看點(diǎn)

01

看點(diǎn)

02

分鋼制儲(chǔ)罐、塑料儲(chǔ)罐和玻璃鋼儲(chǔ)罐，也分為壓力容器類和非壓力容器類硫酸儲(chǔ)罐，還分為立式和臥式硫酸儲(chǔ)罐。

本文僅討論常壓硫酸儲(chǔ)罐。

硫酸不存在較大的蒸汽壓力，無需采用內(nèi)浮盤。為隔離空氣及雨水等雜質(zhì)，需要用固定頂保護(hù)罐內(nèi)介質(zhì)，一般采取自支撐的固定頂，且應(yīng)將加強(qiáng)肋等支撐件設(shè)置在罐頂外壁，并保證在液位下的部件不存在裂紋等缺陷。從安全角度出發(fā)，一般不在罐頂設(shè)置操作平臺(tái)，為便于操作、檢修，可以設(shè)置獨(dú)立的操作平臺(tái)。若必須設(shè)置罐頂平臺(tái)，則在罐頂設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮包括頂部平臺(tái)、管支架等相關(guān)設(shè)施的設(shè)備自重和相關(guān)設(shè)備帶來的附加載荷的影響。

材料選定后，硫酸儲(chǔ)罐的罐體厚度，可按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算或選定，與其它儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)是一樣的，只不過與普通介質(zhì)的儲(chǔ)罐相比，鋼制硫酸儲(chǔ)罐需要采用較大的腐蝕裕量。碳鋼罐盡量同時(shí)使用陽極保護(hù)，此時(shí)的腐蝕裕量也需要足足3mm厚，合金罐、塑料罐、FRP罐或其他襯里罐則一般無需預(yù)留腐蝕裕量。

硫酸罐一般應(yīng)至少包括如下管口：硫酸入口，硫酸出口，溢流口，放空口(壓力閥口)，頂部人孔，清掃孔。

為減少泄漏，硫酸入口一般設(shè)置在罐頂，并使管口距離罐壁至少1200mm。但有時(shí)由于條件限制，也將人口設(shè)置在靠近頂部的罐壁處。硫酸入口一般應(yīng)采用汲取管的方式，即將管口內(nèi)伸至液面下。對(duì)側(cè)壁入口，則可用90℃彎頭使管線在罐內(nèi)保持豎直狀態(tài)并達(dá)到上述要求。為保護(hù)罐底，在罐底正對(duì)入口管末端的相應(yīng)位置設(shè)置防沖板。為防止介質(zhì)的虹吸現(xiàn)象，硫酸人口管線應(yīng)開放空孔，一般只需要在管線的上部開一個(gè)12mm的孔即可。

硫酸出口一般也采取內(nèi)伸汲取管的方式，且多采用可拆式結(jié)構(gòu)，為便于拆卸，外套管直徑一般取硫酸出口管直徑的2倍以上。硫酸出口也可設(shè)計(jì)成齊平接管的形式。為避免充液過多而引起硫酸大量外溢，需要在罐壁的上部設(shè)置溢流管口，該管口與罐壁內(nèi)表面平齊；也可不設(shè)置該管口，而直接利用高液位儀表控制進(jìn)料管線上的切斷閥來達(dá)到目的。

為保護(hù)罐壁，所有罐頂?shù)慕庸芏夹枰獌?nèi)伸至少25mm；管壁的接管，除溢流口或齊平出口外，都應(yīng)在管口上部180℃范圍內(nèi)伸至少25mm。一般情況下，放空管(壓力閥口)應(yīng)設(shè)置在罐的最高處，且與罐頂內(nèi)表面齊平，若儲(chǔ)罐建在室內(nèi)，還應(yīng)將放空口引至室外。對(duì)直接放空到大氣的管口，還應(yīng)配置180℃彎頭和絲網(wǎng)。

為保證硫酸金屬儲(chǔ)罐具有良好的耐腐蝕性，所有位于液位下的焊縫，均應(yīng)為全焊透對(duì)接結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行局部X射線檢測。罐頂可以采用搭接焊縫。所有的罐底焊縫，應(yīng)為帶墊板的全焊透對(duì)接焊縫，罐底應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行真空箱試驗(yàn)。罐壁和罐底內(nèi)表面還應(yīng)增加磁粉或液體滲透檢驗(yàn)。

由于硫酸的蒸汽壓力不大，為確保安全，除非另有要求，所有的接管法蘭均應(yīng)采用PN2.0MPa的壓力等級(jí)；由于承插焊及螺紋法蘭等法蘭的內(nèi)在結(jié)構(gòu)，決定了更容易產(chǎn)生腐蝕，因此，應(yīng)盡量避免使用這類法蘭。當(dāng)需要采用彎頭時(shí)，為減少__磨損腐蝕應(yīng)力和腐蝕開裂，應(yīng)盡量采用內(nèi)部有涂層保護(hù)和曲率半徑較大的無縫彎頭。在接管焊接時(shí)，應(yīng)注意避免不同厚度的接管直接焊在起，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該將焊縫和結(jié)構(gòu)不連續(xù)處分開。選用墊片時(shí)，應(yīng)盡量使墊片的內(nèi)徑和管口直徑相同，以避免磨損腐蝕和縫隙腐蝕。

看點(diǎn)

03

各種不同金屬或合金的耐硫酸腐蝕性能及作為硫酸儲(chǔ)罐的選擇可行性如下：

1）普通碳鋼不耐80%以下稀硫酸，但可以耐65℃左右的80%～100%的濃硫酸。因碳鋼在這一濃度范圍內(nèi)可形成鈍化保護(hù)膜，因此碳鋼可直接用作為常溫、無流速、無沖刷、無充氣、密封的80%～100%濃硫酸儲(chǔ)存和運(yùn)輸設(shè)備的制造材料，內(nèi)壁無需額外做其他防腐處理，外壁只需做普通的弱腐蝕防銹耐候涂裝處理。

2）普通碳鋼和鑄鐵都不耐102%以上的發(fā)煙硫酸，因此不可作為發(fā)煙硫酸儲(chǔ)罐的制造材料

3）鉛、鉛銻合金、可耐96%以下室溫的硫酸，對(duì)80%以下的硫酸可耐至210℃（也因表面產(chǎn)生保護(hù)膜），但鉛銻不耐具有流速和摩擦沖刷的濃硫酸（因其破壞了保護(hù)膜）。因此襯鉛也是常用的耐硫酸腐蝕設(shè)備的制造材料和襯里材料。

4）普通不銹鋼（如304 不銹鋼）只能耐5%以下的極稀的硫酸，和碳鋼一樣不直接作為稀硫酸儲(chǔ)罐的制造材料。316L 不銹鋼是含鉬不銹鋼，可耐室溫下15%濃度以內(nèi)的無流速、無沖刷、無充氣的硫酸溶液和85%～100%濃度的常溫、無流速、無沖刷、無充氣、密封的硫酸。

5）高硅不銹鋼、高合金不銹鋼、鎳鉬鉻合金（及哈氏合金）可以同時(shí)耐稀、濃硫酸，可以耐高溫、高速下一切濃度硫酸。其中高硅不銹鋼最便宜，但高硅不銹鋼抗震差、加工困難、不耐含氟或亞硫酸雜質(zhì)的硫酸溶液（此時(shí)可選用20 號(hào)高合金鋼）。高硅不銹鋼是硫酸行業(yè)采用最多的合金材料，用來制造硫酸工廠的干燥塔、吸收塔、管式分酸器、槽管式分酸器、塔內(nèi)填料支撐箅子板、循環(huán)酸槽、管殼式酸冷卻器、管線、泵、法蘭和閥門等硫酸生產(chǎn)設(shè)備。但是直接采用高硅不銹鋼來制造硫酸儲(chǔ)罐，還是不多。

6）銅、鎳只能耐60%以下的不充氣的稀酸，銀、鈦、鋯、鋁、鎂也都只是適于稀硫酸，一般不直接作為硫酸儲(chǔ)罐制造材料。

7）盡管鉑、金、鈀、鉬這幾類金屬材料對(duì)所有濃度的硫酸都具有非常好的耐蝕性能，但這些貴金屬的成本都非常昂貴，不可能用它們來制作硫酸儲(chǔ)罐。

實(shí)際市面上的金屬硫酸罐，90%以上是采用普通碳鋼制造的，部分發(fā)煙硫酸儲(chǔ)罐是采用合金鋼制造的。

普通碳鋼用于80%以下濃度稀硫酸時(shí)，務(wù)必采取可靠的防護(hù)措施。

目前市面上的使用較多的防護(hù)形式有：

碳鋼外殼內(nèi)刷防腐涂料、

碳鋼外殼內(nèi)襯橡膠、

碳鋼外殼內(nèi)襯玻璃鋼或玻璃鱗片膠泥。

采用碳鋼外殼附加防護(hù)措施的硫酸儲(chǔ)罐只是稀硫酸儲(chǔ)罐的方案之一，大多數(shù)時(shí)候，直接采用有機(jī)塑料、玻璃鋼儲(chǔ)罐的性價(jià)比和使用壽命會(huì)更高。這將在后文闡述。

這類方法一般針對(duì)常溫下低濃度（45%以下）稀硫酸碳鋼儲(chǔ)罐。根據(jù)具體濃度大小，選用不同的成膜物的防腐涂料涂刷碳鋼罐內(nèi)壁?；奶幚砗褪┕し椒ê徒饘黉摻Y(jié)構(gòu)涂裝防腐無異。

常選用的防腐涂料有：環(huán)氧防腐涂料、乙烯基酯樹脂防腐涂料、聚氨酯防腐涂料、玻璃鱗片防腐涂料、丙烯酸樹脂工業(yè)防腐涂料、聚氯乙烯含氟螢丹防腐涂料、氯磺化聚乙烯防腐涂料等。

這類方法就是襯膠，襯膠防腐防腐多見于硫酸環(huán)境下的碳鋼槽、管件、法蘭等，碳鋼儲(chǔ)罐用襯膠的方法制作的占少數(shù)。

橡膠襯里碳鋼硫酸罐也針對(duì)的是中低溫度下的稀硫酸溶液，

它兼具耐磨、防空蝕、抗應(yīng)力變化、耐溫度驟變等特殊性能，但同時(shí)存在耐熱性較差（硬質(zhì)橡膠也不超過85℃）、

不耐具有氧化性的濃硫酸（耐不了常溫下80%以上濃度的硫酸，

耐不了65℃以上65%～80%的中等濃度的硫酸）、

導(dǎo)熱性能差等缺陷。硫酸碳鋼儲(chǔ)罐襯膠用的品種以氯丁橡膠（CR）和丁基橡膠（IIR）居多，

CR和IIR 硫酸碳鋼儲(chǔ)罐的耐硫酸腐蝕性能如表2。

這類方法屬于樹脂重防腐防腐方法之一。

這類方案適用于一定溫度下的稀硫酸。玻璃鋼的耐腐蝕性能主要取決于粘結(jié)料樹脂種類及性能、增強(qiáng)材料種類及性能、玻璃鋼固化程度、施工質(zhì)量等。

目前市場上適用于80%濃度以下的稀硫酸的碳鋼儲(chǔ)罐內(nèi)襯用玻璃鋼樹脂主要有環(huán)氧樹脂、耐腐蝕不飽和聚酯樹脂、乙烯基酯樹脂。其中乙烯基酯樹脂采用最多，根據(jù)稀硫酸濃度和溫度的不同，選用不同類型的乙烯基酯樹脂。

表3 是典型通用乙烯基酯樹脂牌號(hào)耐硫酸腐蝕性能的簡表。

備注說明：

NR：不建議使用；

LS：該溫度下使用壽命較短（通常滿足的都為靜態(tài)容器，室溫（最大40℃）時(shí)一般最多一年的使用壽命）；

沒有相關(guān)準(zhǔn)確數(shù)據(jù)或沒有進(jìn)行過相關(guān)試驗(yàn)（并非一定不能使用，此時(shí)建議用戶使用前先自行評(píng)估或者致電供應(yīng)商咨詢）；

建議在防腐蝕阻擋層內(nèi)層使用兩層有機(jī)表面氈；

為最大限度延長使用壽命，必須后固化；

在耐腐蝕阻擋層內(nèi)，建議使用兩層C 型玻璃纖維表面氈；

在防腐蝕阻擋層或其結(jié)構(gòu)層內(nèi)，建議使用耐酸性較佳的玻璃纖維。

熱塑性塑料一般適用于中低溫下70%以內(nèi)的稀硫酸，一些特殊的含氟塑料可耐高溫高濃度硫酸。熱塑性塑料儲(chǔ)罐主要優(yōu)點(diǎn)是：耐腐蝕性強(qiáng)、操作方便、使用壽命長、重量輕、對(duì)設(shè)備的運(yùn)輸、安裝、維修都比較有利。

高密度PE 材質(zhì)儲(chǔ)罐，使用溫度范圍為-70℃～+70℃，可在上限溫度以內(nèi)盛放50%以內(nèi)濃度的硫酸，常溫下可盛放75%濃度以內(nèi)的硫酸，濃度再高，或高溫下具有氧化性的硫酸，PE 材質(zhì)儲(chǔ)罐已經(jīng)不合適了。PP 的強(qiáng)度較PE 更好，韌性更佳，整體塑料儲(chǔ)罐材質(zhì)更多選用的是PP。PP 材質(zhì)儲(chǔ)罐可在使用溫度范圍(-20℃～+120℃)內(nèi)盛放65%以內(nèi)濃度的硫酸，但同樣不能用于強(qiáng)氧化性的硫酸。

PVC 也可用于整體塑料儲(chǔ)罐，在使用溫度范圍(-40℃～+60℃)內(nèi)適用于65%以內(nèi)濃度的硫酸，也耐不了氧化性的硫酸。經(jīng)過氯化的氯化聚氯乙烯CPVC 材質(zhì)的硫酸儲(chǔ)罐，適用于80%濃度以內(nèi)85℃以下的硫酸溶液。

聚四氟乙烯，PTFE 可在240℃以內(nèi)盛放任意濃度的硫酸或發(fā)煙硫酸，聚全氟乙丙稀F46 的加工性能較PTFE 更好，其材質(zhì)的儲(chǔ)罐也可在200℃以內(nèi)盛放任意濃度的硫酸或發(fā)煙硫酸。含氟類塑料是硫酸塑料儲(chǔ)罐最佳的熱塑性塑料選擇，但成本非常高，實(shí)際使用極少。

實(shí)際場合下，PP、PVC 材料的塑料儲(chǔ)罐，由于加工成型的限制，多以標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)的中小型立式和臥式的整體貯槽、貯罐為主。

熱固性塑料玻璃鋼只適用于長期浸泡在85%濃度以下的硫酸，并且濃度不同，耐溫級(jí)別不同，對(duì)硫酸蒸汽，耐溫會(huì)更高。FRP 材料的耐硫酸的濃度和溫度隨熱固性樹脂、纖維增強(qiáng)材料的不同而不同。

備注說明：

NR：不建議使用；

LS：該溫度下使用壽命較短（通常滿足的都為靜態(tài)容器，室溫（最大40℃）時(shí)一般最多一年的使用壽命）。

目前市場上，玻璃鋼硫酸儲(chǔ)罐的耐腐蝕樹脂選材主要集中在耐腐蝕型不飽和聚酯樹脂、乙烯基酯樹脂兩大類，結(jié)構(gòu)層根據(jù)耐溫需要選用熱變形溫度過關(guān)的不飽和聚酯樹脂。

玻璃鋼硫酸儲(chǔ)罐主要有幾類：

立式平底儲(chǔ)罐、立式圓底儲(chǔ)罐、臥式儲(chǔ)罐、現(xiàn)場纏繞大型儲(chǔ)罐、運(yùn)輸罐（槽車罐）、雙壁罐。

玻璃鋼硫酸儲(chǔ)罐廣泛用于輕工、石油、化工、食品、運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。

1）輕質(zhì)高強(qiáng)（密度為1.6-1.9g/cm3，為鋼材的1/4，但比強(qiáng)度更高）；

2）耐腐蝕；

3）熱膨脹系數(shù)小，保溫隔熱性能好；

4）非標(biāo)成型方便，維修方便；

5）耐低溫

性能好；

6）可在工廠內(nèi)部制作，也可現(xiàn)場制作，如現(xiàn)場纏繞大型立式儲(chǔ)罐。

一類品質(zhì)較低的方法是手工制作的也可先預(yù)制儲(chǔ)罐耐蝕內(nèi)壁平板，固化成型后卷起來拼接，再制作結(jié)構(gòu)增強(qiáng)層；

另一類品質(zhì)較高的是在模具上制作，

通常：

1）根據(jù)需要設(shè)計(jì)制造合適的模具；

）模具表面刷或噴純樹脂；

3）富樹脂層制作兩層富含樹脂的表面氈層，以便給耐蝕容器提供

較好的耐腐蝕性能和抗?jié)B透性能；

4）使用纏繞或手糊的方法，制作短切氈增強(qiáng)的耐蝕層；

5）使用纏繞或手糊的防腐制作容器的結(jié)構(gòu)層，直至達(dá)到所需厚度為止；

6）在容器最外面制作耐候性富樹脂層；

7）儲(chǔ)罐底座和蓋頂也采用模具并結(jié)合噴射成型制作。

1 富樹脂層（內(nèi)層耐蝕層）：由耐腐蝕內(nèi)襯樹脂和表面氈組成，樹脂含量大于90%，厚度1.0～1.5mm；

2 耐腐蝕阻擋層（次內(nèi)層耐蝕層）：為防滲層，由無堿短切纖維和耐腐蝕內(nèi)襯樹脂組成，含量為70％～75％，厚度不小于3mm；

3 結(jié)構(gòu)層（增強(qiáng)層）：該層對(duì)內(nèi)表層和次內(nèi)層起加強(qiáng)作用，抵抗罐體所受外界荷載，保證罐體剛度和強(qiáng)度，一般采用無堿玻璃布，環(huán)向纏繞與交叉螺旋纏繞結(jié)合，根據(jù)最終性能和耐熱需要采用鄰苯型、間苯型或?qū)Ρ叫筒伙柡途埘渲?。樹脂含量?0％～50％，厚度達(dá)設(shè)計(jì)要求。

4 外保護(hù)層：為抵抗設(shè)備使用環(huán)境的腐蝕，設(shè)備外壁需制作一層保護(hù)層，以防止結(jié)構(gòu)層被環(huán)境浸蝕而失效。為防老化層，在該層中加入抗紫外線吸收劑和石蠟液，減輕貯罐設(shè)備在室外紫外線輻射作用下產(chǎn)生的老化作用，厚度為1.0mm。也可以涂裝一層200μm 的耐候涂料。

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