1. 1.磷酸生產(chǎn)系統(tǒng)中的腐蝕

熱法的生產(chǎn)方法有兩種 — 熱法和濕法。

熱法磷酸是以元素磷為原料并經(jīng)氧化、水化等反應(yīng)而制得。產(chǎn)品濃度變化范圍為 75-115% H3PO4。其中磷酸濃度在 105 % 以上的稱為過磷酸（即多磷酸）。一般商品磷酸濃度為75-85 %.

濕法磷酸是用硫酸與磷礦反應(yīng)生成硫酸鈣和磷酸，再過濾除去難溶的硫酸鈣和酸中其他 固體物質(zhì)而得到濾酸30-45 % P2O5，然后將濾酸濃縮為商品濃磷酸

50-54 % P2O5。將濃磷酸進(jìn)一步濃縮脫水則可制的得濕法過磷酸68-72 % P2O5

。

在磷酸生產(chǎn)工藝過程中，熱法磷酸涉及高溫而極大加劇了設(shè)備的腐蝕，濕法磷酸中的雜質(zhì) 會(huì)加劇酸的腐蝕性和磨蝕性。因而，磷酸生產(chǎn)裝置處于十分苛刻的腐蝕環(huán)境。

1.1 熱法磷酸生產(chǎn)系統(tǒng)

工藝流程 以元素磷為原料生產(chǎn)磷酸的主要反應(yīng)如下：

P4+5O2 === 2P2O5

P2O5 + 3H2O === 3H3PO4

1.2 濕法磷酸生產(chǎn)系統(tǒng)

工藝流程 用硫酸分解磷礦時(shí)，生成磷酸溶液和硫酸鈣結(jié)晶，其主要化學(xué)反應(yīng)如下：

Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 + 5 n H2O === 5CaSO4·n H2O + 3H3PO4 + HF

根據(jù)硫酸鈣的水合結(jié)晶形態(tài)，可將濕法磷酸生產(chǎn)系統(tǒng)區(qū)分為二水法和半水法流程。目前雖然也有由這兩種基本方法組合而成的其他方法，但仍以二水法流程使用廣泛。

主要腐蝕設(shè)備 濕法磷酸裝置中的主要設(shè)備有反應(yīng)槽（萃取槽）、過濾機(jī)和料漿泵。工作介質(zhì)中含有 30-45 % P2O5，2-4 % SO42-，1-2 % F -，0.0-0.05 % Cl -，以及Fe3+、Al3+和Mg2+等雜質(zhì)。反應(yīng)料漿中含有固體 35-45 %。

1.3 濕法磷酸濃縮系統(tǒng)

二水法制得的磷酸濃度較低，雖然可以在某些磷酸鹽肥料生產(chǎn)中使用，但是，對(duì)于大多數(shù) 用途來說，采用蒸發(fā)除去部分水分進(jìn)行濃縮處理而達(dá)到商品磷酸濃度（50-54 % P2O5）。

工藝流程 在濃縮裝置中，借助循環(huán)泵將大量循環(huán)酸送到加熱器內(nèi)，用蒸汽間接加熱后進(jìn)入 閃蒸室，在真空下閃急蒸發(fā)，除去水分以得到所需濃度的磷酸。目前廣泛采用的蒸汽間接加熱、強(qiáng)制循環(huán)真空濃縮的工藝流程如圖所示。

主要腐蝕設(shè)備 濃縮裝置的主要腐蝕設(shè)備有熱交換器、閃蒸室及循環(huán)泵等。

2. 磷酸裝置設(shè)備防腐材料概述

在磷酸生產(chǎn)設(shè)備中所采用的襯里材料幾乎都是防腐蝕橡膠襯里，只在個(gè)別部分(因?yàn)橛懈?/span>

溫)需另加襯磚（通常是碳磚）。所采用的橡膠襯里必須承受設(shè)備里的多種負(fù)荷。主要包含有：化學(xué)負(fù)荷、溫度(包括滲透和/或擴(kuò)散負(fù)荷)、以及機(jī)械負(fù)荷(磨損、真空等)。由于各種負(fù)荷會(huì)在設(shè)備中不同的部位出現(xiàn)，因此，如選用品種單一的橡膠襯里就很難在所有的部位都達(dá)到理想的防腐效果。很明顯，我們需要根據(jù)不同部位的負(fù)荷參數(shù)選擇不同的橡膠襯里。通常采用的橡膠襯里有如下幾種：

2.1 天然硬橡膠襯里

根據(jù)硫化后分子間交聯(lián)的程度，天然橡膠（NR）或聚異戊二烯橡膠（IR）可分為軟橡膠和硬橡膠。一般人們認(rèn)為，硬橡膠襯里可適合于各種目的。它們的耐化學(xué)腐蝕性能和耐溫性能可滿足各種要求，而軟橡膠則具有抗磨損性能好的優(yōu)越性。

2.2 天然軟橡膠襯里

基于天然橡膠(或聚異戊二烯)的軟橡膠襯里有極好的抗磨損性能,而其抗化學(xué)腐蝕性能卻經(jīng)常滿足不了需要。

2.3 丁基橡膠襯里

基于丁基橡膠（IIR）、氯化丁基橡膠（CIIR）、溴化丁基橡膠（BIIR）的丁基橡膠襯里可以被硫化成軟橡膠，其硫化后的耐化學(xué)腐蝕和耐磨損性能和由天然橡膠制成的硬橡膠襯里相當(dāng)，其耐高溫性能和抗磨損性能也很好，但其耐溫性能略次于硬橡膠的襯里。此外，它們 可非常好地阻止如水、酸性氣體和氧氣等的滲透。除了硬橡膠襯里外，溴化和氯化丁基橡膠襯里是推薦用于磷酸裝置的最為重要的防腐蝕材料。

2.4 橡膠修復(fù)膏

橡膠修補(bǔ)膠泥是基于聚合物的橡膠襯里修補(bǔ)膠泥，包括硬質(zhì)和軟質(zhì)修補(bǔ)膠泥，常用于多 種橡膠襯里設(shè)備（如：取樣器、酸洗儲(chǔ)罐、攪拌槳、流量計(jì)、海水淡化過濾器、海水淡化冷 凝器、真空結(jié)晶器、氟吸收塔和管道、大氣冷凝器、閃蒸室、脫硫吸收塔和管道）的快速修補(bǔ)，也可用于橡膠與配件之間的粘結(jié)。修補(bǔ)膠泥對(duì)不同的鋼基體、襯里橡膠都具有極好的粘結(jié)性及突出的熱穩(wěn)定性。具有極好的耐無機(jī)酸、非氧化性酸、弱堿和鹽溶液的性能。

2.5 高強(qiáng)耐磨材料

強(qiáng)度耐磨材料基于改性樹脂及特殊的耐磨填料，可以使用在固體含量較高的環(huán)境，并且 對(duì)于強(qiáng)酸，氧化性酸具有很好耐腐蝕性。可以應(yīng)用于輸漿管道、設(shè)備作為襯里，也可以作為 設(shè)備緊急維修的材料。另外，經(jīng)過改進(jìn)后的材料，也可用于高溫的氣液環(huán)境。

3. 防腐襯里的施工方法

3.1 襯里的粘貼

為使橡膠襯里完好地粘貼在鋼制的結(jié)構(gòu)件上，需襯膠的部件和裝置的結(jié)構(gòu)和制造必須滿足 襯膠施工的要求。需襯膠的表面（以及焊縫表面）在經(jīng)過符合要求的打磨、噴砂、除銹（有時(shí)還需脫脂）后，要反復(fù)地刷上合適的底涂料和粘結(jié)劑，然后再將被切割成所需尺寸的膠板 粘貼在部件的表面。

3.2 橡膠板的硫化

以上所有提到的橡膠襯里材料必須經(jīng)過硫化(即分子間交聯(lián))才能達(dá)到所需的防腐蝕性能。硫化有下列幾種可能方式:

3.2.1 硫化罐硫化

粘貼好的橡膠板送入硫化罐內(nèi)，并在逐漸升高的溫度和壓力下硫化,通常的范圍為溫度120-145 °C，壓力為 3-6 bar，硫化罐內(nèi)的熱傳遞通過蒸汽或熱空氣而產(chǎn)生。在硫化罐內(nèi)的加熱、保溫和冷卻步驟應(yīng)嚴(yán)格按專為該種襯里材料而設(shè)計(jì)的工藝進(jìn)行。

3.2.2 高壓蒸汽本體硫化

如果構(gòu)件為壓力容器并且不超過某一尺寸，則它們本身也可用作為硫化罐。在這種情況 下膠板被粘貼于基體上，然后在容器內(nèi)充入高壓蒸汽進(jìn)行硫化。重要的是，容器應(yīng)嚴(yán)格密封 并且所有開口處都要加法蘭盲板。

3.2.3 常壓蒸汽硫化

若容器不能受壓，則可通入常壓蒸汽進(jìn)行硫化，但所襯的膠板須配制成在低溫下能進(jìn)行 硫化的膠種。

3.2.4 熱水硫化

膠板被粘貼于基體上后，容器內(nèi)要充水。應(yīng)予注意的是，水面應(yīng)比襯里最高處高出約 1 米（特別對(duì)硬橡膠襯里），必要時(shí)應(yīng)在容器上端焊接一道環(huán)柱。然后，在水里通入蒸氣將水加 熱。為減少水和硫化系統(tǒng)的相互作用，加熱應(yīng)在24小時(shí)內(nèi)完成。對(duì)于硬橡膠，水溫應(yīng)升至90-95 °C。對(duì)軟橡膠，按照其材料組成，低溫就足夠了，而且水位也不用充得那么高。

3.2.5 冷硫化

橡膠襯里的冷硫化(自硫化)并不需要上述的能量輸入，它們是軟橡膠，根據(jù)其配比，它們 的分子能在常溫(大約 25 °C 以上)和常壓下發(fā)生內(nèi)部交聯(lián)。

由于這些材料的硫化能在常溫下發(fā)生，在生產(chǎn)時(shí)硫化過程實(shí)際上已經(jīng)開始。因此特別在 運(yùn)輸周期較長時(shí)，自硫化膠板必須裝在冷藏箱內(nèi)。在工地上這種膠板也不能儲(chǔ)藏太長的時(shí)間。 原則上，這種材料在工地也須在冷藏柜中儲(chǔ)藏。

粘貼后的襯里材料仍需要(在約 25 °C 下)約8星期時(shí)間才能達(dá)到足夠的硫化度，此后襯里 才能接觸介質(zhì)，若充入熱空氣或用熱水或蒸汽加熱，時(shí)間可被大大地縮短。

3. 2. 6 預(yù)硫化

通過混煉膠配方的選擇，可使生產(chǎn)出的襯里膠板在生產(chǎn)廠的硫化罐內(nèi)部分或完全硫化， 配以合適的粘結(jié)劑即可在工地上進(jìn)行施工，這種襯里材料實(shí)際上可被無限期地儲(chǔ)存，即使在 極端的氣候下也不需要特別的冷藏措施。并且由于它們已被預(yù)硫化，因此它們能很好地耐化 學(xué)腐蝕，這樣，構(gòu)件在襯膠后可馬上投入使用。需注意的僅是，粘結(jié)系統(tǒng)在整個(gè)防腐工程中 起著最重大的作用，保證在100°C以內(nèi)工況下使用，有最大、穩(wěn)定的粘接力是保證膠板不脫 落和翹邊的安全保障，選擇好的高級(jí)的粘接系統(tǒng)（黃膠漿）是降低工程成本和提高膠板使 用壽命的必由之路。

4. 用于磷酸裝置的 ECO 橡膠襯里

4.1 ECO 簡(jiǎn)介

伊格里防腐技術(shù)（上海）有限公司為中德合作科技型企業(yè)，我們長期致力于為客戶提供專業(yè)化的工業(yè)防腐、耐磨和節(jié)能系統(tǒng)解決方案。

我們的團(tuán)隊(duì)從事研發(fā)、生產(chǎn)和銷售橡膠襯里、耐磨涂層、橡膠粘合劑、橡膠修復(fù)膏、橡膠膨脹節(jié)、涂層襯里、環(huán)氧灌漿料、節(jié)能技術(shù)等。我們也致力于組織最具有創(chuàng)新性的高性能特殊化學(xué)品并不斷擴(kuò)充新產(chǎn)品范圍以滿足全球客戶的需求。

公司橡膠工廠位于北京、涂層工廠位于上海。占地約3000m2,包括了實(shí)驗(yàn)室、膠板生產(chǎn)車間、涂層生產(chǎn)車間和倉庫。同時(shí)公司以北京和上海為中心，為全球的客戶提供從防腐蝕方 案設(shè)計(jì)、設(shè)備制作、材料供應(yīng)、施工及維修等全套完善的系統(tǒng)服務(wù)。

4.2 ECO 襯里在磷酸行業(yè)的業(yè)績

在國內(nèi)的磷酸行業(yè)中，ECO 先后承接了： 

貴州開磷集團(tuán)礦肥有限責(zé)任公司 

貴州開磷集團(tuán)中化開磷有限公司 

安徽六國化工有限公司 

江西六國化工有限公司

5.  某磷肥廠 10  萬噸 / 年磷酸項(xiàng)目防腐材料選擇及分析

5.1 真空設(shè)備

5.2 常壓設(shè)備

5.3 真空管道

5.4 磷酸萃取槽（反應(yīng)槽）

5.5 案例分析

由 以 上 案 例 可 以 看 到 ， 在 真 空 設(shè) 備 中 主 要 選 用 的 是 ECOVULC D3 膠 板 和 ECOWEARFLEX D3P（耐磨涂層，無需硫化）。ECOVULC D3是一種以天然橡膠為基礎(chǔ) 的硬橡膠。其硫化處理可在施工現(xiàn)場(chǎng)用熱水和水蒸汽進(jìn)行。ECOVULC D3的主要特點(diǎn)是其 高度的化學(xué)穩(wěn)定性和能起防滲透的高密度。ECOWEARFLEX D3P是聚能雜環(huán)材料為基礎(chǔ)并用混元體增強(qiáng)的刮涂層，與基體的粘結(jié)力特別強(qiáng)，具有很好的耐真空、防腐和耐磨性能，因 此很適合現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的耐HF真空防腐耐磨材料。

對(duì)于尺寸較小的真空洗滌設(shè)備以及真空管道，選用了 ECO 公司的 ECOVULC PF50 膠 板。這是一種基于丁基橡膠 (IIR) 的軟橡膠襯里，可在硫化罐通入高壓蒸汽硫化。對(duì)于那些 可在襯膠車間進(jìn)行襯里和需耐磨損的構(gòu)件，比如此例中的真空洗滌設(shè)備以及真空管道， ECOVULC PF50 是十分合適的選擇。這種膠板的特點(diǎn)是其優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，抗?jié)B透性及 抗磨損性。它甚至能承受沖撞敲打之類的機(jī)械負(fù)荷。

對(duì)于尺寸較大的和對(duì)于腐蝕介質(zhì)和溫度條件苛刻一些的尺寸較大的常壓設(shè)備，選用了 ECO 公司的ECOPREBUTYL B100 膠板。這是一種以溴化丁基膠(BIIR) 為基礎(chǔ)的，經(jīng)預(yù) 硫化處理的軟橡膠。它除了具備全面的化學(xué)穩(wěn)定性，如對(duì)酸，堿和鹽溶液的穩(wěn)定性，還具有 良好的機(jī)械性能。除此之外，它還具有預(yù)硫化橡膠板材的優(yōu)點(diǎn)。它的運(yùn)輸和儲(chǔ)存方式簡(jiǎn)便，   即 使 在 無 低 溫 處 理 的 條 件 下 也 可 保 質(zhì) 18 個(gè) 月 以 上 。 由 于 省 去 了 復(fù) 雜 的 硫 化 手 續(xù) ， ECOPREBUTYL B100 可以在安裝后直接投入使用。特別值得一提的是，它可應(yīng)用于高溫 環(huán)境。除了優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性外，ECOPREBUTYL B100 還具備很好的機(jī)械性 能。它對(duì)水蒸汽的高度的密封性也很值得一提。

在萃取槽中，有濃硫酸的劇烈腐蝕，有經(jīng)攪拌的固相物的強(qiáng)烈磨損，還有放熱反應(yīng)而產(chǎn)生 的高溫，因此如僅用膠板就難以抵御如此強(qiáng)烈的化學(xué)、機(jī)械以及熱力的綜合作用。

在萃取槽底部和側(cè)面，襯了一層4mm厚的ECOPREBUTYL B100 膠板，然后在膠板的表 面根據(jù)各部位磨損作用的程度不同襯了一至二層碳磚。除了阻隔固相物對(duì)膠板的直接磨損 外，碳磚在這里還起到減低襯膠表面化學(xué)介質(zhì)濃度及溫度的作用。襯磚的厚度應(yīng)以確保襯膠 表面的溫度低于 80 °C為宜。

值得一提的是，在萃取槽襯膠以前，首先在水泥基體的表面涂抹了一層約 1-2 mm 厚的 光潔導(dǎo)電 ECOGUARD 221 Motar 找平層。這層涂層即可以改善表面的平整程度也是用電 火花檢驗(yàn)器檢測(cè)襯里密封性時(shí)的反電極。

萃取槽頂部因?yàn)椴恢苯优c介質(zhì)接觸，因此無須襯磚。

對(duì)于尺寸較小的真空管道和攪拌槳，選用了（噴涂或刷涂）涂層ECOGUARD VE310為 底層+300MAT增強(qiáng)+ECOWEARFLEX D3P（面涂，無需硫化）。這是一種基于高溫聚合高 分子材料為基礎(chǔ)并用混元體增強(qiáng)的刮涂層，具有很好的的耐真空、防腐和耐磨性能。其面層 顯示了極好的致密性和耐磨性。涂層厚度通常為 4mm。這種涂層的特點(diǎn)是其優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn) 定性，抗?jié)B透性及抗磨損性。它甚至能承受沖撞敲打之類的機(jī)械負(fù)荷。可以對(duì)鋼基體和水泥 基體防腐效果都很不錯(cuò)，一方面可抵御化學(xué)腐蝕，同時(shí)還有較高的耐磨性和強(qiáng)大的附著力（耐 真空性能優(yōu)異）。

6. 結(jié) 論

以上的討論表明，有大量的橡膠和非橡膠襯里材料可供各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域選擇。我們可以根據(jù) 所涉及的部件的規(guī)格和設(shè)計(jì)的不同而選出最合適的材料，并制定出一個(gè)最優(yōu)的防腐蝕方案.。

參考文獻(xiàn)：

1）GB18241.1-2001橡膠襯里第 3 部分-橡膠襯里

2）DINEN14879-1Y2005_原 28051_28052_2_28053 標(biāo)準(zhǔn)

3）原德國 SGL 公司產(chǎn)品技術(shù)說明和施工規(guī)范。