1-0 Вал: сталь углеродистая сталь Х18Н10Т Лопасти рабочего колеса— титан ВТ 1-0 * Рекомендуется для опытной проверки.
Получение двуокиси хлора 279 Срок службы к моменту обследования, месяцы 1 ~8 ~3 б (без ремонта) 1 год (без ремонта) 1 год 6 > 1,5 лет 6 (без ремонта) > 1,5 лет (без ремонта) 6 (без ремонта) 6 6 суток 6 (без ремонта) То же Состояние оборудования; характер коррозионного разрушения Вышел из строя вследствие механических повреждений Признаков химического разрушения винипласта не наблюдается Вышел из строя вследствие механических повреждений Признаков химического разрушения титана и винипласта не наблюдается Уплотнение швов футеровки производится раз в год — — Признаков коррозии титана не наблюдалось Интенсивная коррозия Через 6 суток эксплуатации вышел из строя — i Продолжение Рекомендуемые материалы и способы защиты Титан (предпочтительно) или винипласт Аппарат — титан (предпочтительно) или винипласт Решетка — титан или вини- ■ пласт Насадка — винипласт или глазурованная керамика Титан; либо корпус из углеродистой стали с двухслойной футеровкой фарфоровыми плитками марки КФ с применением замазки на основе полиэфирной смолы ПН-10 по подслою из стеклопластика *, а крышка из углеродистой стали с футеровкой стеклопластиком на основе смолы ПН-10 Титан или фторопласт-4 (в последнем случае вал из титана)
280 Гл. 9. Производство двуокиси хлора ш на рис.| 9.1 Аппараты, оборудование Среда Температура, °С Конструкционные материалы и способы защиты Вентилятор для создания разрежения в системе Трубопроводы Запорная арматура на трубопроводах С102; Cl2; S02; воздух Отработанная реакционная смесь до и после отдувки СЮ2 Газо-воздушная смесь, содержащая С12, С102, воздух. Водные растворы С102 Отработанные кислые растворы Газо-воздушная смесь, содержащая С12, СЮ2 воздух Водные растворы С102 20-25 25-40 25-48 40-48 25-48 8-10 Корпус — чугун Рабочее колесо—сталь углеродистая Винипласт Сталь углеродистая, покрытая силикатной эмалью Чугун, футерованный полиэтиленом Винипласт Титан ВТ 1-1 Чугун, футерованный фторопластом-4 Сталь углеродистая, футерованная полиэтиленом Сталь углеродистая, защищенная гомогенным покрытием из свинца
Получение двуокиси хлбрй 281 Продолжение Срок службы к моменту обследования, месяцы Состояние оборудования; характер коррозионного разрушения Рекомендуемые материалы и способы защиты б (без ремонта) 5—30 суток > 1,5 лет (без ремонта) То же 1-6 0,5-1 > 1,5 лет (без ремонта) 6 (без ремонта) То же Интенсивная коррозия. Выходит из строя через 5— 30 суток Разрушения винипласта не наблюдается То же Разрушения эмали не наблюдается Покрытие разрушается через 0,5—1 месяц эксплуатации из-за периодического воздействия острого пара, подаваемого в случае кристаллизации соли Разрушения винипласта не наблюдается Состояние удовлетворительное То же Интенсивная коррозия свинца Титан (предпочтительно), либо стеклопластик на основе полиэфирной смолы ПН-10, либо винипласт Винипласт или фторопласт-4 Титан (предпочтительно) или винипласт Винипласт или углеродистая сталь, покрытая силикатной эмалью Титан (предпочтительно), винипласт или углеродистая сталь, покрытая силикатной эмалью То же
282 Гл. 9. Производство двуокиси хлора Результаты коррозионного обследования оборудования в производстве материалы и Аппараты, оборудование Конструкционные материалы и способы защиты Реактор для получения двуокиси хлора Абсорбер для поглощения двуокиси хлора и хвостовая башня для улавливания хлора и двуокиси хлора Емкость для хранения раствора двуокиси хлора NaC103 600 < 0,5 г/л; H2S04 350—450 г/л; NaCl 0—10 г/л; NaHS04 0—260 г/л; С12; С102; SO2; воздух Водный р-р С102 (СЬ; активного хлора ^ 16 г/л); S02; воздух Водный р-р СЮ2 ^ак- тивного хлора <16 г/л) 30-35 (вакуум <7 мм рт. ст.) 8-10 <20 Корпус — углеродистая сталь с двухслойной футеровкой керамическими плитками на кислотоупорной силикатной замазке Крышка — углеродистая сталь со свинцовым покрытием толщиной 3—4 мм Змеевик — свинец Сифоны для серной кислоты и раствора хлората натрия — свинец Диффузор и сопло — винипласт Аппарат — углеродистая сталь с двухслойной футеровкой керамическими плитками на кислотоупорной силикатной замазке Решетка — винипласт Насадка — глазурованная керамика Железобетон с двухслойной футеровкой керамическими плитками на кислотоупорном цементе и с разделкой швов замазкой на основе полиэфирной смолы
щтш Получение двуокиси хлора 283 Таблица 9.7 двуокиси хлора по способу Холста; рекомендуемые конструкционные способы защиты Срок службы к моменту обследования, годы Результаты обследования Рекомендуемые материалы и способы защиты '1,5 3 (без ремонта) Швы футеровки ремонтируют ежегодно Равномерная коррозия свинца усиливается после периодических промывок реактора водой Разрушения винипласта не наблюдается Швы футеровки ремонтируют раз в год После 6 месяцев эксплуатации наблюдалась фильтрация раствора через железобетонную стенку; через год одна из емкостей вышла из строя Углеродистая сталь, защищенная гомогенным покрытием из свинца; либо корпус — из углеродистой стали с двухслойной футеровкой фарфоровыми плитками марки КФ с применением замазки на основе полиэфирной смолы ПН-10 по подслою из стеклопластика (рекомендуется для опытной проверки), а крышка из углеродистой стали с гомогенным свинцовым покрытием Змеевик — свинец Сифоны — винипласт или свинец Диффузор и сопло — винипласт Аппарат — титан (предпочтительно) или винипласт Решетка — титан или винипласт Насадка — винипласт или глазурованная керамика Титан; либо емкость из углеродистой стали с двухслойной футеровкой фарфоровыми плитками марки КФ с применением замазки на основе полиэфирной смолы ПН-10 по подслою из стеклопластика (рекомендуется для опытной проверки), а крышка из углеродистой стали, футерованная стеклопластиком на основе смолы ПН-10
284 Гл. 9. Производство двуокиси хлора Аппараты, оборудование Насосы Вентилятор для создания разрежения в системе Трубопроводы Запорная арматура Среда Водные р-ры СЮ2 Отработанный раствор Газо-воздушная смесь (СЮ2; Cl2; SO2; воз- ДУх) То же Водный р-р СЮг Отработанная реакционная смесь Газо-воздушная смесь (С12; С102; воздух) Отработанные кислые р-ры Водные р-ры СЮг Температура, °С 8-10 25-35 25-35 8-10 25-35 25-35 25-35 8-10 Конструкционные материалы и способы защиты Титан ВТ1 Титан Стеклопластик на основе полиэфирной смолы То же Свинец Углеродистая сталь, защищенная гомогенным покрытием из свинца То же Титан Саран Результаты коррозионного обследования оборудования в производстве материалы и Аппараты, оборудование Реактор для получения двуокиси хлора Среда Жидкая фаза Са(СЮ3)2 150—0 г/л\ СаС12 400—0 г/л\ H2S04 1700—0 г/л; CaS04; HC1; С102; С12 Паро-газовая фаза С12 28—30 объемн.%; СЮ2 < 10 объемн.%; воздух Температура, °С <40 (вакуум ^45 мм рт. ст.) Конструкционные материалы и способы защиты Корпус — титан ВТ1 Крышка — углеродистая сталь, облицованная титаном ВТ1 (толщина 3 мм) Сифон для хлорид-хло- ратного раствора — титан ВТ1 Сифон для серной кислоты — титан ВТ1
Получение двуокиси хлора 285 Срок службы к моменту обследования, годы 3 (без ремонта) 4 мгсяца (без р монта) 3 (без ремонта) То же » * ' * 3 3 (без ремонта) То же Результаты обследования Признаков коррозии не обнаружено То же Состояние удовлетворительное Состояние удовлетворительное То же » Незначительная равномерная коррозия свинца Ремонт покрытия производится 2 раза в месяц Продолжение Рекомендуемые материалы и способы защиты Титан или фторопласт-4 Фторопласт-4 Титан, стеклопластик на основе полиэфирной смолы ПН-10 или винипласт Титан (предпочтительно), винипласт или стеклопластик на основе полиэфирной смолы ПН-10 Свинец, винипласт или фторопласт-4 Титан (предпочтительно), винипласт или углеродистая сталь с гомогенным свинцовым покрытием Винипласт Титан (продпочтительно) или винипласт Таблица 9.8 двуокиси хлора по способу ЛТИ ЦБП; рекомендуемые конструкционные способы защиты Срок службы к моменту обследования, годы 1,5 (без ремонта) То же » 6 месяцев Результаты обследования Признаков коррозионного разрушения титана не наблюдается Интенсивная равномерная коррозия. Заменяют новым 2 раза в год 1 Рекомендуемые материалы и способы защиты Корпус и крышка — титан Сифон для хлорид-хлоратного раствора — титан Сифон для раствора серной кислоты — фторопласт-4
- 286 Гл. 9. Производство двуокиси хлора Аппараты, оборудование Абсорбер для поглощения двуокиси хлора Хвостовая башня для улавливания хлора из га- зо-воздушной смеси, поступающей из абсорбера Сборник раствора двуокиси хлора и емкость для его хранения Эжектор паровой для создания разрежения в системе Трубопроводы Запорная арматура Среда Жидкая фаза С102 3—7 г/л; С12; Н20 Паро-газовая фаза С102 10—0 объемн.%; С12 30—18 объемн.%; воздух Жидкая фаза NaOH 120—20 г/л; NaCl 0—180 г/л; NaC103 0—14 г/л; NaCIO; активного хлора 0—50 г/л Паро-газовая фаза С12 18—20 объемн.%; воздух, Н20 Водный р-р С10г 3—7 г/л Воздух с примесью С102) С12 Отработанная реакционная смесь Газо-воздушная смесь (С12; С102; воздух) Водные р-ры С102 Газо-воздушная смесь (С12; С10г; воздух) Температура, °С 8-13 (вакуум <165 мм рт. ст.) 15-20 (вакуум ^ 19 мм рт. ст.) 2-15 20-100 25-45 25-45 8-13 25-45 Конструкционные материалы и способы защиты Аппарат — титан ВТ1 Насадка — керамика Корпус — углеродистая сталь с трехслойным покрытием резиной 2566 Решетка — винипласт Насадка — керамика Корпус — углеродистая сталь, футерованная кислотоупорным кирпичом с применением замазки на основе полиэфирной смолы Крышка — углеродистая сталь, футерованная стеклопластиком на основе полиэфирной смолы Титан Винипласт Полиэтилен (в стальной броне) Винипласт толщиной 7 мм Полиэтилен (в стальной броне) Чугун, облицованный свинцом
Получение двуокиси хлора 28? Гх родолжение Срок службы к моменту обследования, годы 1,5 (без ремонта) 1,5 1,5 (без ремонта) 1,5 1,5 1,5 (без ремонта) То же » » » 1 6 месяцев (без ремонта) 1 (без ремонта) Результаты обследования Признаков коррозионного разрушения аппарата и насадки не наблюдается ' _ _ Состояние футеровки удовлетворительное То же Разрушения титана не наблюдается Разрушения винипласта не наблюдается После года эксплуатации вышел из строя вследствие механических повреждений — Срок службы составляет ~3 лет. Ремонт производится 1—2 раза в год. 1 Рекомендуемые материалы и способы защиты Титан (предпочтительно) или винипласт Насадка — винипласт или глазурованная керамика То же Титан; либо корпус из углеродистой стали с двухслойной футеровкой фарфоровыми плитками марки КФ с применением замазки на основе полиэфирной смолы ПН-10 по подслою из стеклопластика (рекомендуется для опытной проверки), а крышка из углеродистой стали, футерованная стеклопластиком на основе полиэфирной смолы ПН-10 1 Титан * Винипласт или фторопласт-4 Титан (предпочтительно) или винипласт То же ■ Титан (предпочтительно); винипласт; чугун, облицованный свинцом
288 Гл. 9. Производство двуокиси хлора Таблица 9.9 Рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты для оборудования в производстве двуокиси хлора восстановлением хлората натрия соляной кислотой № на рис. 9.2 ; 2 5 6 Аппарат, оборудование Реактор для получения двуокиси хлора Сборник отработанной реакционной смеси Абсорбер для поглощения двуокиси хлора Сборник раствора двуокиси хлора Центробежные насосы Трубопроводы Среда Состав раствора изменяется от 1-го реактора к 6-му; NaC103 410—90 г/л; NaCl 140—185 г/л; С102; С12; воздух NaC103 90 г/л; NaCl 185 г/л; НС1 С102 4 г/л; С12 0,5 г/л; НС1 1 г/л То же Отработанная реакционная смесь Водные р-ры С102 Отработанная реакционная смесь Газо-воздушная смесь (С12; С102; воздух) Водные р-ры СЮ2 Температура, °С 40-105 90-105 5 5 <105 5-10 <105 < 105 5-10 Рекомендуемые материалы и способы защиты Титан Титан Аппарат и решетка —титан (предпочтительно) или винипласт. Насадка — винипласт или глазурованная керамика Титан; либо корпус — углеродистая сталь с двухслойной футеровкой фарфоровыми плитками марки КФ с применением замазки на основе полиэфирной смолы ПН-10 по подслою^ из стеклопластика'*, а крышка из углеродистой стали, футерованная стеклопластиком на основе смолы ПН-10 Титан или фторопласт-4 То же » Титан или винипласт (при температуре <60°С) То же * Рекомендуется для опытной проверки.
Получение двуокиси хлора 289 Результаты коррозионного обследования реакторов в производстве двуокиси хлора по способу Мэтисона (табл. 9.6) свидетельствуют о том, что использовать титан для изготовления деталей этих аппаратов- (сифонов, термопарных карманов, змеевиков и т. д.) не всегда целесообразно. В производстве двуокиси хлора по способу ЛТИ ЦБП титановый реактор эксплуатируется без ремонта более 1,5 лет, причем признаков коррозии не обнаружено (табл. 9.8). В литературе имеются указания на положительный опыт эксплуатации реакторов из титана в производстве двуокиси хлора по способу Кестинга [7, 15]. В производстве двуокиси хлора по способу Холста хорошо зарекомендовали себя в эксплуатации некоторые детали реактора, изготовленные из титана (карманы для термопар, уровнемеры и пр.). Коррозионного разрушения их практически не наблюдалось даже в зоне сварных швов.. В производстве двуокиси хлора по способу Мэтисона титановые сифоны для подачи серной кислоты и хлората натрия в реактор подвергаются интенсивному коррозионному разрушению (табл. 9.6). Срок их службы составляет не более 6 месяцев. Наблюдаемые различия в поведении титана в близких по составу реакционных средах можно объяснить различными условиями загрузки реакторов. В то время, как в цехах, работающих по способам Кестинга и ЛТИ ЦБП, подачу кислоты и раствора хлората в реактор осуществляют одновременно, на установках, работающих по способам Мэтисона и Холста, раствор хлората подают в реакторы по истечении некоторого периода после загрузки кислоты. Очевидно, на протяжении этого периода титан в отсутствие окислителя подвергается сильной коррозии под воздействием серной_ кислоты. Таким образом, имеющийся опыт эксплуатации оборудования цехов производства двуокиси хлора показывает, что для эффективного использования титана в качестве конструкционного материала для реакторов получения двуокиси хлора по способам Мэтисона и Холста необходимо соблюдать минимальные интервалы между загрузкой кислоты и подачей хлората. В зарубежной и отечественной практике в производстве двуокиси хлора по способам Мэтисона и Холста широко используюг реакторы и другое оборудование из углеродистой стали, защищенной способом гомогенного свинцевания [16—17]. Как видно из данных табл. 9.3, 9.4, 9.6, 9.7, в условиях работы реакторов производства двуокиси хлора по способам Мэтисона и Холста свинец обладает удовлетворительной коррозионной стойкостью. Однако в растворе двуокиси хлора свинец малостоек. По данным [5], под воздействием влажной двуокиси хлора и ее растворов свинец относительно стоек. По-видимому, образующаяся на Ю Зак, ШЗ
290 Гл. 9. Производство двуокиси хлора поверхности металла в сернокислой среде пленка сульфата свинца защищает его не только от воздействия кислоты, но и, в какой-то мере, от воздействия двуокиси хлора. Коррозия свинца под воздействием реакционной смеси резко усиливается при периодической промывке реактора водой (табл. 9.7). Возможно, это связано с частичным растворением защитной сульфатной пленки. Поскольку реакторы в производстве двуокиси хлора по способу Холста снабжаются встроенными змеевиками, для их защиты могут быть использованы нетеплопроводные, т. е. неметаллические материалы. Поэтому в табл. 9.7 для защиты реактора от коррозии наряду с гомогенным покрытием свинцом рекомендуется двухслойная футеровка фарфоровыми плитками с использованием замазки на основе полиэфирной смолы ПН-10 по цодслою из стеклопластика на той же смоле. Для перекачки растворов двуокиси хлора наиболее целесообразно использование титановых насосов. Для этих целей также пригодны насосы из фторопласта-4 и фарфора. Для уплотнения насосов следует использовать асбестовый шнур или ФУМ. В качестве прокладочных материалов для аппаратуры и трубопроводов, подвергающихся воздействию влажной двуокиси хлора и ее растворов, рекомендуются фторопласт-4, резины во фторопластовом чехле, а также поливинилхлоридный пластикат. ЛИТЕРАТУРА 1. К. Д. Добры шин, Новые отбеливающие вещества, Изд. «Лесная промышленность», 1968. 2. P. L. G i 1 Ш о п t, Tappi, 51, № 4, А62—А66 (1968). 3. В. Л а т и м е р, Окислительные состояния элементов и их потенциалы в водных растворах, ИЛ, 1954. 4. Г. Я. Воробьева, Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств, Изд. «Химия», 1967. 5. И. И. Блоштейн и др., Труды ЛТИ ЦБП, Гослесбумиздат, 1961, № 8, стр. 89. 6. J. P. Polar, A Guide to Corrosion Resistance, New York, 1961. 7. Dechema-Werkstoff-Tabelle, Deutsche Geselschaft fur' chemisches Apparatewe- sen, Frankfurt/M, Lief. 5, 1955. 8. В. Н. Дятлова, Коррозионная стойкость металлов и сплавов, Изд. «Машиностроение», 1964. 9. В. А. Л евин и др., Бум. пром., № 4, 22 (1971). 10. J. Me H an, Korrosion Resistance Materials Handbook, New Jersey, 1966. 11. Morgan M. Hoover, Chem. Eng., № 11, 255 (1950). 12. E. Kesting, Das Papier, № 9—10, 152 (1952). 13. W. H. Rapson, R. J. N e a 1, Pulp and Paper Mag. Canada, 58, 12 (1957). 14. Ф. Тодт, Коррозия и защита от коррозии, Изд. «Химия», 1966. 15. J. Monaghan, Corr. Prev. Contr., 11 № 1, 16 (1964). 16. H. Ту den, Svensk papperstidning, 57, № 16, 583 (1954). 17. О. Н a gb a r t h, Svensk papperstidning, 57, № 24, 921 (1954).
Глава десятая ПРОИЗВОДСТВО ХЛОРАТОВ КАЛИЯ, НАТРИЯ И МАГНИЯ Хлораты калия, натрия и магния — соли хлорноватистой кислоты НС10з — весьма устойчивые в обычных условиях соединения. При нагревании или при комнатной температуре, но в присутствии катализаторов они разлагаются с выделением кислорода. КОРРОЗИОННАЯ АКТИВНОСТЬ ХЛОРАТОВ НАТРИЯ, КАЛИЯ И МАГНИЯ Хлораты калия, натрия и магния легко растворяются в воде. Чистые водные растворы их не агрессивны по отношению к большинству металлических и неметаллических материалов (табл. 10.1 — 10.3). Углеродистая сталь при контакте с горячими хлоратными растворами подвергается весьма интенсивной коррозии на границе раздела фаз раствор — пар. В зоне активного развития коррозионного процесса наблюдается местное подкисление хлоратных растворов, что в свою очередь обусловливает восстановление С10з~ с образованием агрессивных газов — двуокиси хлора и хлора [1]. Поэтому углеродистая сталь в паро-газовой фазе над горячими хлоратными растворами, особенно над концентрированными, подвергается коррозии, так же как и на границе раствор —пар, с большой скоростью (табл. 10.2). ПОЛУЧЕНИЕ ХЛОРАТОВ НАТРИЯ И КАЛИЯ Хлораты калия, натрия и магния находят широкое применение в различных областях народного хозяйства. В связи с большим спросом производство их непрерывно расширяется. В мировой практике хлораты натрия и калия производят как электрохимическим, так и химическими методами. Для получения 10*
292 Гл. 10. Производство хлоратов калия, натрия и магния Таблица 10,1 Скорость коррозии металлов и сплавов в растворах хлората калия [2] Металл или сплав Алюминий (99,5%) АлюминиевокремнистыЙ сплав АЛ2 Алюминиевомагниевокрем- нистый сплав (Mg 0,3—1,5%, Si 0,2-1,5%) Бронза Бр. А5 Бронза Бр. АНМц 2-12-4 Железо ковкое Латунь Л62 Латунь Л85 Латунь ЛО 70-1 Латунь ЛН 65-5 Медь МЗ Никель HI Никелевые сдлавы НМЖМц 28-2,5-1,5 (мо- нель) Н70М27Ф Х15Н55М16В Платина (99,9%) Свинец С4 Сталь углеродистая Ст. 3 Стали хромистые 1X13, 3X13 Х25 Сталь хромомарганцовистая (Сг 18%, Мп 8,5—9%) Сталь хромомолибденовая (Сг 20%, Мо 1%) Стали хромоникелевые Х18Н9 Х18Н9Т Стали хромоникелемолиб- деновые XI7H13M2T, 0Х23Н28МЗДЗТ Титан ВТ1 Чугун кремнистый типа С15 Чугун кремнемолибдено- вый „антихлор" Концентрация КСЮз, г/л 5% 160 350 5% 5% 160 10-160 5% 160 160 160 10—160 160 160 5 5 160 100—160 100—160 Растворы Расплав ~ 12% 6 50—160 350 Насыщ. » » » » » 160 10-160 Насыщ. 27% Температура, °С 20 120 100 20 20 120 100 20 120 120 120 100 120 <120 20 100 120 120 120 До кипения 370 До кипения 100 100 100 20 100 Кипение 100 100 100 < 120 120 Кипение 70 Длительность испытаний, ч 1300 500 480 1300 1300 500 4 — 1000 1000 1000 4 1000 1000 1000 1000 1000 500 500 — — — 200 200 240 — — 490 — — — 1000 500 — 720 Скорость коррозии, мм[год 0,006 0,01* < 0,37 [3J 0,02 0,006 0,009 * < 0,011 * Стойко 0,093 * 0,063* 0,008 * 0,039-0,008* 0,012 * <0,02 * <0,1 * < 1,0 * 0.025 * < 0,001 * < 0,001 * < 0,001 Нестойка 0,64 0,17* 0,08—0,02 * < 0,034 < 0,001 <0Д ЛЛ 0,27 ** <0,1 <0,1 <0,1 < 0,001 * < 0.001 * <0,1 < 0,001 * Данные М. В. Мамылихиной и А. Е. Романушкиной. ** Язвенная коррозия,
Скорость коррозии металлов и сплавов в растворах хлората натрия (по данным лабораторных испытаний *) Таблица 10.2 Металл или сплав Концентрация ЫаСЮз, Температура, °С Длительность] испытаний, Скорость коррозии, мм/год Характер коррозии Алюминий А00 Бронзы Бр. А7, Бр. А5 Бр. АЖ 9-1 оловянистая (Sn \Q,5%) Латуни Л62, ЛН 65-5, Л О 70-1 Медь МЗ Никель НП2 Никелевые сплавы Н70М27Ф и Х15Н55М16В Свинец О Стали Ст. 3 Х18Н10Т Х17Н13М2Т 0Х23Н28МЗДЗТ Чугун серый 50—700 50—700 (рН=6,0-*-6,5) То же 20% 50—700 (рН =6,0-4-6,5) 200—900 100—900 (рН = 6,0-5-6,5) То же 900 200-1000 200-1000 В воздушно-паровой смеси над тем же р-ром То же На границе р-р 200—800 г/л— воздушно-паровая смесь NaC103 200—1000; NaOH 1-3 В воздушно-паровой смеси над тем же р-ром То же NaC103 200-1000; NaOH 1—3; Na2Cr04 3 В воздушно-паровой смеси над тем же р-ром То же 700-900 700 200—900 700—900 ПО ПО ПО 200 ПО ПО ПО ПО 100 <40 90 <40 90 90 <90 <40 90 90 <40 90 < ПО 110 ПО ПО 600 600 600 — 600 600 100 * 600 480 1500 820 1500 1500 820 1500 1500 1500 1500 1500 ' 1500 500 500 500 600 < 0,009 < 0,026 < 0,036 Применима [2] < 0,045 < 0,041 < 0,008 < 0,001 0,12 < 0,002 0,001—0,034 < 0,034 0,96—1,1 >2,3 < 0,003 < 0,034 <и < 0,003 < 0,034 <м < 0,002 . 0,001 < 0,001 0,025 Равномерная » » _. Равномерная * » » » » Язвенная, h < 0,1 мм » h < 0,1 мм > h > 0,5 мм » h > 1 мм Точечная, /г=0,4 мм Язвенная, /i=0,l мм > h > 0,5 мм Равномерная Язвенная, h=0,1 мм > h > 0,5 мм Равномерная » » > * Данные М. В. Мамылихиной, А. Е. Романушкиной.
Таблица 10.3 Стойкость Материал Арзамит-4 и -5 Винипласт Графит, пропитанный феноло- формальдегидной смолой Покрытия на основе смол полиэфирных эпоксидных Полиамиды Полиизобутилен ПСГ Поликарбонаты Полипропилен Полистирол Полиэтилен Резины на основе каучуков бутадиен-нитрильных бутадиен-стирольных бутилкаучука натурального хлоропренового Уголь, пропитанный феноло- формальдегидной смолой Фаолит А Фторопласт-3 Фторопласт-4 Базальт и диабаз плавленые, кислотоупорные керамические плитки, кирпич, фарфор Диабазовая замазка Кислотоупорная силикатная Портландцемент 500 неметаллических материалов в в Концентрация раствора < 160 г(л 60 г\л < 160 г[л 6,8% 6,8% 6,8% 60—80 г[л _ 6,8% 60-80 г(л 6,8% 6,8% 6,8% 6,8% < 160 г!л < 160 г!л <160 г\л < 160 г\л < 160 г/л < 160 г!л < 160 г!л < 160 г!л растворе КСЮз Температура, °С < 100 45 < 100 <60 <100 20 45 — — 20 45 20 <60 _ <60 <100 < 100 <90 < 100 < 100 До кипения < 120 < 100 <120 Стойкость Стойки * Стоек * » Стойки » » Стоек * — — Стоек Стоек * Относительно стойки Стойки _ Стойки » Стоек * » Стоек * » Стойки * Стойка * » Стоек * растворах хлората Литература _ — — 4 4 4 — — — 4 4 4 — 4 4 — — _ - — — — - калия и хлората натрия В растворе NaClOs 'Концентрация раствора 50-1000 г/л Насыщ. на холоду 50-1000 г!л — 680 г [л <50% Любая <50% 680 г\л <50% 680 г/л <50% <50% <50% <50% <50% 50-1000 г[л 50-1000 г/л <50% <50% 50-1000 г!л 50-1000 г!л 550 г\л 50-1000 г-[л Температура, °С 100 60 100 _ 80 <60 <60 20 65 20 65 20 , 60 < 80 20 20 100 100 <60 < 100 < ПО ПО 100 по Длительность испытаний, ч 1000 — 1000 — — — — — 2000 — 2000 — — — — 1000 1000 — — 1000 1000 3000 1000 Стойкость Стойки * Стоек Стоек * — Стойки ** Стойки Стоек Стойки Нестоек 3* Стоек Стоек (НД) и относительно стоек (ВД)3* Относительно стойки Стойки » Стойки 4* Стойки Стоек * » Стоек Стоек Стойки * Стойка * » Стоек * Литература 5 4 5 4 4 4 4 4 4 4 4 4 * Данные авторов. ** Данные Н. И. Моисеевой для смолы ЭД-5 3* Данные Н. И. Моисеевой. 4* Мягкие резины менее стойки, чем эбониты.
Получение хлоратов натрия и калия 295 хлората натрия в настоящее время широко используют электрохимический метод. Хлорат калия, ввиду его недостаточно высокой растворимости в СССР электрохимическим методом не производят. Принципиальная схема производства хлората натрия представлена на рис. 10.1. Электролизу подвергают раствор хлорида натрия или донасы- щенный хлоридом натрия маточный раствор*, содержащий 200г/л NaCi, 330 г/л NaC103, 2—10 г/л Na2Cr04, 1 — 10 г/л Na2S04. pH раствора соответствует 5,0—6,0. Электролиз осуществляют в электролизерах / бездиафрагменного типа при 45—50° С с использованием графитовых анодов. Из электролизеров электролит, содержащий 500—520 г/л NaC103, 100—110 г/л NaCl, 2—3 г/л NaCIO, 2— 10 г/л Na2Cr04 и 1—10 г/л Na2S04, направляют в сборники 2 и далее через подогреватель 3 подают в аппараты 4 и 5, где с помощью нагрева и добавления формиата натрия (или другого восстановителя) происходит его «обезвреживание» **, т. е. разложение содержащихся в нем С10~. Обезвреженный хлорид-хлоратный раствор отстаивается в емкости 6 от графитового шлама и после дополнительной очистки на фильтре 7 собирается в емкости 8. Полученные чистые хлорид-хлоратные растворы затем подогревают в трубчатых подогревателях 9 до 85—90° С, донасыщают в аппаратах 10 хлоридом натрия и направляют в кристаллизаторы //, где при резком понижении температуры до —5° С происходит выделение кристаллов ЫаСЮз. Часть раствора из емкости 8 перед подачей в кристаллизаторы подвергают дополнительно упариванию в выпарном аппарате 12, снабженном выносным трубчатым подогревателем 13. Выделившиеся кристаллы хлората натрия отжимают на центрифуге 14 от маточного раствора и ссыпают в бункер /5, откуда как товарный продукт хлорат натрия поступает потребителю или же направляется в емкость 16 на растворение для дальнейшей переработки. ■ Собранные после центрифугирования в емкости 17 маточные растворы подогревают с помощью трубчатых подогревателей 9а до 85—90° С, донасыщают хлоридом натрия в аппарате 10а и снова возвращают на электролиз. Химический способ получения хлоратов натрия и калия заключается в хлорировании растворов щелочи или известкового молока. Принципиальная схема производства их путем хлорирования растворов щелочи представлена на рис. 10.2. На хлорирование поступает раствор щелочи, концентрация которого составляет 100— НО г/л, или электролит, содержащий 70—107 г/л NaOH, 70—80 г/л * Маточный раствор — хлорид-хлоратный раствор, отделяемый от кристаллов хлората натрия на стадии его кристаллизации. ** Такой термин принят в технологии получения хлоратов.
296 Гл. 10. Производство хлоратов калия, натрия и магния NaCl (крист.) L NaCl (крист.) Рис. 10.1. Принципиальная схема производства хлората натрия электрохимическим способом: / — электролизер; 2 — сборник раствора из электролизеров; 5 —подогреватель раствора; 4 — колонна для термического разложения гипохлорита натрия, содержащегося в хлорид-хлоратном растворе; 5 —баки для полного разложения гипохлорита в хлорид-хлоратном растворе; 6 — емкость для отстоя графитового шлама от хлорид-хлоратного раствора; 7 —фильтр для полной очизтки раствора от механических взвесей; 8 — емкость для сбора хлорид- хлоратных растворов, очищенных от механических взвесей; 9 — подогреватели хлорид-хлоратного раствора, поступающего на донасыщение хлоридом натрия; /0 —аппараты для донасыщения хлорид-хлоратного раствора хлоридом натрия; И — кристаллизатор хлората натрия; 12 — выпарной аппарат; 13 — циркуляционный подогреватель хлорид-хлоратного раствора на стадии упаривания; 14 — центрифуга; 15 — бункер для расфасовки кристаллического хлората натрия; /5 —емкость для растворения хлората натрия; /7 —емкость для сбора маточного раствора. К дакуум- I "1 насосу^ .^-> Рис. 10.2. Принципиальная схема производства хлората натрия хлорированием каустической соды: / — электролизер; 2 и 3 — башни хлорирования растворов щелочи; 4— реактор для разложения СЮ~ в хлорид-хлоратном растворе; 5 —выпарной аппарат; 6 — подогреватель упариваемых хлорид-хлоратных растворов; 7 — нутч-фильтр для отделения кристаллов хлорида натрия; 8 — вакуум- кристаллизатор; 9 — центрифуга; 10 — емкость для сбора маточных растворов; // — подогреватель маточных растворов; 12 — емкость для донасыщения маточного раствора хлоридом натрия; 13 — рамный фильтр.
Получение хлоратов натрия и калия 297 NaC103, 170—190 г/л NaCl, до 25 г/л NaCIO, до 1 г/л Na2Cr04, 3— 10 г/л Na2S04, до 1 г/л Na3P04. Такой раствор получают путем электролиза донасыщенного хлоридом натрия маточника в электролизерах / с разделенными катодным и анодным пространствами. Хлорирование раствора щелочи хлором осуществляют при 60—85° С в двух последовательно расположенных башнях 2 и 3, работающих по принципу противотока. Полученный хлорид-хлорат-гипохлоритный раствор, содержащий 110—140 г/л NaC103, 250—270 г/л NaCl, 1,5—5,0 г/л NaCIO, 3— 10 г/л Na2S04, до 1 г/л Na2Cr04 и до I г/л Na3P04, из башни хлорирования 3 направляют в реакторы 4, где с помощью нагревания и введения определенного количества восстановителя производят разложение примеси СЮ . При получении хлората калия этим способом в реакторе 4 наряду с «обезвреживанием» растворов проводят реакцию обмена: NaC103 + KCI —► КС103 + NaCl (1) Обезвреженный раствор далее подвергают упариванию в выпарных аппаратах 5, снабженных выносным подогревателем 6, до содержания хлората натрия 900 г/л. Выделившиеся при этом кристаллы хлорида натрия отделяют от раствора на нутч-фильтре 7. Хлорид-хлоратные растворы, освобожденные от механических взвесей, направляют в вакуум-кристаллизаторы <?, где температура их резко понижается до 30° С. Выпавшие кристаллы NaC103 отделяют от маточного раствора на центрифуге Р, промывают чистым раствором хлората, а затем сушат или направляют на дальнейшую переработку с содержанием 2—3% влаги. Собранные в емкости 10 маточные растворы подогревают в аппарате // до 70—80° С и направляют в емкость 12 на донасыщение хлоридом натрия и корректирование рН. Полученные растворы очищают от механических взвесей с помощью фильтра 13 и снова возвращают на электролиз. Принципиальная схема производства хлората калия путем хлорирования хлором известкового молока (так называемый известковый метод) практически мало отличается от описанной схемы получения хлоратов хлорированием растворов щелочи. На хлорирование поступает известковое молоко концентрацией ~170 г/л. Для приготовления молока вместо воды частично используют производственные промывные воды, получаемые в производстве хлората калия. На некоторых заводах хлорированию подвергают известковое молоко с добавкой хлорида калия, для того чтобы в процессе образования хлората кальция одновременно протекала реакция обмена: Са(С103)8 + 2КС1 —> 2КС103 + СаС19 (2)
298 Гл. 10. Производство хлоратов калия, натрия а магния Хлорирование ведут при 45—85° С. Образующийся хлорид-хло- рат-гипохлоритный раствор далее направляют на «обезвреживание»*. Полученный раствор смеси хлорида кальция и хлората калия, не содержащий примеси СЮ", направляют на упаривание до содержания в нем КСЮ3 160—180 г/л, а затем — на кристаллизацию. Выделение кристаллов хлората калия из раствора производят при быстром понижении его температуры с 85 до 25° С и далее при охлаждении до —15° С. Выделившиеся кристаллы хлората для более полного освобождения от примеси хлорида кальция снова растворяют и подвергают повторной кристаллизации. Маточник первой кристаллизации, содержащий 450—470 г/л СаС12, до 17 г/л КСЮз и до 35 г/л КС1, используют для получения кристаллического хлорида кальция или применяют для получения хлорида бария и прочих целей. ПОЛУЧЕНИЕ ХЛОРАТА МАГНИЯ Хлорат магния в производственном масштабе получают реакцией обмена между хлоратом натрия и хлоридом магния: 2NaC103 + MgCl2 —> Mg(C103)2 + 2NaCl (3) Шестиводный хлорид магния переводят в жидкое состояние при нагревании острым паром до 110—115° С и направляют самотеком в реактор, куда добавляют необходимое количество кристаллического хлората натрия. Иногда обе эти операции производят в одном и том же аппарате, причем реакционную массу тщательно перемешивают. По завершении реакции обмена образующуюся смесь хлората магния, хлорида натрия и не вступившего в реакцию хлорида магния направляют на охлаждаемую поверхность барабанного кристаллизатора, где она отверждается, а затем специальным приспособлением снимается в виде чешуек. Получаемый продукт используют в сельском хозяйстве без дополнительной очистки. КОРРОЗИОННОЕ ПОВЕДЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ В ХЛОРИД-ХЛОРАТНЫХ И ХЛОРИД-ХЛОРАТ-ГИПОХЛОРИТНЫХ СРЕДАХ Как следует из изложенного, основными компонентами технологических сред производства хлоратов калия, натрия и магния, независимо от способа их получения, помимо хлоратов являются также хлориды и гипохлориты соответствующих металлов. В реакторе получения хлората магния возможно также присутствие двуокиси хлора и хлора вследствие частичного разложения хлората * В случае, если известковое молоко содержит недостаточно хлорида калия для полного перевода хлората кальция в хлорат калия реакцией обмена (2), последнюю осуществляют в том же аппарате, где идет «обезвреживание» раствора.
Xлорид-хлоратные и, хлорид-хлорат-гипохлоритные среды 299 магния при перегревах реакционной массы. Данные о поведении материалов в этих средах представлены в табл. 10.1—10.9. Чистые растворы хлоридов, как и хлоратов натрия, калия, кальция и магния, не вызывают столь быстрого коррозионного разрушения металлов и сплавов, как растворы их смесей (см. гл. 4 и табл. 10.4). Агрессивность хлорид-хлоратных растворов резко возрастает с ростом их концентрации, температуры, а также при понижении рН и особенно при наличии в них даже небольших количеств С10~. Представленные в табл. 10.5—10.7 результаты лабораторных и производственных испытаний показывают, что в горячих хлорид- хлоратных растворах (даже в отсутствие примеси СЮ~) сплавы на железной основе подвергаются точечной и язвенной коррозии. С увеличением степени легирования сталей существенно уменьшается относительная поверхность их, пораженная коррозией. При этом увеличивается скорость развития точечной и язвенной коррозии в глубину металла. При испытаниях под напряжением стали одновременно проявляют склонность к коррозионному растрескиванию (рис. 10.3). Точечно-язвенная коррозия и коррозионное растрескивание приводят к более быстрому износу оборудования, чем в случае равномерного разрушения. Наибольшую склонность к коррозионному растрескиванию проявляют хромоникелевые стали средней степени легирования. В условиях упаривания растворов смесей хлорида и хлората натрия, а также хлората калия и хлорида кальция срок службы трубчатых подогревателей из углеродистой стали составляет ~4 месяца (табл. 10.10 и 10.11). Такие же аппараты из стали Х18Н10Т приходят в полную негодность через 1,0—1,5 месяца, главным образом вследствие коррозионного растрескивания трубок в местах их развальцовки в решетках. Введение в состав хромоникелевой стали молибдена способствует лишь некоторому увеличению времени до возникновения коррозионных трещин, но затем они развиваются в глубь металла с такой же скоростью как и у хромоникелевых сталей. Интенсивность коррозии сталей Х18Н10Т и Х17Н13М2Т в горячих растворах смеси хлорида кальция и хлората калия, а также в растворе, содержащем 60—30% MgCl2 и 29—34,4% NaClOj, практически одинакова. Высоколегированная хромоникелемолибде- новая сталь 0Х23Н28МЗДЗТ в растворах смесей хлората и хлорида натрия, а также хлората калия и хлорида кальция обладает более высокой стойкостью, чем стали Х18Н10Т и Х17Н13М2Т. При испытаниях в условиях упаривания раствора, содержащего в качестве основных компонентов хлорид и хлорат натрия, коррозионного растрескивания напряженных образцов за 5000 ч не обнаружено. В горячих растворах смеси хлората калия и хлорида кальция при том же значении рН (7,5 -~ 8,0) коррозионные трещины в напряженных образцах стали 0Х23Н28МЗДЗТ возникают через 1200—1500 ч.
Скорость коррозии металлов и сплавов в растворах хлорида магния * Таблица ЮЛ Металл или сплав Алюминий (99,5%) Алюминиевокремнистый сплав АЛ2 Алюминиевомагниево- марганцовистый сплав (Mg 1,5—2,5%, Мп 1,0-2,0%) Бронза Бр. А5 Бронза Бр. А8 Бронзы алюминиево- железоникелевые А1 6-8%, Ni 4,8- 5,3%, Fe 3,5-4,2% Бр. АЖН 10-4-4 Бронзы оловянистые Sn 3,4% Sn 5% Бронза оловянноцинко- восвинцовиста'я — литье (Sn 5,68%, Zn 5,62%, Pb 2,79%) Железо ковкое Латуни Л62 1 Концентрация MgCl2, % 10 10 10 42 1 MgCl2 12,5 г/л; MgS04 8 г/л; КС1 9 г/л; NaCl 11,5 г/л 42 <10 Растворы 0,007-0,07 0,09 0,19 Насыщ. 0,19 0,19 Температура, 20 20 20 120 50 20 120 20 75 15 200(16 ат) 200(16 ат) 85 15 200 (16 ат) Длительность испытаний, ч 2660 2660 2660 180 — 100 — — 360 — 1 — Скорость коррозии, мм[год \ 0,0038 ! 0,0076 0,0054 0,034 0,01 0,01 0,089 < 0,005 -0,5 0,007 0,024 0,015 0,154 < 0,005 0,005 Характер коррозии Глубокая местная » » —> Обезалюминивание — Обезалюминивание — — J ~ Литература 2 2 ■ 2 12 2 12,13 13 2 2 2 2 2 2
Хлорид-хлоратные и хлорид-хлорат-гипохлоритные средь' 301 <М <М СМ <М <* тр „» я ^ Я s ^ я" 5 о о ^ <рО О ... 5 л о са 03 CU я 03 си § * «О Н ОЗ я « й- к § « 2 си я я я СО 03 к оз is CU 03 Я са оз Я ** о У Я О) н я я о. KG я v ° я ^ со оз ^ о я а, к-* « ^ 03' С0 щ ^£ я U Я CQ СО с* (М Ю —« Ь- О —< __ С5 -ч О .-. т£ _< .-. о ~1 О —< —-^ О о" с$ д \ис$ °, о" со — о~о" v w со о -ч О ©о" см о —. -н О 2 -« оо о v л v/л юоо СМ —« Ю LO о~о" «п о о о о о • , о . о . . о о о р ю о о о о см см о ^ оо CSJ т^ О СО ОСООООООО смооосмосмсмсо о СЗ Ю со 2 S5 см СМОЮсМЮсМЮЮ ^fCMCOTfCOTfCOCO V/ V/V/ °> * юю °$ Яд2 ю<п ~%&о .V/V/ ? я м я ы«з^ о о —• о о ? ? д о ю О Д^ *=5 Ч л я «Я 03 ,-< дЮ ОСчГ 5 см я 5 |g? S|V CD д £ я-э я •Я о^ «со -о о, я * g &А g О) Ч О) ^ CQ^CTJ н « яi « л о оз я с-> s w ч ч к д о с о ч я и U см
Продолжение Металл или сплав Сталь марганцовистая (Мп 11—14%) Сталь никелевая 13Н5А Стали хромистые 1X13 2X13 типа Х17 —Х25 Сталь хромомарганцо- вистая (Мп 9%, Сг 18%) Сталь хромомолибдено- вая (Сг 17, Мо 1,0— 1,8%) Стали хромоникелевые типа Х18Н10Т, Х24Н21 Х18Н11Б типа Х21Н5Т Концентрация MgCI2, % 1 2,5-10 <35 <35 Насыщ. <35 <35 10-30 <35 10-30 42 42 42 <35 42 Температура, 100 20 20 20 20 ■ кипение 85 Длительность испытаний, 20 100 — кипение 20 20 20 20 120 Кипение 20 154 700 700 Скорость коррозии, мм[год 0,05 0,52 <0,1 >3 >3 Нестойка <0,1 1—3 <1 <0,1 <0,1 0,008 0,028 Нестойка <0,1 — 0,04 Характер коррозии При статических нагрузках — коррозионное растрескивание При статических нагрузках — коррозионное растрескивание [7] То же При статических нагрузках — коррозионное растрескивание [7]
Стали хромоникелемо- либденовые Х17Н13М2Т типа Х17Н13МЗТ 0Х23Н28МЗДЗТ Тантал Танталониобиевые сплавы (Nb 21,5—50%) Титан ВТ1 Титановый сплав ОТ4 Хром (в гальваническом покрытии) Цинк электролитический Цинковомедный сплав (Си 40%) Цирконий (99,9%) Чугун серый Чугун кремнистый типа С15 10-30 42 7,3 г/л (рН=0,5) 42 42 42 5-20 5-42 42 То же 10 — 1,2 5 5-20 42 42 35 20 120 108 ) — кипение 120 120 <100 Кипение 132 132 20-58 20 20 <100 Кипение 120 1000 1500 700 700 700 144 2328 2328 — —. — 150 150 700 20 — кипение <0,1 0,02 Нестойки 0,01 0,001 < 0,001 <0,01 <0,13 < 0,001 < 0,001 ' < 0,001 0,01 0,013 < 0,004 0,04 0,12 <0,1 Незначительная точечная При статических нагрузках — коррозионное растрескивание , Точечная. При статических нагрузках — коррозионное растрескивание, ускоряющееся при барботи- ровании Ог При статических нагрузках — коррозионное растрескивание
Таблица 10.5 Скорость коррозии металлов и сплавов в растворах смесей хлората и хлорида натрия и других солей (по результатам лабораторных испытаний *) Металл или сплав Среда, г/л Температура, °С Длительность испытаний, ч Алюминий А00 Алюминиевом арганцо- вистый сплав Амц (Мп 1,0—1,6) Бронзы Бр. А5, Бр. А7 Бронза Бр. АЖМц 10-3-1,5 Латунь Л62 NaC103 800; NaCl 10; Na2Cr04 2; pH = 7 -h 8 На границе того же р-ра с воздушно-паровой смесью В воздушно-паровой смеси над тем же р-ром NaC103 800; NaCl 10; Na2Cr04 2; pH = 7 ~ 8 На границе того же р-ра с воздушно-паровой смесью В воздушно-паровой смеси над тем же р-ром NaClOs 140—900; NaCl 280— 60; Na2S04 5—15; Na2Cr04 1—7 **; pH = = 8-9 To же NaC103 140; NaCl 260; Na2S04 10; Na2Cr04 3; NaOH 5 NaC103 550; NaCl 110; Na2S04 8; Na2Cr04 3; pH = 7 -^ 8 To же + NaCIO 2—3 г/л NaClOs 900; NaCl 200; Na2S04 80; Na2Cr04 10 45—90 45 45 45—90 45 45 110 110 110 45-90 90 110 1000 500 500 300 300 300 1200 1200 400 7000 1000 1200 Скорость коррозии, мм!год < 0,006 0,016 0,039 < 0,010 0,013 0,029 0,21-0,30 0,17 0,007 0,001-0,011 > 10 0,14 Характер коррозии Равномерная Незначительная точечная, h = 0,1 мм Равномерная Незначительная точечная, h = 0,1 мм То же Равномерная Неглубокое обесцинко- вание по р-фазе в воздушно-паровой смеси над р-ром То же Обесцинкование по р- фазе, h ;> 2 мм Равномерная
Хлор ид-хлорат ныв и хлорид-хлорат-гипохлоратные среды 305 3ю К ^ и00- оо о * cu of 1л О В « 1Z *^ сх 1 «О; |л та О О ^ ** ^ю ~л о о о" СО о о ю о о oj со О о о о о <м 00' о о 1 1 0,009 о о тр тр г-* О о о О! ^ 00 о о о о ^ »—Ц о о 1 1 0,009 о о ^ Tf О о о о oj 00 со о о о о С5 со (N О о о о о ю о ^ о о С», СО do оо о о (N О! О О О I О 8 £ о РЗ £ + о> % о Ь О и РЗ £ + о> * о н [ ю оо | д §о2 и «и со Z <^ * J* . ~сГ . - О 00 О -<5Ю <я <- рз £ 55 'СОО ^О ^счУ оЮ !«Z£2 . # ^ . ^о" "-со" ооЯ°°2 rt-05 ч"-*Г) рз г^г то ух та ^~* РЗ *—' РЗ *—' СО -н Ю О- U «N on ^^ РЗ J5 РЗ ^ РЗ 5?- СО О гг OQ U 2 и о оо CSI с РЗ о О • сГ°о~-|- сГоосГ СО Ю 'О тр lo^ooctj^^o Ж О II О I* обч.^ бчбч. РЗ Г~? РЗ ^Т"1 ГГ? РЗГ"^ РЗ ©: 4Г Л РЗ . ,. -*. *£ gO о оо I olZ о К СО0 ,об^ РЗГ^ РЗ 2 6§ «Од „ »з •!' ,о^оо Чоо 3**38:2 11 g § < 33^ S 03 о s* Си & .K W « # о «s о о я я я s о* х а к ... •=5 О, 3 о s« So *л CQ* . Я s? a < о> as fcC>, Ч^
Продолжение Металл или сплав Латунь ЛН 65-5 Латунь ЛО 70-1 Медь МЗ ^ Среда, г\л NaClOs 140; NaCl 200; Na2S04 10; Na2Cr04 3 NaClOs 550; NaCl 110; Na2S04 80; Na2Cr04 3; pH = 7 4- 8 To же + NaClO 2—3 г/л NaClOs 800; NaCl 10; Na2Cr04 2; pH = 8 -f- 9 NaClOs 900; NaCl 200; Na2S04 80; Na2Cr04 10; NaOH 10 NaClOs 140—900; NaCl 280— 60; Na2S04 5—15; Na2Cr04 1—7*; pH = 8-r-9 NaClOs 140; NaCl 260; Na2S04 10; Na2Cr04 3; NaOH 5 NaClOs 900; NaCl 200; Na2S04 80; Na2Cr04 10; NaOH 10 NaClOs 140—900; NaCl 280— 60; Na2S04 5-15; NaCr04 1—7 *; pH = 8 ~ 9 To же To же + NaClO 1—2 г/л NaClOs 550; NaCl 110; Na2S04 8; Na2Cr04 3; pH = 7 ~- 8 NaClOs 900; NaCl 200; Na2Cr04 10; Na2S04 80; рН = 7ч-8 Температура, °C 110 45-90 90 90 110 110 110 110 110 110 110 45—100 20-110 Длительность. испытаний, ч ! 400 400 400 400 400 400 400 400 1200 1200 1200 1000 800 ; Скорость коррозии, мм!год \ 0,006 <0,01 8,9 0,009 0,006 0,07 0,038 0,63 0,039 0,42 >12 0,22-0,002 0,001—0,31 ! Характер коррозии Обесцинкование по р- 1 фазе, h > 0,1 мм То же : Обесцинкование, h > 0,5 мм Равномерная » » » Обесцинкование равномерное, h > 0,5 мм То же, h = 0,1 мм % Равномерная » » »
Никель НП2 Никелевые сплавы Н70М27Ф Х15Н55М16В Сталь углеродистая Ст.З NaCI03 500; NaCl 100; Na2Cr04 3; Na2S04 8; pH = 7-4-8 To же + NaClO 2—3 г/л NaC103 140—900; NaCl 280— 60; Na2S04 5—15; Na2Cr04 1—7*; pH = 8-^9 To же » NaC103 200—800; NaCl 10; pH = 5,6 -г- 6,5 В воздушно-паровой смеси над тем же раствором NaC103 200; NaCl 10; pH = NaC103 500;' NaCl 10; pH = = 5,6 -г- 6,5 NaC103 800; NaCl 10; pH = = 5,6 ~ 6,5 NaC103 1000; NaCl 10; pH = = 5,6 Ч- 6,5 В воздушно-паровой смеси над тем же р-ром NaC103 800; NaCl 10; NaOH 1—3 NaC103 800; NaCl 10; Na2Cr04 1—3; NaOH 1—3 В воздушно-паровой смеси над тем же р-ром То же NaC103 140; NaCl 260; Na2Cr04 3; NaOH 10; Na2S04 10 45-90 90 110 110 110 <40 <40 90 90 90 90 90 90 45-90 <70 90 110 1000 1000 1200 2000 2000 1500 1500 800 800 800 800 800 800 800 500 800 400 0,003—0,018 6,2 0,023 0,02 0,015 < 0,009 <0,30 0,60 0,68 0,49 0,06 4,2 0,049-0,019 < 0,001 <0,14 3,0 0,04 Язвенная, h > 1,5 мм Равномерная Незначительная точечная, h = 0,1 мм Язвенная, h <C 0,1 мм » Л > 1,0 м » Л > 1,5 мм Точечная, h = 0,1 мм » h = 0,1 мм Язвенная, h > 0,2 мм Точечная, h = 0,1 мм Равномерная Язвенная, h <. 0,1 мм** » h = 0,2 мм » h <C 0,1 мм * Упариваемый раствор; приводятся начальные и конечные концентрации. ** Наиболее продолжительное время металл подвергался воздействию среды при 15—25° С.
Продолжение Металл или сплав Сталь углеродистая Ст. 3 (прод.) Стали хромоникелевые 0X2 Ш5Т j Х15Н9Ю Среда, г(л На границе того же р-ра с воздушно-паровой смесью В воздушно-паровой смеси над тем же р-ром NaC103 140; NaCl 280; CaCl2 + MgCl2 5; Na2Cr04 2; NaCIO 2—3 NaC103 550; NaCl 100; Na2Cr04 25; Na2S04 10 To же + NaOH 1—15 г/л NaC103 550; NaCl 110; Na2Cr04 3; Na2S04 8; NaCIO 2—3 NaC103 900; NaCl 200; Na2S04 80; Na2Cr04 10; pH = 8~-9 NaC103 140—900; NaCl 280— 60; Na2S04 5—15; Na2Cr04 1—7*; pH=8^9 NaC103 550; NaCl 110; pH = ! = 5,6 -f- 6,5 j NaC103 550; NaCl 110; pH = | = 5,6 ~- 7,0 ! Температура, °C 110 110 80-85 45-90 45 100 90 110 110 45 100 45 Длительность, испытаний, ч 400 400 7000 900 200 200 700 900 3600 1000 1000 1000 Скорость коррозии, ' мм/год 1 0,44 0,70 8,5 0,074-0,27 0,069—0,008 0,24-0,015 ! >10 0,16 0,38 0,002 0,009 0,001 1 Характер коррозии Язвенная, h ;> 0,2 мм » h > 0,2 мм » h >> 9 мм » h = 0,5 мм Незначительная точечная, h < 0,1 мм Язвенная, h -< 0,1 мм » h ;> 3 мм » h :> 0,5 мм » h ;> 4,5 мм - Равномерная Точечная. При статических нагрузках коррозионное растрескивание ** Равномерная
X18H10T Стали хромоникелемо- либденовые Х17Н13М2Т То же + NaCIO до 2,0 NaC103 2—200; NaCl 200; рН == 5,6 ~ 6,5 NaC103 550; NaCl ПО; Na2S04 20; Na2Cr04 10; рН = 8 NaC103 140—900; NaCl 280— 60; Na2S04 5—15; Na2Cr04 1—7*; рН = 8Ч-9 NaC103 530—550; NaCl 150— 160; Na2Cr04 2—3; Na2S04 6—8; pH = 8 -r- 10 NaC103 800; NaCl 10; Na2Cr04 1; NaOH 1 В воздушно-паровой смеси над тем же раствором NaC103 2—200; NaCl 200 NaC103 140; NaCl 200; Na2S04 8; Na2Cr04 3; pH = 8 ~ 9 100 60 90 30-50 70-90 1000 1000 2000 2000 110 От 40 до —5 60 <70 <70 90 95-98 1000 700 8000 2000 500 500 1000 1000 0,01 0,01 0,004 < 0,001 0,002 0,021 < 0,001 0,01 0,001 0,001 0,09—0,001 0,03 Точечная. При статических нагрузках коррозионное растрескивание Коррозионное растрескивание При статических нагрузках — коррозионное растрескивание3* Незначительная точечная, h = 0,1 мм То же. При статических нагрузках — коррозионное растрескивание4* То же Незначительная точечная То же. Коррозионное растрескивание сварных швов Незначительная точечная То же При статических нагрузках — коррозионное растрескивание5* То же * Упариваемый раствор; приводятся начальные и конечные концентрации. ** Данные В. А. Левина, Л. Д. Рыжовой. 7* Данные в- А- Левина. Л. Д. Рыжовой. С увеличением концентрации NaClC>3 скорость возникновения и развития трещин возрастает. 4 Коррозионные трещины в первую очередь возникают по сварным швам и в околошовной зоне. 5* С увеличением коцентрации NaC103 скорость возникновения и развития трещин возрастает.
Металл или сплав Стали хромоникелемо- либденовые Х17Н13М2Т 0Х23Н28МЗДЗТ (проб.) Среда, г/л NaC103 550; NaCl ПО; Na2S04 8; Na2Cr04 3; рН = 7 -^- 8 То же + NaClO 2—3 г/л NaClOs 550; NaCl ПО; Na2S04 20; Na2Cr04 10; рН = 8 NaC103 900; NaCl 200; Na2S04 80; Na2Cr04 20 NaC103 140—900; NaCl 280— 60; Na2S04 5—15; Na2Cr04 1—7*; pH = = 8-f-9 NaC103 2—200; NaCl 200; pH = 5,6 ~ 6,0 NaC103 550; NaCl 110; Na2S04 8; Na2Cr04 3; pH = 74-8 To же + NaCIO 2—3 г/л 1 Продолжение Температура, °C 45 90 45 30-50 70 90 ПО ПО 90 45-100 100 Длительность, испытаний, ч 1100 1100 1000 2000 2000 2000 400 2000 1000 1000 1000 Скорость коррозии, MMJaod 0,018 0,03 0,24 < 0,001 0,003 0,003 0,004 0,03 < 0,001 0,005 0,12 / Характер коррозии Незначительная точечная То же. При статических нагрузках — коррозионное растрескивание Язвенная, h i> 1,5 мм Равномерная Незначительная точечная Незначительная точечная: При статических нагрузках — коррозионное растрескивание То же » Незначительная точечная То же Язвенная. При статических нагрузках — коррозионное растрескивание
Хлорид-хлоратные и хлоридахлорат-гипохлоритные среды 311 к* :?* со к ЕЙ то а? ^ ю со л «si к ТО и К ^ а* LO л »е а а? ^ ^ л «si А то к о. 0> 2 о с* со СМ О О о о о4 V о о о V о о о V о о см 05 СО о о о V/ СМ °. со о ** СО о о S 2 о о см о о см о о о о о о со о о о о о о о о о СО СО О LO 00 I о 00 LO 00 о I — о 00 'LO и °i: io ад §<^2Z*2 1 см -СО^-' I * II а О а... .7 ° 2: со сп .. I . оо о о- . 00 .~со я-9 О •- то то ^L22 то<о*с си ТО ТОТ"} •^2 ей оо ВДо сз то р; 2; со О 00 I «ю см ю „. ч- ОО 9о^,и 2 22 + ТО ^-н а t^CU Е- о „. то /^ю ^9 см Ро П2 О и та . 2ю_, о^Ч — то -ему то ' "^ 2: ..U со о « 2:о о • -<£ и^2; о (-1 и то см .- 2^ I п и СЗ ,Ои^ 2: -о , , СМ L; то то >-?-• 2^ оА"Т ю ^о юонтн оЧо ^ то то рз 2: 2. 2 О а то о2 2? I со <•? та н2: а ^ о . н К о. та са S та О Ч CQ С си а К вв »я S я 2 ё ч CQ О ?^ 2о Я я си н и II See
Таблица 10.6 Скорость коррозии металлов и сплавов в растворах смесей хлората калия и хлорида кальция (по результатам лабораторных испытаний *) Металл или сплав Концентрация раствора, г}л Температура, °С Длительность испытания, ч Скорость коррозии, мм/год Характер коррозии Алюминий А00 Алюминий АО Алюминий А2 .Алюминий АД1 Бронза Бр. А5 Бронза Бр. А7 Бронза Бр. АЖ 9-1 Бронза Бр. АЖН 9-4-4 Бронза Бр. АЖМц 10-3-1,5 Бронза Бр. АНМц 2-12-4 ,Дуралюминий Д16АТ20 Железо армко Латунь Л59 Д16Т, КСЮз 160; СаС12 450; рН = — 5 5 — 6 5 КСЮз'50*—200; СаС12 450 КСЮз 160; СаС12 450; рН = = 5,5 -г- 6,5 То же КСЮз 80—100; СаС12 240- 450 КСЮз 80—160; СаС12 240- 450** КСЮз 160; СаС12 450; рН = = 5,5 -н 6,5 То же КСЮз 80; СаС12 240 КСЮз 160; СаС12 450; рН = = 5,5 ~ 6,5 То же 120 100 120 120 120 120 120 120 120 120 120 20 100-120 120 120 120 100 100 70 50 • 150 8000 150 70 183—250 260 150 150 150 50 100 20—360 0,070 0,16—0,092 0,31 12 0,81—0,98 0,06 1,7 1,3 1,8-0,83 2,8 0,021 0,002 0,01—0,092 12-16 13 9,4-7,2 Равномерная Незначительная точечная Язвенная, h > 0,1 мм » h = 0,5 мм Равномерная Коррозионное растрескивание (межкри- сталлитное) 3* Коррозионное растрескивание Точечная, h > 0,5 мм Разрушение по р-фазе, h i> 1 мм То же Равномерная Язвенная Обесцинкование равномерное, h <C 1 мм
Хлорид-хлоратные и хлорид-хлорат-гипохлоритные среды 313 СЗ ivlv о ° 2 и « 32 со S 5 « 5 " СО. ЛЧ VD *-\0 со ^ S СЗ CU О" •?** S m со °£ си я си tt к s 5 я я 2 и сз 5 о Й &S о « я у й я я к о Д W CU д СЗ ХО ао о ^ сЗ ^ ° CU S A§V-K 8 § S * | Л 5 ffi CU о i f о на о 5 ?? ю ч 0" CQ ^ сЗ «§ з О а) Я CU iS "" сз а ^ ^ сз о о" я R tS h ГС W и s Я Я я я CU CU „ w га к со со Си си £■< ?х я О to ON — II 12 ^ 9 91 *"* аГ cd"4 со 00 9 ~-<ю CMCOO СЯ СМ |ЮОО-н юо~о~о~о~ ю~ СМ с N Ю N ол т£ 00 LO Tf j СМО> Ь. I j o" -T^ со" сол CO 00 со—«см CMO O О CD 00 I О CM О О CD CD CO CO I I О О CM CM О О CD CD CO CM I I О О CM CM О CD CM О О О О CD О О О CM LO LQ О см см CD CD I ГЧ1 ГМ ' О см О О CM CM ООООО CM CM CM CM CM I о nOOn 2uu2 со со со со* со oooogo uuuu^o о Ю и * .O и £н oo П"! Oh О Ю <N и СЗ о ю О-? <U^ cd *J?U CJ .. О СЗ О U^Hcj^ CD О .1. CD Г ~Ю соЮ 2 II Ы • - 1 о 1 CD О г-, т-Н «*5 СО оо иа ^^ CD fc; ч щ я к я >> >> >> >» СЗ СЗ СЗ СЗ s С2Ч ►а л л я я я >» >* >^ СЗ сЗ сЗ ю ^о-Г ОЮо CD N Ego л л л я я я СО ^ЧЧ S S п СЗ si w I си ч I ясм я gg си ■<< CU CU Я Я О ° Р § к ь. 5 «ю. is? СЗ Л СО S Ч <и о оз а . а ь si* 5 аю §§° Я ™ я сз о к *£| I 2 « 2 я s S as а« к сз w «» ск2 * * " * со
314 S±W. Производство хлоратов калия, натрия и магния «5- Щ- тиче- 03 о S Си m звенн; t* меж- 1 X то нагруз X а стре- 03 ~~1 0,0 О) о ЛИТН1 03 S о, « V of д сз о I О" rjT Л II о" ^ ^ ^ * * ? LO -^ -^ о" о~ о" л л л v *^ < <? <J * 5? Ж as 5*? 3 см -^ _ сГ со ©* Л Л II < .sj <j С* s з § g tgV s& н «t * 1 _г ГС а ° Е о см 1—1 о 4f и и о и ю 3 ^ ш °° та <N си < ч а ^д К X СО § СО CQ 2 Я о о о о о о ю ю ю о со § § § § § § £ Я ° о о о о о о СМ СМ СМ Я S о о о о о о о см см см о ю о о ю *г aCl. и 450 (М ! О 4f см сч CaCl о и и со «J (J СО сГ ю U 7 I о о о У G 3 ^ t*r t*r Ч~> 7 г # * СО t*r (J1^ со" СО Г *-* юл 2II !*Г о Ь со S £ со I д к сз U о о о см со ^ 2 2 2 а к a о а, ^ со n оо ■_, *-• —< см Щ X X X сз U
Сталь хромоникелевая Х18Н10Т Стали хромоникелемо- либденовые Х17Н13М2Т Х17Н13МЗТ 0Х23Н28МЗДЗТ Тантал Танталониобиевые сплавы (Nb 17—65%) Титан ВТ1 Титановый сплав ОТ4 Чугун серый Чугун кремнистый С15 КСЮз 80—160; СаС12 240- 450** То же » КСЮз 10—160; СаС12 КСЮз 160; СаС12 450; = 5,5 4- 6,5 КСЮз 20—160; СаСЬ КСЮз 160; СаС12 450 КСЮз 160; СаС12 450; = 5,5 ~- 6,5 450 рН = 20—450 рН = 120 120 120 120 120 120 50-120 120 КСЮз 80—160; СаСЬ 240- 450** 20 120 120 120 * С увеличением концентрации хлората калия и температуры раствора скорость ** Упариваемый раствор; приводятся начальные и конечные концентрации. 0,001 Незначительная точечная 0,02 0,02 0,008 0,009 0,006 < 0,001 < 0,001 < 0,002 0,001—0,008 6,9 0,1 Точечная. Коррозионное растрескивание Незначительная точечная. При статических нагрузках — коррозионное растрескивание То же * » Равномерная » » » Язвенная, h > 0,5 мм Равномерная , о Н , О . о . о 1вития язв в глубину металла возрастает.
Таблица 10.7 Скорость коррозии металлов и сплавов в растворах смесей шестиводного хлорида магния, хлоратов и хлоридов натрия и магния (по результатам лабораторных испытаний *) В графе «Среда» приняты следующие условные обозначения: состав I - водный раствор, содержащий 30,5% МгСЬ и 34 4% NaCIO*- ав II-водный раствор, содержащий 60% MgCl2 и 29% NaC103 (при реакции обмена образуются MgJciOsb и NaCl). ^a^iu3. Металл или сплав Среда Алюминий АО Бронзы Бр. А5 Б p. A7 Бр. АНМц Бр. АЖН Латуни Л70 Л АН 59-3-1 ЛО 70-1 ЛН 65-5 Медь МЗ Никель НО 2-12-4 10-4-4 > Никелемолибденовый сплав Н70М27Ф | Ниобий Сталь углеродистая Ст. 3' Состав I Состав I Состав II Состав II Состав II Состав I Состав II Состав I Состав I Состав I Состав I Состав I Состав I Состав I Состав I Состав I Температура, °С ПО 110 ПО по по по по по ПО" по по по по по по по Длительность испытаний, 300 300 200 300 380 400 400 300 400 280 280 300 100 1400 1000 200 Скорость коррозии, мм/год 0,042 0,08 0,02 0,08 0,03 0,027 0,023 0,021 0,8 0,09 0,06 0,1 0,31 0,024 < 0,001 0,16 Характер коррозии Язвенная, h > 0,5 мм Обезалюминивание, h > 0,1 мм » h > 0,1 мм » h > 0,5 мм Язвенная, h > 0,5 мм Обезалюминивание, h ^ 1 мм » h ^ 1 мм Обесцинкование, Равномерная h ^ 1 мм h ;> 1,5 мм h ;> 1,5 мм h ;> Ц5 мм Точечная. Коррозионное растрескивание сварных швов Равномерная Язвенная, h ж 1 мм со ^i ^ о о , о "Ъ 1 й а
Стали хромоникелевые 000Х18Н10 Х18Н10Т Стали хромоникелемо- либденовые Х17Н13М2Т • 0Х23Н28МЗДЗТ Тантал и сплав Титан ВТ1 Чугун серый ТН50 ' МИ^^^ИНЩИШШ llWiIUIIIH Состав II Р-р: NaC103 200 г/л; MgCl2 200 г/л; рН = -=2 4-4 То же, но рН = 4 I То же Состав I Состав II Состав I Состав II Р-р: NaC103 200 г/л; MgCl2 200 г/л; рН = = 2-4-4 То же Состав II Состав I Состав II Состав I Состав II ПО 95 50 95 ПО ПО ПО 110 95 1 95 ПО | ПО по по по * Данные М. В. Мамылихиной, А. Е. Романушкиной. ** Данные В. А. Левина, Л. Д. Рыжовой. 100 22 260 8 200 100 100 100 <18 200 1000 1000 1000 450 300 0,24 < 0,001 < 0,001 0,35 0,42 0,27 0,28 0,001 » h :> 1,5 мм \ При статической нагрузке — 1 коррозионное растрескивание Точечная ** При статической нагрузке — коррозионное растрескивание ** При статической нагрузке — коррозионное растрескивание То же При статической нагрузке — коррозионное растрескивание ** То же Равномерная Хло рид-хлс эратные и х слорид-xj о о н н ь» 0,001 0,002 0,22 0,26 Язвенная, h > 1,5 мм » h > 1,5 мм
Таблица 10 Я Стойкость неметаллических материалов в растворах смесей хлората и хлорида натрия (по результатам лабораторных и цеховых испытаний *) В графе «Среда» приняты следующие условные обозначения: состав I-NaC103 550 г/л, NaCl ПО г/л, Na2S04 8 г/л, Na2Cr04 3 г/л; « II~NaC103 550 г/л, NaCl НО г/л, Na2S04 8 г/л, Na2Cr04 3 г/Л, NaCIO 2-3 г/л; « III —NaC103 680 г/л, NaCl 10 г/л, Na2Cr04 10 г/л; с IV-NaC103 680 г/л, NaCl 10 г/л, Na2Cr04 10 г/л; NaCIO 10 г/л; < V-NaC103 520 г/л, NaCl 100 г/л, Na2Cr04 8-10 г/л; NaCIO 3-4 г/л; « VI-NaC103 140 г/л, NaCl 260 г/л, Na2S04 10 г/л, Na2Cr04 2 г/л; « VII— упариваемый раствор (приводятся начальные и конечные концентрации): NaCI03 140-900 г/л, NaCl 280-60 г/л; Na2S04 (5-ИО)- 15 г£*. Na2Cr04 1-7 г/д: рН=8-г-9; « VIII— хлорируемый растгюр (приводятся начальные и конечные концентрации): NaC103 70-140 г/л, NaOH 110-0 г/л. NaCIO до 90 г/л, NaCl 190-280 г/л, Na2S04~6 г/л; Na2Cr04~l г/л. Длительность испытаний полимерных материалов 1000—3600 ч. Материал Арзамит-5 Винипласт Графит, пропитанный феноло-формальдегид- ной смолой Кислотощелочестойкая прокладочная пластина (ГОСТ 7338—55)** Полиэтилен низкого давления Среда Состав I (рН = 5 -f- 10) Состав II Состав VIII NaClO3~500 г/л; NaCl ПО г/л; Na2Cr04 8 г/л; NaCIO 2—3 г/л Состав I (рН = 5-10) Состав V NaC103 550 г/л; NaCl 100—150 г/л; Na2Cr04 3—10 г/л Температура, °С <85 85 60-95 45 85 40-45 40-45 Изменение веса образца, % — — — _ 0,009 — — Вид испытаний Футеровка в цеховых условиях Лабораторные « Трубопроводы в цеховых условиях Лабораторные Прокладочный материал для герметизации трубопроводов в цеховых условиях Трубопроводы в цеховых условиях j Стойкость Стоек Малостоек Нестоек Относительно стоек; становится хрупким Стоек Стойка Относительно стоек; становится хрупким. По сварным швам и
1' Полиэтилен высокого давления 3* Полуэбониты ' 1212 на основе НК ** 1751 на основе нат- < рийбутадиенового каучука 3* То же-f NaCIO 1,5— 2,0 г/л NaClOa 680 г/л; NaCIO 3 г/л То же NaC103 680 г/л; NaCIO 3 г/л То же Состав V Состав I Состав II Состав II Состав III I 45 45 65 45 65 40—45 45 45 85 65 0,12 -0,73 0,23 — 1,4 — 0,53 0,93 — 0,2 шшяшшшшшшшшшншшшшшш тшмтшшшштш. То же Лабораторные » » » Лабораторные » » » » в участках, работающих при растягивающих нагрузках, растрескивание, трещины появляются через 9000—13 000 4 То же Относительно стоек. За 1800 ч относительное удлинение уменьшается на 30%, прочность на разрыв — на 1,3% Нестоек. За 1800 ч относительное удлинение уменьшается на 89%, прочность на разрыв — на 2,7% Относительно стоек. За 1800 ч относительное удлинение уменьшается на 40%, прочность на разрыв — на 21% Нестоек. За 1800 ч относительное удлинение уменьшается на 84%, прочность на разрыв — на 24% Стоек Малостоек Стоек * Данные, за исключением специально оговоренных, получены М. В. Мамылихиной и А. Е. Романушкиной. ** Данные И. Ф. Розена и М. И. Полинского. 3* Данные Н. И. Моисеевой.
Материал Полуэбоииты Резина * 1976 на основе СКБ 2566 на основе смеси НК и натрий- бутадиенового каучука Фторопласт-4 Эбонит 1213 на основе нк** Эпоксидная смола ЭД-5 ** ненаполненная с 30% графитового наполни*еля Среда Состав III + NaClO 3 г/л Состав III + NaClO 5 г/л Состав III при барбо- тировании хлора Состав VI Состав VI Состав V Состав VI Состав VI Состав V Состав II Состав VIII Состав III Состав III + NaClO 3 г/л Состав IV Состав III при барбо- тировании хлора Состав III Состав IV Состав III при барбо- тировании хлора NaC103 680 г/л; NaClO 10 г/л; То же при барботиро- вании хлора 1 Температура, °С 65 65 65 20 100 40—45 20 100 40-45 85 60-95 65 65 65 65 65 65 65 65 65 Продолжение Изменение веса образца, % — 1,8 -3,8 -15 < 0,001 < 0,001 0,2 — 1,3 -4,2 -35 1,9 0,77 -0,21 -0,35 -0,27 Вид испытаний Лабораторные Цеховые » Лабораторные Стойкость Стоек Относительно стоек Нестоек Стойка Нестойка Стойка Нестойка Стоек Относительно стоек Нестоек Стойка » Относительно стойка Стойка Относительно стойка к» о "Ъ а а Jo а: о 1-3' а Jo а Jo
Диабазовая замазка Диабазовые плитки Кислотоупорные керамические плитки, кислотоупорный кирпич Кислотоупорная си. катная эмаль Портландцемент 500 Стекло термостойкое Состав III (рН = 8,1) Состав IV Состав III при барбо- тировании хлора Состав I (рН = 5 -г- 7) Состав I (РН = 8-М0) Состав II (рН <5) Состав VII Состав I (рН = 8 -~ 9) Состав I + NaOH 15 г/л Состав VII Состав VIII Состав I Состав I + NaOH 2— 3 г/л Состав VII 65 65 65 45 45 85 85 110 80-85 ПО 110 60-95 45 45-85 100 Состав VIII Состав VIII Состав I Состав II Состав I Состав VII Состав VIII Состав I Состав II Состав II 60 95 45 85 85 110 60-95 45 <85 85 1.4 -0,35 -0,25 Футеровка в цеховых условиях То же Стойка Стойка; небольшое вымывание графита То же Стойка Относительно стойка Малостойка Стойка Малостойка Стойки Стойки. Небольшое разрыхление поверхностного слоя вследствие кристаллизации солей в открытых порах То же » Стойка » Стоек » Относительно стоек Стойко » * Данные И. Ф. Розена и М. И. Полинского. ** Данные Н. И. Моисеевой.
322 Гл. 10. Производство хлоратов калия, натрия и магния В растворе, содержащем 60—30% MgCl2 и 29—34,4% NaCIO,, при 110° С сталь 0Х23Н28МЗДЗТ, как и стали Х18Н10Т,Х17Н13М2Т и другие сплавы, подвергается коррозионному растрескиванию весьма быстро. При статических нагрузках, равных 0,7—0,9 от предела текучести, появление коррозионных трещин на образцах обнаруживалось уже через 4—6 ч. Таблица 10.9 Результаты лабораторных испытаний фильтровальных тканей в растворе смеси хлората калия и хлорида кальция * Состав смеси: 160 г/л КСЮз, 450 г/л СаС1г; температура 100° С; длительность испытаний 300 ч Ткань Капроновая Лавсановая Фторлоновая Ацетохлориновая Хлориновая Стеклянная Изменение веса, % +0,2 -0,1 +0,2 Усадка, % по утку 2 5,7 16 26 32 0 по основе 4,2 3,6 17 38 41 0 Уменьшение прочности на разрыв, % 6 0,2 48 30 88 Заключение Пригодна к использованию То же Непригодна » * Данные авторов. В холодных хлорид-хлоратных растворах, не содержащих примеси СЮ~, легированные стали обладают удовлетворительной коррозионной стойкостью; разрушение сталей, как и в горячих растворах, имеет язвенный характер. Однако развитие коррозионных язв в глубину металла протекает медленно. Коррозионного растрескивания сталей под воздействием холодных растворов не наблюдается. Сплавы Н70М27Ф и Х15Н55М16В в горячих хлорид-хлоратных растворах подвергаются точечно-язвенной коррозии, но она развивается чрезвычайно медленно. Тем не менее использование этих сплавов в качестве конструкционных материалов для изготовления ответственных сварных конструкций вызывает некоторые опасения из-за склонности сварных швов к коррозионному растрескиванию. Как видно из данных табл. 10.5, медь и многие сплавы на ее основе обладают вполне удовлетворительной коррозионной стойкостью в горячих растворах смеси хлорида и хлората натрия. В го же время в обезвреженных горячих технологических растворах производства хлората калия известковым способом, где в качестве основных компонентов содержатся хлорат калия и хлорид кальция,
Хлорид-хлоратные и хлорид-хлорат-гипохлоритные среды 323 медь подвергается равномерному разрушению со скоростью 4 7 мм/год и более (табл. 10.6). Латуни в этих средах подвергаются обесцинкованию, которое сопровождается образованием в металле трещин и даже сквозных отверстий (рис. 10.4). В связи с этим срок службы труочатых Ц i.l' »'Ч,* .&te£S#i^K&— j***»***» ч&^Л.^~-& Рис. 10.3. Коррозионное разрушение различных сталей при 120° С в растворе, содержащем 450 г/л СаС12 и 160 г/л КСЮ3: а-Ст 3- 6-Х18Н10Т; S-X17H13M2T; г - 0Х23Н28МЗДЗТ. подогревателей из латуни Л62 на стадии упаривания растворов смеси хлората калия и хлорида кальция обычно не превышает 6 месяцев (табл. 10.12). Введение в состав латуней некоторого количества свинца, алюминия и ряда других элементов не уменьшает их склонности к обесцинкованию. Наличие в сплаве 1—2 /0 железа, наоборот, еще более усиливает этот процесс. Как показали результаты лабораторных и производственных испытаний, лишь латунь ЛН 65-5, содержащая 5% никеля, практически не подвергается обесцинкованию в упариваемом растворе 1/*п*
324 Гл. 10. Производство хлоратов калия, натрия и магния смеси хлората калия и хлорида кальция при 90—120° С. Однако в растворе, содержащем 60—30% MgCl2 и 29—34,4% NaC103, при 110° С латунь ЛН 65-5, так же как и латуни других марок, подвергается обесцинкованию. Рис. 10.4. Коррозионное разрушение латуней различных марок при 120° С в растворе, содержащем 450 г/л СаС12 и 160 г/л КСЮ3: а - Л50; б - Л62; в - Л65; г - Л68. Алюминиевые бронзы в упариваемых растворах смеси хлората калия и хлорида кальция проявляют склонность к коррозионному растрескиванию, которая усиливается с повышением содержания алюминия в сплаве. В трубках подогревателей растворов из бронзы Бр. А5 с толщиной стенки 4,0—4,5 мм через 2,5—3 года образуются сквозные трещины (табл. 10.12). Аналогичные трубки из бронзы Бр. А7 в этих же условиях растрескиваются уже через 2—3 месяца. В растворе, содержащем 60—30% MgCl2 и 29—34,4% NaC103 коррозионное растрескивание алюминиевых бронз протекает с еще большей интенсивностью. Как видно из сопоставления табличных данных, коррозионная стойкость алюминия в хлорид-хлоратных растворах в значительной
Рекомендуемые материалы и способы защиты 325 мере зависит от его чистоты. Алюминий А00 в горячих растворах хлоридов натрия, калия и кальция в присутствии СЮ3~ подвергается равномерному коррозионному разрушению со скоростью, не превышающей 0,08 мм/год. С увеличением содержания в нем примесей, особенно железа, коррозионное разрушение принимает язвенный характер, причем возникшие коррозионные поражения весьма быстро развиваются в глубину металла (табл. 10.6). Никель марок HI и НП2 обладает высокой коррозионной стойкостью в чистых растворах хлоридов и хлоратов. Однако в горячих растворах их смесей и особенно в жидкой смеси (шестиводного хлорида магния и хлората натрия) он подвергается весьма интенсивной язвенной коррозии. При испытании под напряжением в этих средах никель HI и НП2 подвергается коррозионному растрескиванию по границам зерен. Практика показала, что в хлорид-хлорат-гипохлоритных растворах даже при содержании гипохлорита не более 3 г/л большинство металлических конструкционных материалов, обычно применяемых в химическом аппаратостроении, подвергается еще более быстрому коррозионному разрушению, чем в хлорид-хлоратных растворах. С понижением температуры от 90 до 40° С интенсивность коррозионного разрушения уменьшается незначительно. В хлорид-хлорат-гипохлоритных, а также в горячих хлорид- хлоратных растворах практически не подвергаются коррозионному разрушению тантал и его сплавы с ниобием, ниобий и титан. РЕКОМЕНДУЕМЫЕ КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ Проведенные за последнее время исследования показали, что для изготовления оборудования производства хлоратов наряду с чистым титаном ВТ1 возможно также применение промышленного титанового сплава ОТ4 (содержащего 2—3% алюминия и 1—2% марганца). В указанных растворах он также обладает высокой коррозионной стойкостью. Титановые подогреватели хлорид-хлоратных и хлорит-хлорат-гипохлоритных растворов эксплуатируются более 5 лет без признаков коррозионного разрушения. Как коррозионностойкий материал для изготовления подогревателей обезвреженных хлорид-хлоратных растворов широко применяют латунь ЛН 65-5. Срок службы латунных подогревателей в условиях упарки растворов смеси хлорида и хлората натрия (или калия) составляет 9—-10 лет (табл. 10.11). При упаривании растворов, содержащих хлорид кальция и хлорат калия, подогреватели из латуни ЛН 65-5 служат безаварийно 4—5 лет (табл. 10.11). П Зак. 1113
326 Гл. 10. Производство хлоратов калия, натрия и магния Результаты коррозионного обследования оборудования в производстве конструкционные материалы № на рис. j 10.1 Аппараты, оборудование Среда, el л Температура, °С Конструкционные материалы, способы защиты Напорный бак для раствора, поступающего на электролиз Электролизеры Сборник электролитического раствора, поступающего из электролизеров Подогреватель раствора, поступающего в колонну термического разложения гипо- хлорита натрия NaCIO, 330; NaCI 200; Na2Cr04 2—10; Na2S04 1 — 10; pH = 5-*-6 NaC103 330—520; NaCI 200-110;| Na2Cr04 2-10: NaCIO 0-3,0; Na2S04 1-10; pH = 5-f-6 NaC103 500- 520; NaCI 110; Na2Cr04 2-10; NaCIO 2-3; Na2S04 1-10; рН==5н-6 NaC103 500- 520; NaCI 110; Na2Cr04 2-10; Na2S04 1-10; NaCIO 2-3; рН = 5-ь6 20 45 40-70 90 Корпус — углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке по подслою из резины 2566 Крышка — та же сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Углеродистая сталь Защита: 1) двухслойная фу теровка диабазовыми плитками на диабазовой замазке по подслою из резины 2566; 2) для корпуса — винипластовый вкладыш (толщина 10 мм); для крышки — трехслойное покрытие полуэбонитом 1751 или эпоксидным ком паундом Титан ВТ1
Рекомендуемые материалы и способы защиты 327 Таблица 10.10 хлората натрия электрохимическим методом; рекомендуемые и способы защиты Срок службы к моменту обследования, годы Результаты обследования Рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты >5 (без ремонта) То же >б >4 8 месяцев >2,5 8 (без ремонта) Незначительное разрушение швов футеровки Мелкий ремонт покрытия термопреном или эпоксидной шпатлевкой производится раз в 1,5—2 года, полное возобновление — через 4—5 лет Профилактический ремонт наружных швов футеровки производится раз в 1—1,5 года Вкладыш растрескался по сварным швам, последние после 8-месячной эксплуатации проварены дополнительно, но герметичность не достигнута Полуэбонитовое покрытие возобновляется раз в 2,5— 3 года, эпоксидное потрескалось и отслоилось через 8—10 месяцев Состояние ное удовлетворитель- Углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке по подслою из резины 2566 Углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Углеродистая сталь с покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 (предпочтительно) или полуэбонитом 1751 Корпус — углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке по подслою из резины 2566 Крышка — титан, титановый сплав ОТ4 (предпочтительно) либо углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Титан или титановый сплав ОТ4 а*
328 Гл. 10. Производство хлоратов калия, натрия и магния на рис. ЮЛ I Аппараты, оборудование Среда, е/л Темпера- Конструкционные материалы, способы защиты Колонна термического разложения гипохло- рита натрия, содержащегося в хлорид- хлоратном растворе Баки для полного разложения гипохлори- та в хлорид-хлорат- ном растворе фор- миатом натрия NaC103 500- 520; NaCl НО; Na2Cr04 2—10; Na2S04 1-10; NaCJO 0,3-3,0; воздух; C102, pH = 5+6 NaC103 500-520; NaCl 110; Na2Cr04 2—10; NaCIO 0,3-0; Na2S04 1-10; HCOONa; pH = 54-10 70-80 80-60 Углеродистая сталь Защита корпуса: двухслойная футеровка диабазовыми плитками на диабазовой замазке по подслою из полуэбонита 1751 трехслойное покрытие полуэбонитом 1751 Защита крышки—трехслойное покрытие полуэбонитом 1751 Углеродистая сталь Защита корпуса: двухслойная футеровка диабазовыми плитками на портландцементе 500 по подслою из резины 2566 двухслойная футеровка диабазовыми плитками на портландцементе 500 с расшивкой наружных швов замазкой арзамит-5 Защита крышки—трехслойное покрытие эпоксидным компаундом или резиной 2566
Рекомендуемые материалы и способы защиты 329 Продолжение Срок службы к моменту обследования, годы Результаты обследования Рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты > 3 лет 8 месяцев 2,5-3 >4 >4 Ремонт наружных швов футеровки — производится раз в 1—1,5 года Через 8 месяцев местное отслаивание покрытия и проникновение среды к металлу Покрытие возобновляется раз в 2,5—3 года Ремонт наружных швов футеровки производится раз в 1—1,5 года Швы футеровки, расшитые замазкой арзамит-5, разрушаются незначительно Срок службы покрытия из эпоксикомпаунда ~ 1 год, резинового — от 2,5 до 3 лет Корпус — титан либо углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке по подслою из полуэбонита 1751 Крышка — титан, титановый сплав ОТ4 (предпочтительно) либо углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Корпус — углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на портландцементе 500 с расшивкой наружных швов замазкой арзамит-5 Крышка — титан, титановый сплав ОТ4 (предпочтительно) либо углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 или резиной 2566
330 Гл. 10. Производство хлоратов калия, натрия и магния Аппараты, оборудование Среда, г/л Темпера тура, °С Конструкционные материалы, способы защиты Емкость для отстоя графитового шлама от хлорид-хлоратно- го раствора Фильтр для полной очистки раствора от механических взвесей Емкость для сбора хло- рид-хлоратных растворов, очищенных от механических взвесей Подогреватель хлорид- хлоратного раствора, поступающего на до- насыщение хлоридом натрия перед кристаллизацией хлората (9), а также перед подачей на электролиз (9а) NaC103 500—520; NaCi ПО; Na2Cr04 2-10; Na2S04 1 — 10; рН = 8-М0 То же До 45 До 70 30-45 70-90 Корпус — углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на портландцементе 500 по подслою из резины 2566 Крышка — та же сталь с трехслойным покрытием резиной 2566 или эпоксидным компаундом Стальной эмалированный аппарат Фильтрующие элементы — фторопласт-4 Корпус — углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на портландцементе 500 по подслою из поли- изобутилена ПСГ Крышка — та же сталь с трехслойным покрытием из резины 2566 или полиизобу- тилена ПСГ Сталь Х17Н13М2Т Титан ВТ1
Рекомендуемые материалы и способы защиты 331 Продолжение Срок службы к моменту обследования, годы Результаты обследования Рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты > 3 (без ремонта) Состояние ное удовлетворитель- То же >5 (без ремонта) То же То же Состояние ное удовлетворитель- 1-1,5 > 4 (без ремонта)! То же Коррозионное растрескивание сварных швов на крышках и трубок по месту их развальцовки в решетках Состояние ное удовлетворителъ- Углеродистая сталь с двухслойной футеровкой кислотоупорными керамическими или диабазовыми плитками на портландцементе 500 по подслою из резины 2566 или полиизобутилена ПСГ либо на замазке арзамит-5 без подслоя Углеродистая сталь, защищенная полиизобутиленом ПСГ Титан, а также углеродистая сталь или чугун, защищенные кислотоупорной силикатной эмалью, сталь Х17Н13М2Т Фторопласт-4 Углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на портландцементе 500 по подслою из полиизобутилена ПСГ Углеродистая сталь с трехслойным покрытием из резины 2566 или полиизобутилена ПСГ Титан (предпочтительно) либо корпус и решетки из углеродистой стали, трубки из латуни ЛИ 65-5 или Л62
332 Гл. 10. Производство хлоратов калия, натрия и магния № j на рис. 10.1 10, 10а и 12 13 14 Аппараты, оборудование Аппараты для донасы- щения хлорид-хло- ратного раствора хлоридом натрия Кристаллизатор хлората- натрия Выпарной аппарат Циркуляционный подогреватель хлорид- хлоратного раствора на стадии его упаривания 1 Центрифуга г Среда, г/л NaC103 530-550; NaCl 150-160; Na2S04 1—10; Na2Cr04 2-10; pH — 8+10 NaC103 330-350; NaCl 190—200; Na2Cr04 2-10; Na2S04 1 — 10; pH = 8-M0 NaC103 530—550; NaCl 150-160; Na2Cr04 2—10; Na2S04 1-10; pH=8+10 NaC103 500—560; NaCl 110-120; Na2Cr04 2—15; Na2S04 1 — 15; pH = 8-f-10 To же NaC103 330—350; NaCl 150—160; Na2Cr04 2-10; Na2S04 1 — 10; NaC103 (крист.); pH = 8-8-10 1 Температура, °C 50-60 25-50 От 40 до —5 70—100 (вакуум 600 мм рт. ст.) 70-100 (вакуум 600 мм рт. ст.) От —5 до 2 Конструкционные материалы, способы защиты Корпус — углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на портландцементе 500 по подслою из резины 2566 Крышка — та же сталь с трехслойным покрытием резиной 2566 или эпоксидным компаундом Сталь Х18Н10Т Углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на портландцементе 500 по подслою из полуэбо- пита 1751 Корпус, решетки — углеродистая сталь; трубки—латунь Л62; крышки — углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Титан ВТ1 Сталь Х17Н13М2Т
Рекомендуемые материалы и способы защиты 333 Продолжение Срок службы к моменту обследования, годы Результаты обследования Рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты > 5 (без ремонта) То же Резиновое покрытие за 5 лет ремонтировалось 1 раз, эпоксидное потрескалось и отслоилось через 8-—10 месяцев Коррозия незначительная >3 Уплотнение наружных швов футеровки производится раз в 1,5—2 года >5 (без ремонта) То же > 5 Коррозия незначительная Применяемый способ защиты с дополнительной расшивкой наружных швов футеровки замазкой арзамит-5 Углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 или резиной 2566 Сталь Х18Н10Т Титан (предпочтительно); либо углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на портландцементе 500 или на замазке арзамит-5 по подслою из полуэбонита 1751 или резины 2566 Титан (предпочтительно); либо корпус и решетки из углеродистой стали, трубки — из латуни Л62 или ЛН 65-5, крышки — из углеродистой трехслойным по- - полуэбонитом стали с крытием 1751 Сталь Х17Н13М2Т
334 Гл. 10. Производство хлоратов калия, натрия и магния на рис. 10.1 15 1 16 16а 17 Аппараты, оборудование Бункер расфасовки кристаллов хлората натрия Емкость для растворения хлората натрия Емкость для хранения раствора хлората натрия Сборник маточного раствора Среда, г/л NaC103 (крист.) NaCl03 640—680; NaCl 10; рН = 8-М0 То же NaC103 330—350; NaCl 160-170; Na2Cr04 2—10; Na2S04 1-10; рН = 8-И0 Температура, °С 20 70-60 • 70-60 45-50 к Конструкционные материалы, способы защиты Алюминий А2 Углеродистая сталь Защита корпуса: двухслойная футеровка диабазовыми плитками на портландцементе 500 по подслою из резины 2566; покрытие силикатной эмалью Защита крышки—трехслойное покрытие резиной 2566 или покрытие силикатной эмалью 1. Корпус — углеродистая сталь с покрытием эпоксидным компаундом Подогреватели раствора: титан ВТ1; латунь Л62 2. Весь аппарат—сталь Х17Н13М2Т Углеродистая сталь Защита корпуса: покрытие силикатной эмалью; трехслойное покрытие полуэбонитом 1751; двухслойная футеровка диабазовыми плитками на портландцементе 500 по подслою из поли- изобутилена ПСГ
Рекомендуемые материалы и способы защиты 335 Продолжение Срок службы к моменту обследования, годы Результаты обследования Рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты >3 (без ремонта)! 5 (без ремонта) То же >3 >3 (без ремонта) То же 1,5 >5 (без ремонта) >3 (без ремонта) >5 Коррозия равномерная, незначительная Состояние удовлетворительное То же Растрескивание и отслаивание покрытия от металла. Ежегодно производится ремонт путем нанесения на обнаженные участки металла стеклянной или хлори- новой ткани, пропитанной смолой эпоксидной ЭД-5 Уплотнение наружных швов футеровки производится раз в 1,5—2 года Алюминий А2 Углеродистая сталь с покрытием силикатной эмалью; либо корпус защищается двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на портландцементе 500 по подслою из резины 2566, а крышка — трехслойным покрытием резиной 2566 Змеевик — титан ВТ1, латунь ЛН 65-5 или Л62 Корпус — углеродистая сталь с двухслойной футеровкой кислотоупорным кирпичом на портландцементе 500 по подслою из полиизобутиле- на ПСГ (предпочтительно) или с покрытием эпоксидным компаундом в сочетании со стеклотканью Крышка — та же сталь с покрытием из полиизобутилена ПСГ или эпоксикомпаундом в сочетании со стеклотканью Подогреватель — титан, латунь ЛН 65-5 или Л62 Углеродистая сталь с покрытием силикатной эмалью; либо корпус защищается трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 или двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на портландцементе 500 по подслою из полиизобутилена ПСГ (причем наружные швы целесообразно расшивать замазкой арзамит-5), а крышка — трехслойным покрытием резиной 2566
336 Гл. 10. Производство хлоратов калия, натрия и магния Аппараты, оборудование Среда г/л Температура, °С Конструкционные материалы, способы защиты Сборник маточного раствора (прод.) Башня очистки электролитического водорода от хлора Башня обезвреживания абгазов, поступающих из колонны термического разложения гипохлорита натрия Баки для циркуляции щелочного раствора на стадии очистки газов Насосы Трубопроводы, транспортирующие хло- рид-хлоратный раствор в отделении электролиза Н2 96 объемн. %; 02 2—3 объемн. °/о С12 0,4 объемн. %; С02 1,6 объемн. %; NaOH 100 г/ л; NaCIO 0—100 г/л Воздух; С12; С102 следы; NaOH 100-0; NaCIO 0-100 NaOH 100-0 NaCIO 0-100 Хлорид-хлорат- гипохлоритные растворы (содержание NaCIO до 3,0 г/л) Нейтральные и щелочные хлорид-хло- ратные растворы NaC103 330—520; NaCl 200—110; NaCIO 0—3,0; Na2Cr04 2-10; Na2S04 1—10; рН = 5ч-6 20-40 20-60 20-40 70-80 40-60 60-90 40-45 Защита крышки — покрытие силикатной эмалью или трехслойное покрытие резиной 2566 Углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 То же Углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Серый чугун с покрытием полуэбонитом 1751 Титан Сталь Х17Н13М2Т, Сталь 0Х23Н28МЗДЗТ Сталь 0Х23Н28МЗДЗТ Винипласт Полиэтилен
Рекомендуемые материалы и способы защиты 337 Продолжение Срок службы к моменту обследования, годы Результаты обследования Рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты >5 >5 >5 >б 1-1,5 >6 (без ремонта)1 2 (без ремонта) >3 (без ремонта То же 1-3 1-3 Состояние покрытия удовлетворительное Послойный износ покрытия. Полное возобновление его производится раз в 2—2,5 года То же Покрытие возобновляется раз в 3 года Срок службы покрытия не превышает 1 года Винипластовые и полиэтиленовые трубы становятся хрупкими, растрескиваются по сварным швам и деформированным участкам. Дополнительная проварка сварных швов после 10-месячной эксплуатации труб не обеспечила герметизации Углеродистая сталь с трех* слойным покрытием полуэбонитом 1751 То же Титан (предпочтительно) кремнистый чугун С15 Сталь Х17Н13М2Т или 0Х23Н28МЗДЗТ Сталь 0Х23Н28МЗДЗТ Винипласт или полиэтилен или
338 Гл. 10. Производство хлоратов калия} натрия и магния Аппараты, оборудование Среда, г/л Температура, °С Конструкционные материалы, способы защиты Трубопроводы, транспортирующие хло- рид-хлорат-гипохло- ритные растворы Трубопроводы, транспортирующие нейтральные и щелочные хлорид-хлорат- ные растворы Трубопроводы, транспортирующие электролитические газы и абгазы из колонны 4 на очистку от хлора и двуокиси хлора Запорная арматура NaC103 500—520; NaCl ПО; NaCIO 3,0; Na2Cr04 2—10; Na2S04 1 — 10; pH = 5-6 NaC103 500—520; NaCl 110; Na2Cr04 2—10; Na2S04 1 — 10; pH = 7-r-10 H2 96 объемн. %; 02 2—3 объемн. %: Cl2 0,4 объемн. %; co2 1,6 объемн. % Хлорид-хлорат гипохлоритные| и хлорид- хлоратные растворы Хлорид-хлорат- ные растворы 70-80 40-45 70-90 20-30 70-90 40-60 Углеродистая сталь с покрытием полуэбонитом 1751 Фарфор Титан ВТ1 Сталь Х17Н13М2Т Латунь Л62 Титан ВТ1 Сталь Х17Н13М2Т Винипласт Полиэтилен Углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Фарфор Стальная, эмалированная Титан ВТ1 Углеродистая сталь с трехслойным покры тием полуэбонитом 1751 Сталь Х17Н13М2Т Сталь Х18Н10Т
Рекомендуемые материалы и способы защиты 330 Продолжение Срок службы к моменту обследования, годы Результаты обследования Рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты 1,5-2 > 2 (без ремонта^] >5 (без ремонта) >4 (без ремонта) >3 (без ремонта)! >6 (без ремонта) 0,5-1 2-4 1-4 2-3 >3 2 >6 0,5-1,5 3-4 2 Срок службы полуэбонитового покрытия не превышает 2 лет Незначительная точечная коррозия Незначительная равномерная коррозия То же Коррозионное растрескивание по сварным швам Винипластовые и полиэтиленовые трубы становятся хрупкими, растрескиваются по сварным швам и деформированным участкам. Дополнительная проварка сварных швов после 10-месячной эксплуатации труб не обеспечила герметизации Полуэбонитовое покрытие разрушается равномерно Наиболее надежна в эксплуатации титановая и фарфоровая арматура Титан (предпочтительно) фарфор или Сталь Х17Н13М2Т Титан ВТ1, титановый сплав ОТ4, латунь ЛН 65-5 или Л62 Винипласт, полиэтилен либо углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Титан ВТ1 или сплав ОТ4, фарфор, сталь с эмалевым покрытием Сталь Х17Н13М2Т
340 Гл. 10. Производство хлоратов каЛия, натрия и магния Результаты коррозионного обследования оборудования производства рекомендуемые конструкционные рис. 1 03 2§ ; 2 Аппараты, оборудование Электролизеры Емкость для приема раствора из электролизеров Башня хлорирования раствора абгазным хлором, поступающим из башни 3 Среда, г/л NaClO.3 70-80; NaCl 285-170; Na2S04 3-10; NaOH < 107; Na2Cr04~l; Na3P04~l NaC103 70-80; NaCl 170-190; NaOH < 107; Na2S04 3—10; NaC10<25; Na2Cr04~ 1; Na3P04~l NaC103 70-80; NaCl 170-200; NaOH < 100; Na2S04 3-10; NaC10>25; Na2Cr04~l; Na3P04~l Температура, °C 80-85 80-40 60-80 ! (вакуум 60-100 мм вод. ст. перед вентилятором) Конструкционные материалы и способы защиты Углеродистая сталь с трехслойным покры- j тием полуэбонитом 1751 Углеродистая сталь Защита корпуса: футеровка изнутри и снаружи бетоном на портландцементе 500. j Толщина покрытия 100 мм\ двухслойная футеровка кислотоупорным кирпичом на портландцементе 500 по подслою из по- j лиизобутилена | пег Защита крышки — покрытие полуэбонитом 1751 в сочетании с резиной 1976 (промежуточный слой) Углеродистая сталь Защита: двухслойная футеровка диабазовыми плитками на портландце- | менте 500 по подслою из полуэбонита 1751 в сочетании с мягкой резиной 1976 (промежуточный слой); трехслойное покрытие полуэбонитом * В обследовании принимала участие С. Д. Маслохутдинова.
Рекомендуемые материалы и способы защиты 341 Таблица 10.11 хлората натрия (калия) методом хлорирования растворов щелочи; материалы и способы защиты * Срок службы к моменту обследования, годы Результаты обследования Рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты <з >8 8 месяцев (без ремонта) >9 лет 2—3 месяца Ремонт покрытия производится ежегодно, полное возобновление — раз в 2— 3 года Восстановление верхнего слоя футеровки цементным раствором производится раз в год Состояние футеровки удовлетворительное Покрытие возобновляется раз в 3 года Ремонт наружных швов и частичное обновление отдельных участков наружного слоя футеровки производится ежегодно Ремонт покрытия производится ежемесячно Углеродистая сталь с трехслойным покрытием эбонитом 1213 по подслою из полуэбонита 1212 Корпус — углеродистая сталь с двухслойной футеровкой кислотоупорным кирпичом на портландцементе 500 по подслою из полиизобутилена пег Крышка — титан, титановый сплав ОТ4 или углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на портландцементе 500 по подслою из полуэбонита 1751 в сочетании с мягкой резиной 1976 (промежуточный слой)
342 Гл. 10. Производство хлоратов калия, натрия и магния рис. | та £2 3 4 Аппараты, оборудование Башня хлорирования раствора концентрированным хлором *' Аппарат для разложения С10~, содержащихся в хлорид-хло- ратном растворе * Среда, г/л NaC103 70—140; NaCl 200-270; NaCIO 1,5-5,0; Na2CrOi~l: Na2S04 3-10; Na3P04~l;Cl2 NaC103 70-140; NaCl 200—270; NaCIO 0—5,0; Na2SO. 3—10; Na2Cr04 1,0; Na3PO,~l,0 + + восстановитель Температура, °G 80-85 (вакуум 10-20 мм вод. ст.) 60-85 Конструкционные материалы и способы защиты Углеродистая сталь 4 Защита: трехслойное покрытие полуэбонитом 1751; двухслойная футеровка — верхний слой диабазовыми плитками, нижний — кислотоупорным кирпичом на портландцементе 500 по подслою из полуэбонита 1751 Корпус: 1. углеродистая сталь а) с трехслойным покрытием резиной 2566; б) с двухслойной футеровкой — верхний слой диабазовыми плитками, нижний — кислотоупорным кирпичом на портландцементе 500 по подслою из резины 2566; 2. бетон Крышка и мешалка — углеродистая сталь, защищенная полуэбонитом 1751 и мягкой резиной 1976 (промежуточный слой) * При получении хлората калия в этом же аппарате производят реакцию обмена
Рекомендуемые материалы и способы защиты 343 Продолжение Срок службы моменту обследования, годы Результаты обследования Рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты 6—8 месяцев >10 4—6 месяцев >8 >10 Срок службы покрытия не превышает 8 месяцев Ремонт наружных швов и отдельных участков футеровки — производится раз в год Срок службы резинового покрытия не превышает 6 месяцев Уплотнение швов футеровки вяжущим раствором производится раз в год Уплотнение бетонных стенок цементным раствором производится раз в год Покрытие возобновляется раз в 2—3 года Титан (предпочтительно) или углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками и кислотоупорным кирпичом на портландцементе 500 по подслою" из полуэбонита 1751 Титан (предпочтительно) или углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками и кислотоупорным кирпичом нл портландцементе 500 по подслою из резины 2566 Титан или ОТ4 титановый сплав NaCI03+KCl->KC103+NaCl.
344 , Гл. 10. Производство хлоратов калия, натрия и магния № на рис. | 10.2 , 5 6 7 Аппараты, оборудование Выпарные аппараты I и II стадии упаривания Кожухотрубныи подогреватель упариваемых хлорид-хлорат- ных растворов Нутч-фильтр Среда, г/л На I стадии NaC103 110-300; NaCl 250-270; Na2S04 3-12; Na2Cr04 1—3; Na3POi 1-3 Ha II стадии NaC103 300-900; NaCl 250-75; Na2S04 до 15; Na2Cr04 7; Na3P04 7 To же NaC103 900; NaCl 75-90; Na2Cr04~7; Na3P04~7; Na2S04~ 15; NaCl (крист.) Температура, °G 60-80 (вакуум 500-600 мм рт. ст.) 80-115 (вакуум 150-300 мм рт. ст.) 80-120 (вакуум 400-600 мм рт. ст.) 100-115 (ЯИзб = = 2-*-3 ат) Конструкционные материалы и способы защиты Углеродистая сталь Защита: двухслойная футеровка керамическими плитками на портландцементе 500; двухслойная футеровка: верхний слой диабазовыми плитками, нижний — кислотоупорным кирпичом на портландцементе 500 Углеродистая сталь Сталъ Х18Н10Т Корпус и решетки — углеродистая сталь Трубки: латунь ЛН 65-5; латунь Л62 Крышки — углеродистая сталь, футерованная латунью Л62 (толщина листа 2,5 мм) Углеродистая сталь, футерованная латунью Л62 (толщина листа 2,5 мм) Латунь Л62
Рекомендуемые материалы и способы защиты &4§ Продолжение Срок службы к моменту обследования, годы Результаты обследования Рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты >10 >2 4—6 месяцев 1 — 1,5 месяцев 10 10 (без ремонта) >5 (без ремонта) >3 >1,5 •2 (без ремонта) Ремонт футеровки производится раз в год То же В трубках со стенками толщиной 5—6 мм за 4—6 месяцев образуются сквозные язвы Трубки подвергаются коррозионному растрескиванию За 10 лет заметного коррозионного разрушения не обнаружено. Трубки заменены вследствие истирания кристаллами хлората Незначительное обесцинкова- ние Латунь Л62 растрескивается по сварным швам; ремонт швов производится раз в год В аппарате, футерованном латунью, наблюдается коррозионное растрескивание сварных швов и околошовной зоны. Ремонт швов производится раз в 4—5 месяцев Титан или титановый сплав ОТ4 Титан (предпочтительно); либо корпус — углеродистая сталь, трубки, решетки, конусные крышки — латунь ЛН65-5- Титан ВТ1 или титановый сплав ОТ4 (предпочтительно), латунь Л62 12 зак. ШЗ
346 Гл. 10. Производство хлоратов калия, натрия и магния рис. 1 СЗ 8 9 10 и 12 13 Аппараты, оборудование Вакуум-кристаллизатор Центрифуга для отделения кристаллов хлората от маточного раствора Емкость для сбора маточного раствора после кристаллизации хлората Кожухотрубный подогреватель раствора Емкость для донасы- щения маточного раствора хлоридом кальция Рамный фильтр Насосы для подачи электролита: из электролизеров на хлорирование Среда, г/л NaC103 900-500; NaCl 50-60; Na2Cr04~ 7; Na3P04~7; NagSO^-lS; NaCl (крист.) To же NaC103 480—600; NaCl 110-130; NaaCrO^ 7; Na3P04~7; Na2S04 до 15 To же NaC103 70-80; NaCl 265-285; Na2S04 3-10; Na2CrO40,7-l,G; Na3P04 0,05-0,2; общая щелочность 0,7 To же NaC103 70-80; NaCl 170-190; NaOH<107; Na2S04 3-10; NaC10<25; NaCrO,— 1; Na3P04~ 1 Температура, °C 115-45 (вакуум 720-730 мм рт. CT.) 30-45 30 70-80 40—80 Конструкционные материалы и способы защиты Углеродистая сталь с двухслойной футеровкой кислотоупорными керамическими плитками на портландцементе 500 Сталь Х18Н10Т Углеродистая сталь с двухслойной футеровкой кислотоупорными керамическими плитками на портландцементе 500 Углеродистая сталь Корпус и решетка — углеродистая сталь; трубки—латунь ЛН 65-5 Корпус — углеродистая сталь с двухслойной футеровкой на портландцементе 500: верхний слой диабазовыми плитками, нижний — кислотоупорным кирпичом Крышка — та же сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Чугун Серый чугун
Рекомендуемые материалы и способы защиты 347 Продолжение Срок службы к моменту обследования, годы Результаты обследования Рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты >5 (без ремонта) >6 >5 (без ремонта) 2,0—3,0 месяца >5 (без ремонта) >10 Коррозия незначительная, точечная, коррозионное растрескивание перфорированной стенки барабана. Замена производится раз в 11 месяцев В стальных трубках толщиной 4—5 мм образуются сквозные коррозионные язвы Ремонт наружных швов футеровки производят раз в 1—2 года Срок службы полуэбонитового покрытия 2,5—4,0 года Срок службы чугунных плит и рам составляет б—12 месяцев Срок службы рабочего колеса 2—3 месяца Углеродистая сталь с двухслойной футеровкой кислотоупорными керамическими плитками на портландцементе 500 Сталь Х17Н13М2Т (предпочтительно) или Х18Н10Т Углеродистая сталь с двухслойной футеровкгой кислотоупорными керамическими плитками на портландцементе 500 Титан, титановый сплав ОТ4, латунь ЛН 65-5 или Л62 Сохраняется применяемый способ защиты. Рекомендуется футеровку наносить по подслою из резины 2566 Алюминий А00 или АО, титан или титановый сплав ОТ4, латунь Л62 Титан ВТ1 (предпочтительно) титановые сплавы или чугун кремнистый С15 12*
348 Гл. 10. Производство хлоратов калия, натрия и магния Аппараты, оборудование Среда, г/л Температура, °С Конструкционные материалы и способы защиты Насосы для подачи хлорированного раствора на «обезвреживание» Трубопроводы для подачи растворов на хлорирование в аб- газные колонны Трубопроводы для подачи растворов в башни хлорирования и далее на обезвреживание Трубопроводы для «обезвреженных» хло- рид-хлоратных растворов, подаваемых на упаривание Трубопроводы для хло- рид-хлоратных растворов на стадии упаривания Запорная арматура NaC103 70-140; NaCl 200—270; NaC10<5; Na2S04 3-10; Na2Cr04~l; Na3P04~l Хлорид-хлорат- гипохлоритный раствор щелочи из электролизеров Хлорид-хлорат- гипохлоритные растворы щелочи из абгаз- ных колонн NaClO3<140; NaCl 270—280; Na2SO43-10; Na2Cr04~l; Na3P04~l NaC103 140—900; NaCl 280-75; Na2SOl 3-15; Na2Cr04 1-7; Na3P04~l-7 Хлорид-хлорат- гипохлоритные растворы Хлорид-хлорат- ные растворы 80-85 60-85 85 80-85 80-105 <85 60-90 Серый чугун Чугун (толщина стенки 8—10 мм) Углеродистая сталь (толщина стенки 4— 5 мм) Углеродистая сталь с двухслойным покрытием полуэбонитом 1751 в сочетании с мягкой резиной 1976 (промежуточный слой) Чугун (толщина стенки 8—10 мм) Углеродистая сталь (толщина стенки 4— 5 мм) Углеродистая сталь с двухслойным покрытием полуэбонитом 1751 в сочетании с мягкой резиной 1976 (промежуточный слой) Чугун Чугун Латунь Л68 Чугун
Рекомендуемые материалы и способы защиты 349 Продолжение Срок службы к моменту обследования, годы Результаты обследования Рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты 8—12 месяцев 3 месяца 2—4 месяца 8—14 месяцев 3—4 месяца 4—6 месяцев 1,5 1,0 >8 (без ремонта) 3—6 месяцев <1,0 Срок службы рабочего колеса 6—8 месяцев Образуются сквозные коррозионные язвы То же Срок службы покрытия не превышает 4 месяцев Образуются сквозные коррозионные язвы То же Срок службы покрытия не превышает 6 месяцев Образуются сквозные коррозионные язвы То же Наблюдается небольшое механическое истирание труб кристаллами хлората Равномерная коррозия Титан ВТ1 (предпочтительно) титановые сплавы или чугун кремнистый С15 Титан ВТ1 или сплав ОТ4 титановый Титан или титановый сплав ОТ4 Титан или титановый сплав ОТ4, латунь ЛН 65-5 или Л62 То же Титан, титановые сплавы Титан, титановые сплавы Сталь Х17Н13М2Т
350 Гл. 10. Производство хлоратов калия, натрия и магния Результаты коррозионного обследования оборудования в производстве рекомендуемые конструкционные материалы Аппараты, оборудование Среда, з/л Температура, °С Конструкционные материалы и способы защиты Башня хлорирования известкового молока Колонна поглощения абгазного хлора, поступающего из башни хлорирования Аппарат для разложения СЮ" в хлорид-хло- ратном растворе** КСЮз 12—14; СаО 100—0; Са(С1О3)290— 100; СаС12 < 250; Са(СЮ)2 4; С12 + + воздух КСЮз 90—100; СаО 100—0; Са(СЮ)2 3— 4; СаС12 280—310; КС1 12—14; С12 + • + воздух СаО 170—100; КСЮз 12—14; Са(СЮ)2> 100; СаС12 20—30; КС1 2,5—4,0; С12 (газ) СаО 170—100; Са(С10)2> 100; КС1 > 75; КСЮз 8—10; СаС12 20—30; С12 (газ) В начале КСЮз 12—14; Са(С103)2 90—100; Са(СЮ)23—4; СаС12 250-270; КС1 ~ 75;- восстановитель 45-85 40-45 90-100 Корпус — углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками или кислотоупорным кирпичом на диабазовой замазке Трубчатый холодильник: углеродистая сталь (толщина стенок трубок 4— 5 мм); хромоникелевая сталь Х18Н10Т (толщина 4— 5 мм); серый чугун (толщина 8—10 мм) Крышка и барботер — углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Корпус — углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке Решетка — фаолит А Крышка — углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Корпус — углеродистая сталъ с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке Крышка — углеродистая сталь с покрытием полуэбонитом 1814 в сочетании с мягкой резиной 1976 * В обследовании принимали участие В. А. Левин и Л. Д. Рыжова. ** На отдельных заводах в этом же аппарате осуществляется реакция обмена между
Рекомендуемые материалы и способы защиты 351 хлората калия известковым методом»' и способы защиты * Таблица 10.12 Срок службы к моменту обследования, годы Результаты обследования Рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты 15-20 (без ремонта) '3 месяца '4 месяца <5 15-20 (без ремонта) 7-8 >4 25-35 (без ремонта) <5 Стенки аппарата постепенно покрываются плотным слоем известковых солей, защищающим в значительной мере швы футеровки от химического и механического разрушения В трубках из сталей Ст. 3, Х18Н10Т и чугуна образуются сквозные коррозионные язвы Покрытие на барботере возобновляется через 1,5—2 года; на крышке — через 3—4 года Состояние футеровки удовлетворительное Покрытие на крышке заменяется через 3—4 года Состояние футеровки удовлетворительное Углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками или кислотоупорным кирпичом на диабазовой замазке Титан или титановый сплав ОТ4 Крышка — углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751; барбо- тер — фторопласт-4 Углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке Фаолит А Углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке Углеродистая сталь с покрытием полуэбонитом 1814 в сочетании с мягкой резиной 1976 хлоридом калия и хлоратом катьция.
352 Гл. 10. Производство хлоратов калия, натрия и магния Аппараты, оборудование Аппарат для разложения СЮ в хлорид-хло- ратном растворе (прод.) Фильтр-пресс для отделения нерастворимого осадка от обезвреженного хлорид- хлоратного раствора Емкость для окончательного удаления механических взвесей из раствора путем отстаивания Выпарные аппараты Трубчатый циркуляционный подогреватель хло- рид-хлоратного раствора на стадии упаривания Среда, г\л В конце КСЮз 90—100; СаС12 250-270; КС1 ~ 14 (рН = 8 4-9) КСЮз 90—100; СаС12 280—310; КС1 12— 14; Са(СЮ)2 4—0 (рН = 8^9) КСЮз 90—110; СаС12 280—310; КС1 12—14 (рН = 7 -г- 9) КСЮз 90—100; СаС12 280—310; КС1 12—14 (рН = 7 - 9) КСЮз 90—160; СаСЬ 270—480; КС1 14—35 То же Температуря» °С 90-100 90-95 (^изб = = 0,5-*- ч- 10 ат) 80-90 80-90 (вакуум 450-550 мм рт. ст.) 80-100 Конструкционные материалы и способы защиты Барботер — углеродистая сталь, латунь ЛН 65-5, титан ВТ1 Корпус — чугун, плиты и рамы — чугун, дерево, алюминий АО Корпус — углеродистая сталъ с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками или кислотоупорным кирпичом на диабазовой замазке по подслою из полуэбонита 1751 Крышка: дерево углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Углеродистая сталь Защита: трехслойное покрытие полуэбонитом 1751 двухслойная футеровка диабазовыми плитками на диабазовой замазке 1. Углеродистая сталь 2. Сталь Х18Н10Т 3. Корпус, решетки — углеродистая сталь
Рекомендуемые материалы и способы защиты 353 Продолжение Срок службы к моменту обследования, годы — 15-20 (без ремонта) 2 5 15 (без ремонта) 3—4 месяца 1,0-1,5 месяца j 3-5 Результаты обследования Срок службы стального бар- ботера не превышает 1,5 месяцев, латунного — 1 месяц. Коррозия титанового бар- ботера за 5 лет незначительная Срок службы рам: чугунных — не более 4 месяцев, деревянных — не более 10 дней, алюминиевых — 2—4 года Состояние футеровки удовлетворительное Срок службы не превышает 2 лет Ремонт покрытия производится раз в 3—4 года Покрытие заменяется через 5 лет — Образуются сквозные коррозионные язвы Коррозионное растрескивание в местах развальцовки трубок в решетках Рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты Титан или титановый сплав ОТ4 Титан ВТ1, титановый сплав ОТ4 (предпочтительно); либо корпус из чугуна, плиты, рамы — из алюминия А00 или АО Углеродистая сталь. Корпус — _ с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками или кислотоупорным кирпичом на диабазовой замазке по подслою из полуэбонита 1751, крышка — с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке
354 Гл. 10. Производство хлоратов калия, натрия и магния Аппараты, оборудование Трубчатый циркуляционный подогреватель хло- эид-хлоратного раствора на стадии упаривания 'прод.) Емкость для сбора упаренных растворов Предварительный конденсатор сокового пара Вакуум-кристаллизатор I кристаллизации Среда, г\л КСЮз 90—160; СаС12 270—480; КС1 14—35 КСЮз 160—180; СаС12 450—480; КС1 ^ 35 Водяные пары, содержащие примесь КСЮз и СаСЬ КСЮз 50—180; СаС12 450—480; КО < 35; КСЮз (крист.) Температура, °С 80-100 70 50-55 90-35 (вакуум | 700-710 мм рт. ст.) Конструкционные материалы и способы защиты Трубки: медь Ml латунь Л62 латунь ЛН 65-5 бронза Бр. А5 Крышка — углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 4. Титан ВТ1 Корпус — углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке по подслою из полуэбонита 1751 Крышка — та же сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Углеродистая сталь Корпус и решетки — углеродистая сталь, трубки — латунь ЛН 65-5 Корпус — углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке Крышка — та же сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751
Рекомендуемые материалы и способы защиты 355 Продолжение Срок службы к моменту обследования. годы Результаты обследования Рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты 3-5 (без ремонта) ' <3 месяца 3-6 (без ремонта) 2,5-3,0 (без ремонта) >2 (без ремонта) 10 (без ремонта) 3-5 >3 (без ремонта) >10 В трубках из латуни Л62 образуются, вследствие обес- цинкования, сквозные отверстия. Наиболее интенсивное обесцинкование в области вскипания раствора. В бронзовых трубках толщиной 4,0—4,5 мм за 2,5—3,0 года образуются сквозные коррозионные трещины Покрытие заменяется через 2,0—2,5 года Покрытие заменяется каждые 2 года Равномерная коррозия. Наибольшему разрушению подвергаются трубки. Срок службы аппарата 5 лет Коррозия латунных трубок незначительная Вследствие вибрации аппарата отдельные плитки выпадают из наружного слоя. Ремонт футеровки производится раз в 1—2 года Покрытие на крышке заменяется через 3—4 года Титан, титановый сплав ОТ4 (предпочтительно); либо корпус и решетки — из углеродистой стали, трубки — из латуни ЛН 65-5, крышка — углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Углеродистая сталь. Корпус-- с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке по подслою из полуэбонита 1751, крышка — с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Углеродистая сталь; трубки ■ латунь ЛН 65-5 Углеродистая сталь. Корпус — с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке, крышка — с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751
356 Гл. 10. Производство хлоратов калия, натрия и магния Аппараты, оборудование Среда, г/л Температура, °С Конструкционные материалы и способы защиты Кристаллизатор типа «труба в трубе» Емкость для отстоя кристаллов хлората калия Центрифуга Барабанный вакуум-фильтр Растворитель хлората Вакуум-кристаллизатор II кристаллизации Вертикальный кристаллизатор II кристаллизации КСЮз 180—50; СаС12 450—480; КС1 < 35; КСЮз (крист.) КСЮз 180—50; СаС12 450-480; КС1 ^ 35; КСЮз (крист.) То же КСЮз 300—320; СаС12 60—100; КС1 3—8 КСЮз 320—50; СаС12 60—100; КС1 3—8 То же Через рубашку циркулирует раствор СаС12 90-35 20-35 20-35 30 95-100 50 (вакуум 700—710 мм рт. ст.) 27—33 Внешняя труба — углеродистая сталь, внутренняя — сталь Х18Н10Т Углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Сталь Х18Н10Т Углеродистая сталь Сталь Х18Н10Т Чугун Сталь Х18Н10Т Корпус — углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками и кислотоупорным кирпичом на диабазовой замазке по подслою из полуэбонита 1751 Барботер для пара: латунь ЛН 65-5 титан ВТ1 Крышка — углеродистая сталь без защиты Корпус — углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке Крышка — та же сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Углеродистая сталь
Рекомендуемые материалы и способы защиты 357 Продолжение Срок службы к моменту обследования, годы Результаты обследования Рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты >15 (без ремонта) 6 (без ремонта) То же 5 28 (без ремонта) 10 (без ремонта) > 3 (без ремонта) 10 1 месяц >6 (без ремонта) <3 >ю 8—10 (без ремонта) Состояние ное удовлетворитель- То же Равномерная коррозия Неглубокая точечная коррозия Состояние удовлетворительное То же Футеровка ремонтируется раз в год Срок службы 1 месяц Коррозия незначительная Ремонт швов и укрепление отдельных плиток в наружном слое футеровки производится ежегодно Покрытие заменяется через 3—4 года Коррозия равномерная Внешняя труба — углеродистая сталь, внутренняя — сталь Х18Н10Т Углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 или сталь Х18Н10Т Сталь Х18Н10Т Углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками и кислотоупорным кирпичом на диабазовой замазке по подслою из полуэбонита 1751 Титан ВТ1 Углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Углеродистая сталь. Корпус с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке, крышка — с трехслойным покрытием полуэбонитом» 1751 Углеродистая сталь
358 Гл. 10. Производство хлоратов калия, натрия и магния Аппараты, оборудование Среда, г/л Температура, °С Конструкционные материалы и способы защиты Сборник маточника I кристаллизации Сборник маточ ника II кристаллизации Холодильник для вымораживания хлората калия из маточника кристаллизации Сборник раствора хлорида кальция Сушилка кристаллов хлората калия КСЮз 50; СаС12 450- 480; КС1 90—35 35-40 КСЮз 50—100; СаС12 50—100; КС1 следы 35-40 КСЮз < 17; СаС12 450—480; KCI < 35 КСЮз < 17: СаС12 450—470; КС1 < 35 КСЮз (крист.), Н20 5-0% От —10 до —15 20-30 105 Корпус — углеродистая сталь: без защиты с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке по подслою из полуэбонита 1751 Крышка — та же сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Корпус — углеродистая сталь с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками или кислотоупорным кирпичом на диабазовой замазке Крышка — та же сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Змеевик — титан ВТ1 Корпус и решетки — углеродистая сталь, трубки — латунь Л62 или ЛН 65-5 Углеродистая сталь Углеродистая сталь, футерованная алюминиевыми листами толщиной 2,5—3 мм
Рекомендуемые материалы и способы защиты 359 Продолжение Срок службы к моменту обследования, годы 5—8 >15 • >15 10 (без ремонта) >2 (без ремонта) 8 (без ремонта) 15 (без ремонта) >ю Результаты обследования Срок службы стального аппарата не превышает 8 лет Состояние футеровки удовлетворительное Покрытие заменяется через 3—4 года Состояние футеровки удовлетворительное Покрытие заменяется через 3—4 года Коррозия равномерная » » Срок службы алюминиевой футеровки не превышает 3 лет Рекомендуемые конструкционные I материалы и способы защиты Углеродистая сталь. Корпус — с двухслойной футеровкой диабазовыми плитками на диабазовой замазке по подслою из полуэбонита 1751, крышка — с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Корпус и крышка — то же Змеевик — титан ВТ1 Корпус и решетки — углеродистая сталь, трубки — латунь Л62 или ЛН 65-5 Углеродистая сталь Углеродистая сталь, футерованная листовым алюминием марки А00 (предпочтительно) или АО толщиной 2,5—3 мм
360 Гл. 10. Производство хлоратов калия, натрия и магния Аппараты, оборудование Центробежные насосы Трубопроводы для хлорид-хлорат- гипохлоритных растворов Трубопроводы для «обезвреженных» хлорид- хлоратных растворов Трубопроводы для хлорид-хлорат- ных растворов Запорная арматура Среда, г\л Раствор из башен хлорирования Хлорид-хлоратный раствор после разложения примеси гипо- хлорита Упаренный раствор на осветление Маточные растворы I и II КСЮз 12—14; Са(С103)2 < ЮО; СаС12 < 310; Са(СЮ)2 <4; КС1 < 15 КСЮз < г60; СаС12 < 450 То же Хлорид-хлорат-гипо- хлоритные растворы «Обезвреженные» хло- рид-хлоратные растворы Температура, °С 80—85 80-85 80-90 <30 75 <90 <30 75-90 <90 Конструкционные материалы и способы защиты Чугун » » » Углеродистая сталь Чугун Углеродистая сталь с трехслойным покрытием резиной 1976 Сталь с покрытием эмалью Углеродистая сталь: без защиты с трехслойным покрытием резиной 1976 покрытая кислотоупорной силикатной эмалью Углеродистая сталь: без защиты; с трехслойным покрытием резиной 1976 или полуэбонитом 175 Г покрытая кислотоупорной силикатной эмалью Чугун Сталь Х18Н10Т
Рекомендуемые материалы и способы защиты 361 Продолжение Срок службы к моменту обследования, годы ~3 месяца То же <1 <2 1-1,5 1 3-4 <1,5 3—4 месяца 3 <2 3—4 месяца >5 (без ремонта) 5 (без ремонта) 1—3 месяца 7-8 Результаты обследования Коррозия равномерная. Срок службы до 3 месяцев Равномерная коррозия » » Стальные и чугунные трубы заменяют вследствие обрастания известковыми солями Покрытие постепенно истирается и возобновляется через 3—4 года Растрескивание эмали Интенсивная язвенная коррозия Растрескивание и отслаивание резины Растрескивание эмали Язвенная коррозия Равномерная коррозия Неглубокая точечная коррозия Рекомендуемые конструкционные материалы и способы защиты Титан или сплав ОТ4 То же Сталь Х17Н13М2Т или чугун Углеродистая сталъ с покрытием эмалью, с трехслойным покрытием резиной 1976; титан или сплав ОТ4; чугун Титан ВТ1 или титановый сплав ОТ4; латунь ЛН 65-5; углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Сталь Х18Н10Т, либо углеродистая сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 или же с покрытием кислотоупорной силикатной эмалью Титан ВТ1 или сплав ОТ4 Сталь Х18Н10Т
362 Гл. 10. Производство хлоратов калия, натрия и магния Результаты коррозионного обследования оборудования в производстве конструкционные материалы Аппараты, оборудование Растворитель шестиводного хлорида магния Реактор для проведения реакции обмена между хлоридом магния и хлоратом натрия Барабанный кристаллизатор реакционной массы Поддон кристаллизатора Трубопроводы Запорная арматура (краны) Среда 40—45% раствор MgCl2, нагреваемый острым паром MgCl2 60%; NaC103 29% * Mg(C103)2-6H2CX NaCl MgCl2-6H20 Смесь кристаллических Mg(C103)2-6H2O, NaCl, MgCl-6H20 40—45% раствор MgCl2 в реактор Реакционная масса из реактора на кристаллизацию 40—45% раствор MgCl2 Реакционная масса, поступающая из реактора Температура, °С 120—150 100—120 120-30 20—30 ' 120—150 100-120 120—150 Конструкционные материалы, способы защиты Корпус — углеродистая сталь с двухслойной футеровкой керамическими плитками или кислотоупорным кирпичом на диабазовой замазке по подслою из полуэбонита 1751 Крышка — та же сталь с трехслойным покрытием полуэбонитом 1751 Углеродистая сталь, защищенная силикатной эмалью Станина — чугун Барабан — сталь Х18Н10Т Углеродистая сталь Сталь Х18Н10Т Углеродистая сталь Углеродистая сталь Латунь Л62 Углеродистая сталь Чугун Чугун, футерованный латунью Л62 Сталь Х18Н10Т * Цо реакции обмена между этими солями образуются Mg(C103)2 и NaCl.
364 Гл. 10. Производство хлоратов калия, натрия и магния Для хлорирования растворов щелочи или известкового молока, а также для сбора хлорид-хлорат-гипохлоритных растворов и их «обезвреживания» приемлема аппаратура из углеродистой стали, защищенная двухслойной футеровкой диабазовыми плитками или кислотоупорным кирпичом на портландцементе 500 по подслою из мягкой резины или полуэбонита. Этот вид защиты рекомендуется и для других аппаратов, за исключением тех, где происходит теплообмен через стенку. При доброкачественной футеровке по подслою срок службы защитного покрытия в большинстве аппаратов на различных стадиях рассматриваемых процессов составляет более 5 лет. Ремонт покрытия заключается в периодическом уплотнении наружных швов вяжущим раствором. Диабазовые плитки обычно используют для футеровки аппаратуры емкостью не более 10 м3. Для более емкой аппаратуры обычно применяют кислотоупорный кирпич (ГОСТ 474—41) или кислотоупорные керамические плитки. Сроки службы и межремонтные периоды футерованной аппаратуры представлены в табл. 10.10— 10.13. Как видно из сопоставления табличных данных, наименьшему разрушению защитное покрытие подвержено в технологических средах производства хлората калия известковым методом. Это объясняется тем, что в процессе эксплуатации на поверхности аппаратов откладывается плотный слой известковых солей, защищающий наружные швы футеровки от разрушения. За последние годы в производстве хлоратов широкое применение в качестве защитных и конструкционных материалов нашли фторопласт-4, полиэтилен, винипласт, резины, полуэбониты, эпоксидные смолы. Они обладают вполне удовлетворительной химической стойкостью в хлорид-хлоратных растворах (табл. 10.8). Как показывает практика, стойкость винипластовых и полиэтиленовых труб различных марок в хлорид-хлоратных и хлорид- хлорат-гипохлоритных растворах неодинакова. Для этих сред наиболее целесообразно, как с точки зрения химической стойкости, так и механической прочности, применять винипластовые, трубы ТУ 2451—54 тяжелого типа, согласно нормали 1427—61 и трубы из полиэтилена (МРТУ6 № 05-917—63) также тяжелого типа. Использовать полиэтиленовые и винипластовые трубопроводы в стальной броне для транспортировки горячих технологических раство- > ров не рекомендуется, так как они подвергаются растрескиванию на разбортовке вследствие значительной усадки их в процессе эксплуатации. При температуре, не превышающей 45° С, растрескивания не наблюдается, поэтому для транспортировки хлорид-хлоратных и хлорид-хлорат-гипохлоритных растворов с температурой не более 45° С бронированные трубы можно применять. Полуэбонит 1751 и мягкие резины для защиты трубопроводов, транспортирующих горячие хлорид-хлорат-гипохлоритные растворы не рекомендуются ввиду пониженной стойкости.
Рекомендуемые материалы и способы защиты 365 В результате лабораторных и опытных испытаний установлено, что покрытия из эпоксидных компаундов на основе смолы ЭД-5 обладают высокой химической стойкостью в технологических средах производства хлоратов. Наблюдаемое иногда преждевременное разрушение покрытия в производственных аппаратах (табл. 10.10) обусловлено в основном неправильным нанесением его на металл, а в отдельных случаях и механическими повреждениями. Многолетний опыт эксплуатации оборудования в производстве хлората магния показал, что для проведения реакции обмена между хлоратом натрия и хлоридом магния применение эмалированных аппаратов нерационально, так как силикатная эмаль при резких температурных колебаниях (что обычно имеет место при периодическом ведении процесса) подвергается растрескиванию. Растрескавшаяся силикатная эмаль в цеховых условиях практически не поддается качественному ремонту. Применяемые способы заделки поврежденных участков эмалированной поверхности эпоксидными композициями, а также другими материалами не обеспечивают продолжительную работу аппарата. Поэтому реактор наиболее целесообразно изготовлять из титана, практически не подвергающегося коррозионному разрушению в условиях реакции обмена (3). В табл. 10.10—10.13 охарактеризовано основное оборудование производства хлоратов. В тех случаях, когда одна и та же стадия процесса на отдельных заводах имеет различное аппаратурное оформление, в таблицы включены все применяемые виды аппаратуры. Если в аппарате одного и того же назначения количественный состав технологических сред на разных заводах близок, но неодинаков, то в таблицах приведены пределы колебания концентраций для каждого компонента среды. Когда в аппарате одного и того же назначения состав среды значительно различается (в связи с некоторыми изменениями технологии), приводится конкретный состав среды для каждого случая. В табл. 10.12 не описано оборудование отделения приготовления известкового молока, поскольку коррозия на этом участке производства незначительна (стальное оборудование без антикоррозионной защиты эксплуатируется без ремонта более 10 лет). В табл. 10.9 представлены данные, характеризующие химическую стойкость фильтровальных тканей из синтетических волокон. Как видно из табл. 10.9, для хлорид-хлоратных растворов при 100° С пригодны лавсановая и капроновая ткани. Для уплотнения аппаратуры и трубопроводов в производстве хлоратов в качестве прокладочных материалов широко используют паронит и щелоче-кислотостойкую резину (ГОСТ 7338—55). Когда аппарат или трубопровод подвергается воздействию горячих солянокислых хлорид-хлоратных илихлорид-хлорат-гипохло-
366 Гл. 10. Производство хлоратов калия, натрия и магния ритных растворов, резиновые прокладки целесообразно защищать от воздействия среды лентой или пленкой (чехлом) из фторопла- ста-4. В качестве сальниковых набивок для насосов, мешалок и т. п. рекомендуется применять прографиченный асбестовый шнур. ЛИТЕРАТУРА 1. А. Е. Р о м а н у ш к и н а, М. В. Мамылихина, Защита металлов, 6, № 3, 279 (1970). 2. В. Н. Дятлова, Коррозионная стойкость металлов и сплавов, Справочник, Изд. «Машиностроение», 1964. 3. В. П. Баранник, Краткий справочник по коррозии, Госхимиздат, 1953. 4. Г. Я. Воробьева, Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств, Изд. «Химия», 1967. 5. Коррозионная и химическая стойкость материалов. Справочник, Под ред. Н. А. Доллежаля, Изд. Машгиз, 1954. 6. Г. Л. Шварц, М. М. К р и с т а л л ь, Коррозия химической аппаратуры, Машгиз, 1958. 7. А. А. Бабаков, А. В. Крюкова, В. Н. Ипполит о в а, Защита металлов, № 1, 38 (1967). 8. G. Edeleanu, J. Iron. a. Steel, 173, № 2, 140 (1953); 175, №4,390(1955). 9. Н. Д. Т о м а ш о в, Ю. М. Иванов, Защита металлов, 1, № 1, 36 (1965). 10. S. В rune t, H. Coriou, L. G г а 11, С. Mahieu, М. Р е 1 г а 1 s, Desalination, 3, № 1, 118 (1967). 11. L. Golden, I. Lane, W. Acherman, Ind. Eng. Chem., 44, № 8, 1930 (1952). 12. Ф. Тодт, Коррозия и защита от коррозии, Изд. «Химия», 1966. 13. Коррозия металлов, Под ред. В. В. Скорчеллетти, Госхимиздат, 1952. 14. А. Е. Р о м а н у ш к и н а, К. К. Полякова, Хим. пром. № 6, 535 (1959).
Приложение ИНСТРУКЦИЯ ПО РЕМОНТУ ЭБОНИТОВЫХ ПОКРЫТИЙ С ПОМОЩЬЮ СПЕЦИАЛЬНОЙ ХЛОРОСТОЙКОЙ МАСТИКИ I. Приготовление мастики. В жидкую смолу ПН-10 при тщательном перемешивании постепенно вводят сначала отвердитель, а затем ускоритель. После этого добавляют необходимое количество наполнителя и перемешивают до получения однородной массы. Готовая мастика сохраняет рабочую консистенцию при температуре 25° С 1,5—2 ч. Поэтому она должна готовиться в небольших количествах непосредственно перед применением. В состав мастики входят (в вес. ч.): полиэфирная смола ПН-10—100; отвердитель— гипериз—6; ускоритель — нафтенат кобальта (НК)—8, наполнитель — графит, диатомит— 100 -~ 150. И. Технология ремонта. На рисунке показаны основные операции ремонта эбонитового покрытия. Подготовка дефектного участка. Этой операции должно быть уделено особое внимание. Покрытие с дефектного места (рис. а) вырубить (до металла) в виде квадрата или прямоугольника, а затем с каждой стороны вырубить еще по 10 мм эбонитового или полуэбонитового покрытия. Края вырубленного участка обработать на скос шириной 5—7 мм, зачистить металл, а затем весь участок обезжирить бензином или уайт-спиритом (рис. б). Подготовка заготовок. Из дублированной сырой каландрованной резиновой смеси, которая применялась для защиты аппарата, изготовить прямоугольные пластины или заготовки другой формы толщиной 4—4,5 мм и отвулканизовать их в котле по режиму, применяемому для данного материала. Проведение ремонта. Из вулканизованной пластины вырезать заготовку, по форме, соответствующей подготовленному для ремонта участку. Края заготовки скосить на ширину 5—7 мм, подогнать заготовку по месту и обезжирить бензином или уайт-спиритом (рис. в). На подготовленную заготовку и дефектное место нанести шпателем слой мастики толщиной 0,7—1,0 мм (рис. г), заготовку поместить на место и прижать рукой. Выдавленную с краев мастику аккуратно удалить, закрыть дефектное место полиэтиленовой пленкой и окончательно прижать заготовку с помощью прижимного устройства — струбцин, распорок, груза и т. п. (рис. д). Отверждение мастики следует производить при 25° С в течение 24—36 ч. После отверждения прижимное устройство снять, а наплывы отвержденной мастики механически удалить (рис. е). Применение указанного способа ремонта позволяет исправлять дефекты на поверхности до 1 м2. При небольших дефектах в эбонитовом покрытии, а также на поверхностях со сложной конфигурацией допускается ремонтировать покрытие только мастикой. Толщина слоя мастики при этом должна быть не менее 7—8 мм (рис. ж). Отверждение проводить по режиму, указанному выше, после чего допускается механическая обработка дефектного места (рис. з). III. Техника безопасности. Приготовление и работы с мастикой должны проводить рабочие, прошедшие соответствующий инструктаж по технике
368 Приложение безопасности. Работать с мастикой надлежит в спецодежде и рукавицах. В рабочем помещении категорически запрещается пользоваться открытым огнем и Основные операции ремонта эбонитового покрытия. а — поврежденное эбонитовое покрытие; б —подготовка к ремонту — удаление поврежденного покрытия; в —подготовка заготовки; г — нанесение слоя мастики на дефектное место и на заготовку; д — приклеивание заготовки; е — отремонтированное покрытие; ж — нанесение мастики на подготовленную к ремонту поверхность; з — отремонтированное покрытие. курить. При использовании гипериза следует руководствоваться инструкцией № 1897-40 МХП. При работе с растворителями необходимо строгое соблюдение всех мер предосторожности, указанных в соответствующих инструкциях по технике безопасности и противопожарным мероприятиям,
ч УКАЗАТЕЛЬ Абсорберы в производстве двуокиси хлора 270, 271, 273, 274, 275, 278, 282, 286, 288 соляной кислоты 108, ПО Абсорбционные колонны см. Колонны абсорбции Арматура запорная в производстве гипохлорита кальция 222 гипохлорита натрия 252 двуокиси хлора 275, 280, 284, 286 каустической соды 62 хлора 62 хлората калия 360 хлората магния 362 хлората натрия 348 хлорида кальция 146, 148 хлорида марганца 159 хлорного железа 124 Баки (см. также Емкости, Сборники) для раствора едкого натра 82, 161, 167, 172 для солянокислого раствора хлорного железа 120, 122, 126 для фильтрата гипохлорита кальция 189, 208 Баки напорные для рассола в производстве хлора 46, 47 электролита в производстве хлората натрия 326 Барабаны для хлорида кальция 129 хлорида цинка 161, 167, 172 хлорного железа 120, 122 Башни (см. также Колонны) обезвреживания абгазов в производстве гипохлорита натрия 336 хлорной извести 232 осушки хлора серной кислотой 46, 47, 58 Башни очистки электролитического водорода от хлора в производстве хлората натрия 336 промывные для улавливания пыли хлорного железа водой 120, 122, 126 разложения см. Разлагатели хвостовые для улавливания хлора из газо-воздушной смеси в производстве двуокиси хлора 273, 274, 282, 286 , хлорирования известкового молока в производстве хлората калия 350, 364 раствора щелочи в производстве хлората натрия 296, 297, 340, 342, 364 Бункеры для гипохлорита кальция 188, 189 хлората натрия 295, 296, 334 хлорной извести 232 Вакуум-фильтры в производстве гипохлорита кальция 188, 189, 190, 200, 202 хлората калия 356 Вентиляторы в производстве гипохлорита кальция 220 двуокиси хлора 280, 284 хлорной извести 234 Выпарные аппараты (см. также Котлы плавильные) для дистиллерной жидкости в производстве хлорида кальция 136, 138, 141, 142, 144 раствора хлорида кальция 138, 139, 140, 146, 148, 149 хлорид-хлоратных растворов в производстве двуокиси хлора 271
370 Указатель Выпарные аппараты для хлорид-хло- ратных растворов в производстве хлората калия 352 хлората натрия 295, 296, 297, 332, 344 электролитических щелоков в производстве каустической соды 75, 80, 82 ел. Газоотделитель хлора от абгазов в производстве хлора 46, 47, 58 Гашение извести 187, 224 Емкости (см. также Баки, Сборники) для сбора и хранения известково- каустической смеси в производстве гипохлорита кальция 188, 190, 198 маточника в производстве хлората калия 146, 149 хлората натрия 296, 334, 346 растворов гипохлорита натрия 252 двуокиси хлора 270, 271, 272, 275, 278, 282, 286, 288 едкого натра 250 хлората натрия 295, 296, 334 хлорида цинка 161, 167, 170 хлорид-хлоратного обезвреженного в производстве хлората натрия 295, 296, 330 хлорид-хлоратного упаренного в производстве хлората калия 354 щелочи в производстве гипохлорита натрия 250 соляной кислоты 106 Емкости (аппараты) для донасыщения хлорид-хлоратных растворов NaCl в производстве хлората натрия 295, 296, 297, 332, 346 обработки марганцевой руды соляной кислотой в производстве хлорида марганца 158 отделения кристаллов NaCl от раствора хлорида кальция 144 разложения см. Разлагатели растворения (см. также Растворители) известняка соляной кислотой в производстве хлорида кальция 150 хлорида натрия 36 Испаритель жидкого хлора 46, 47, 58 Камера Бакмана 224 ел. Кипятильник для отпаривания соляной кислоты 108 хлористого водорода 108, ПО Колонны (см. также Башни) абсорбции НС1 в производстве соляной кислоты 104, 105, 106, 108, ПО, 111 хлорида цинка 161, 167, 170 хлорного железа 122 десорбции НС1 108, 111 отпаривания органических примесей от соляной кислоты 108, ПО поглощения абгазного хлора в производстве хлората калия 350 промывная для поглощения хлористого водорода водой 104, 105, 106 соляной кислотой 105, 108 смешения для охлаждения хлора 46, 47, 56 улавливания хлора из абгазов производства гипохлорита кальция 188, 189, 216 Конденсаторы паров хлорного железа 120, 122, 125 сокового пара в производстве хлората калия 354 хлора 46, 47, 58 Коррозионная активность анолита 49 гипохлорита кальция 177 ел. гипохлорита натрия 239 ел. двуокиси хлора 256, 258 ел. дистиллерной жидкости содового производства 136 ел. едкого натра 65 ел. маточника производства хлората калия 149 ел. соляной кислоты 90 ел. хлора 7 ел. хлората калия 291, 292, 294 хлората магния 291 хлората натрия 291, 293, 294 хлорида кальция 128, 129, 130 ел. хлорида магния 300 ел. хлорида марганца 151 ел. хлорида натрия 26 ел. хлорида цинка 159 ел. хлорид-хлоратных сред 288 ел., 322 СаС12 + КСЮз 312 ел., 322 ел. MgCl2 + NaC103 316 ел., 322 NaCl + NaC103 304 ел., 318 ел. хлорид-хлорат-гипохлоритных сред 288 ел., 325 NaCl + NaClOs + NaCIO 318 ел. хлорного железа 114 ел. хлорной извести 177 ел.
Указатель 371 Коррозионная активность электролитических щелоков 65 ел. Котел-подогреватель для хлорида кальция 140 Котлы плавильные для хлорида кальция 129, 140, 146 хлорида цинка 161, 167, 172, 174 Кристаллизаторы ! в производстве хлората калия 354, 356 хлората магния 362 хлората натрия 295, 296, 297, 332, 346 хлорида кальция 146 хлорида марганца 158 Мельницы в производстве гипохлорита кальция 188, 197 Насосы в производстве гипохлорита кальция 218, 220 гипохлорита натрия 252 двуокиси хлора 278, 284, 288, 290 каустической соды 82 соляной кислоты 106, ПО хлора 42 хлората калия 360 хлората натрия 336, 346 хлорида кальция для дистиллерной жидкости 144, 146 для раствора СаС12 146, 148 хлорида марганца 158, 159 хлорида цинка для расплава ZnCl2 172 для раствора ZnCb 170 хлорного железа 122 хлорной извести 234 Нейтрализаторы кислой воды в производстве НС1 104, 105 паров ZnCl2 161, 167, 168 рассола в производстве хлора 38 солянокислых растворов хлорида марганца 158 хлорида цинка 161, 167, 168 Нутч-фильтры в производстве гипохлорита кальция 200 двуокиси хлора 271 хлората натрия 296, 297, 344 Отдувочный аппарат для двуокиси хлора 257, 270, 272, 276 Отстойники в производстве гипохлорита натрия 252 каустической соды 75, 80, 82 хлора 25, 38 хлората калия 352, 356 Отстойники в производстве хлората натрия 295, 296, 330 хлорида кальция 136, 142, 144 Печи синтеза НС1 104, 106 хлорирования железа 120, 122, 124, 125 Питатель для ласты гипохлорита^каль/- ция 188, 210, 211 Подогреватели дистиллерной жидкости в производ- . стве СаС12 142 маточника в производстве ЫаСЮз 296, 297, 346 рассола в производстве хлора 40, 46, 47 растворов хлорида кальция 140, 146 хлорида марганца 158 хлорида цинка 161, 167, 172, 174 хлорид-хлоратных в • производстве КСЮз 352 хлорид-хлоратных в производстве NaC103 295, 296, 297, 325, 326, 330, 332, 344 соляной кислоты 108 электролитических щелоков 74, 75, 80 Прокладочные материалы в производстве двуокиси хлора 290 соляной кислоты 105 хлоратов 365, 366 хлорида марганца 159 хлорида цинка 174 хлористого водорода 111 Пылевые камеры в производстве гипохлорита кальция 190, 212 хлорного железа 120, 122, 126 Разлагатель амальгамы натрия в производстве хлора 46, 51, 54 гипохлоритсодержащих растворов в производстве Са(С10)2 188, 189, 195, 214, 216 СЮ" в хлорид-хлоратных растворах производства хлората калия 350 хлората натрия 295, 296, 297,328, 342 Растворители хлората калия 356 хлорида магния 362 хлорида натрия 36 Реакторы обесхлоривания анолита в производстве хлора 40
372 Указатель Реакторы получения двуокиси хлора 257, 270, 271, 272, 273, 274, 275, 276, 282, 284, 288, 289 хлората магния 298, 362, 365 хлорида цинка 161, 167, 168 разложения см. Разлагатели хлорирования (см. также Башни) в производстве гипохлорита кальция 187, 188, 189, 190, 191, 195, 198, 202 гипохлорита натрия 252 Сатуратор для рассола в производстве хлора 42 Сборники (см. также Баки, Емкости) в производстве двуокиси хлора для отработанной реакционной смеси 271, 288 для раствора С102 270, 271, 272, 278, 282, 286, 288 гипохлорита кальция для маточников 188, 189, 192, 206 для обезвреженных гипохлоритсо- держащих сточных вод 189 для промывных вод колонны улавливания хлора 188 для хлорированного известкового молока 189, 200 для хлорированной известково-кау- стической смеси 188, 193, 200 каустической соды — для электролитических щелоков 74, 75, 80 хлора для анолита 56 для жидкого хлора 46, 47, 58 для каустика 54 для рассола 36, 40 для электролитических щелоков 46, 47, 54 хлората калия для маточника 358 для раствора СаС12 358 хлората натрия — для хлорид-хло- ратного раствора из электролизеров 295, 296, 326, 340 хлорида кальция — для упаренной дистиллерной жидкости 137, 142 Скрубберы в производстве гипохлорита кальция 188, 189, 212 двуокиси хлора 257, 270, 274, 278 хлорида цинка 161, 167, 172 Смесители в производстве гипохлорита кальция 188, 189, 190, 208, 210 хлора 25, 36 Сушилки в производстве гипохлорита кальция 180, ' 189, 190, 194, 196, 197, 210, 212 хлората калия 358 хлорида марганца 158 Тара (см. также Барабаны для хлорной извести) 224 Теплообменник для охлаждения влажного хлора 56, 64 Трубопроводы в производстве гипохлорита кальция 220, 222 гипохлорита натрия 252 двуокиси хлора 274, 275, 280, 284, 286, 288 каустической соды 82 соляной кислоты 105, 106, ПО хлора для анолита 44, 60 для рассола 44 для хлора 60 для электролитических щелоков 60 хлората калия 360, 364 хлората магния 362, 364 хлората натрия 336, 338, 348, 364 хлорида кальция для дистиллерной жидкости 144, 146 для раствора СаС12 146, 148 хлорида марганца 158, 159 хлорида цинка для расплава 172 для раствора 167, 172 хлористого водорода 106, ПО, 112 хлорного железа 124 хлорной извести 234 Турбокомпрессоры для хлора 58, 64 Фильтровальные ткани для хлорид-хло- ратных растворов 322 Фильтр-пресс в производстве хлората калия 352 Фильтры (см. также Вакуум-фильтры, Нутч-фильтры) в производстве хлора 38 хлората натрия 295, 296, 330 хлорида марганца 158 Хлораторы см. Башни хлорирования, Реакторы хлорирования Холодильники (см. также Колонна смешения, Теплообменник) для соляной кислоты 104, 106, 108, ПО хлора 64 хлората калия 358
Указатель 373 Холодильники хлористого водорода 104, 110 хлорной воды 58, 64 105, 106, Центрифуги в производстве гипохлорита кальция 188, 189, 190, 200, 202 каустической соды 75, 79, 80 хлората калия 356 хлората натрия 295, 296, 297, 330, 346 хлорида кальция 144, 146 Циклоны в производстве гипохлорита кальция 188, 189, 212 Шнек разгрузочный для пасты гипохлорита кальция 211 хлорного железа 120, 122, 125 Эбонитовые покрытия, ремонт 367 ел. Эжектор паровой в производстве двуокиси хлора 286 Электролизеры в производстве хлора диафрагменные 25, 45, 46, 47, 48, 50, 52, 62—64, 77 с ртутным катодом 25, 45, 46, 50, 54, 62—64, 74 хлората натрия 295, 296, 326, 340 КОРРОЗИЯ И ЗАЩИТА ХИМИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ Том VI с. 376 Издательство »Химия"> Ленинградское отделение Невский пр.у 28 Редактор Н. Р. Либерман Техн. редактор 3. Е. Маркова Корректоры: Л. А. Любович, Г. А. Р я б и н и'н а Сдано в набор 27/V 1971 г. Подписано к печати 17/11 1972 г. Формат 60X90Vi6. Бумага № 2. Печ. л. 23,5. Уч.-изд. л. 26,56. Тираж 5200 экз. М-12436. Цена 1 р. 54 к. Заказ 1113. Ордена Трудового Красного Знамени Ленинградская типография № 2 имени Евгении Соколовой Главполиграфпрома Комитета по печати при Совете Министров СССР, Измайловский пр., 29.
ИЗДАТЕЛЬСТВО „ХИМИЯ" КОРРОЗИЯ И ЗАЩИТА ХИМИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ Справочное руководство. Коллектив авторов. Под ред. проф. Сухотина А- М. Книги этой серии рассчитаны на широкий круг инженерно-технических работников химической и смежных с ней отраслей промышленности и проектировщиков, занимающихся вопросами коррозии. Они могут также служить руководством для студентов химических вузов и техникумов. В книгах даны конкретные рекомендации по выбору конструкционных материалов и по антикоррозионной защите оборудования. ИМЕЮТСЯ В ПРОДАЖЕ Том I. Иодо-бромная промышленность. Производство фтористого водорода, солей и пергидроля. 1969. 552 стр. Цена,2 р. 26 к. в пер. В книге содержатся сведения, обобщающие опыт эксплуатации оборудования иодо-бромных заводов, галургической промышленности и цехов производства фтористого водорода и пергидроля. Основному материалу предпослан раздел, посвященный современным методам изучения коррозионной стойкости материалов. Том П. Синтез аминов и их производных. 1969. 284 стр. Цена 1 р. 20 к. в пер. В книге обобщен опыт эксплуатации оборудования заводов и цехов, занятых производством метиламинов, этилендиамина, этаноламинов и ряда других аминов. Особое внимание уделено выбору материалов, используемых в процессах каталитического гидрирования, аминирования, нитрования и т. п.
ИЗДАТЕЛЬСТВО „ХИМИЯ" ИМЕЮТСЯ В ПРОДАЖЕ Том III. Коррозия под действием теплоносителей и хладагентов. .1970. 308 стр. Цена 1 р. 23 к. в пер. В книге освещены вопросы защиты оборудования систем оборотного водоснабжения и парогенерации. Описаны современные методы водоподго- товки. Приводятся данные по коррозии теплообменной и другой аппаратуры, находящейся в контакте с теплоносителями и хладагентами (расплавами солей, рассолами, фреонами, жидким аммиаком). Рассмотрена коррозия при высокотемпературном обогреве аппаратов. Том IV. Производство серной кислоты и фосфорных удобрений. 1971. 272 стр. Цена 1 р. 14 к. в пер. Приводятся сведения о коррозионной стойкости оборудования сернокислотных заводов, аппаратуры для производства термической и экстракционной фосфорной кислоты, суперфосфата и комплексных минеральных "удобрений. Рассмотрены результаты коррозионных испытаний, проведенных в лабораторных и производственных условиях. Том V. А. Л. Лабутин. Промышленность синтетического каучука. 1971. 368 стр. Цена 1 р. 49 к. в пер. В книге рассматриваются вопросы коррозии и защиты оборудования, в промышленности синтетического каучука. Это производство включает, помимо мономеров и эластомеров, получение многих сырьевых и вспомогательных продуктов, в частности ацетилена, ацетальдегида, формальдегида, синтетического этилового спирта и уксусной кислоты, а также других органических продуктов, которые применяются во многих химических производствах. Наряду с результатами лабораторных и производственных испытаний металлических и неметаллических материалов описываются некоторые опытные работы, предшествующие внедрению того или иного способа антикоррозионной защиты. Подробно освещается практический опыт борьбы с коррозией оборудования в отдельных производствах и рассматриваются способы бакелитирования теплообменной кожухотрубной аппаратуры, предупреждающие коррозию со стороны охлаждающей воды. Книги можно приобрести в местных книжных магазинах, распространяющих научно-техническую литературу. В случае отсутствия книг в магазинах заказ можно направлять по адресам: Ленинград, Д-11, Невский пр., 29, отдел «Книга —почтой» магазина № 21 «Книги по химии» или Москва К~50, ул. Медведева, 1, отдел «Книга —почтой» магазина № 8 «Техническая книга». Заказ будет выслан наложенным платежом.
ИЗДАТЕЛЬСТВО „ХИМИЯ" ГОТОВЯТСЯ К ПЕЧАТИ КОРРОЗИЯ И ЗАЩИТА ХИМИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ Том VII. Производство хлорорганических продуктов. 1972. 25 л. Цена 1 р. 53 к. в пер. В справочнике приводятся подробные сведения, обобщающие опыт борьбы с коррозией при эксплуатации оборудования заводов и цехов, производящих хлорорганические продукты (хлорированные углеводороды, хлорнитробензолы, монохлоруксусная кислота, эпихлоргидрин и др.). В книге собраны результаты коррозионных испытаний различных конструкционных и защитных материалов, проведенных в лабораторных и промышленных условиях. Даны рекомендации по применению конструкционных материалов *г* методы защиты. Том VIII. Азотная промышленность. 1972. 25 л. Цена 1 р. 53 к. в пер. Приводятся подробные сведения, обобщающие опыт эксплуатации оборудования ряда производств азотной промышленности: аммиака, азотной кислоты, нитратов, мочевины, капролактама. В книге собраны результаты коррозионных испытаний различных конструкционных и защитных материалов, проведенных в лабораторных и промышленных условиях. Даны рекомендации по выбору материалов и ме-, тодам защиты. Предварительные заказы на эти книги можно оформить в магазинах, распространяющих научно-техническую литературу.