湿法磷酸生产中防腐层的修复

闫彦平(云南三环中化化肥有限公司，云南 昆明 650100)

1 背景

湿法磷酸生产中主要的设备有反应槽、过滤机以及浓缩系统的真空设备，这些都是与磷酸介质直接接触的，装置经过长时间使用，衬里防腐层难免会发生损坏，磷酸腐蚀设备本体泄漏的情况，导致系统的不稳定，从而影响到装置的开停车，制约磷酸生产。要想降低设备衬里防腐层的损坏程度，需要在防腐材料的选用、施工工艺及维护周期研究与探索。根据生产工况条件，防腐材料的特性及使用周期，对防腐衬里展开研究，选用合理、合适的防腐材料对内衬设备进行修复维护处理，同时进行周期性检查，确保其使用效果，缓解设备腐蚀情况，稳定系统运行，确保磷酸装置及系统的稳定[1]。

2 现状描述

(1)湿法磷酸生产在萃取槽内进行，萃取槽分六个反应槽和三个消化槽，磷矿浆进入反应槽与硫酸混合发生反应，之后进入消化槽。萃取槽内矿浆与硫酸混合反应，其控制温度在75～85 ℃，液固比在1.8～2.7:1，P2O5浓度在23%～27%。萃取槽采用钢筋混凝土浇筑而成，内部防腐材料主要有耐酸橡胶板，δ=65 mm厚的浸渍石墨碳砖。底部和壁面采用先衬胶后砌碳砖的工艺，槽顶采用衬胶防腐方式。另萃取槽内还有氟化物、硫酸、固体颗粒、SiO2等杂物，这些化学物质的存在均会产生腐蚀性，腐蚀性与介质含量、原料磷矿浆质量的联系非常紧密，磷矿品味越高其杂质越少。

萃取槽的运行周期为两年，期间不间断对槽顶胶板进行检查。槽顶胶板主要有气相物(泡沫)及氟化物、SiO2等结垢物附着，增大了胶板的垂直受力，胶板容易与混凝土本体脱离，出现鼓包、拉裂、脆化的情况，进而腐蚀混凝土基础，影响萃取槽的稳定及安全。

(2)湿法磷酸生产中浓缩系统的设备为负压设备，操作温度90 ℃，绝压17 kPa，其内部防腐材料需要耐腐蚀及负压。磷酸装置浓缩系统设备为钢衬硫化胶板，硫化胶板较预硫化胶板脆、硬、韧性差。生产现场不具备真空硫化的条件，对于真空硫化胶板损坏的修复显得较为困难，对于修复材料的选用，施工工艺控制显得优为重要。

3 防腐层修复材料选用及施工

3.1 萃取槽槽顶防腐层材料选用及施工

(1)萃取槽槽顶防腐层经综合考虑材料选用靖江王子B-5S胶板，其材质组成如表1所示。

物理性能如表2所示。

胶浆选用M1304胶浆化学组成如表3所示。

表3 化学性能

物理性能如表4所示。

表4 物理性能

(2)施工要求

槽顶混凝土表面按实际要求进行喷砂处理，以去掉表面上松脆、易剥落的水泥渣块、泥灰以及其它杂物，表面残余的湿度应低于4%，水泥表层应在粘贴胶板之前涂上一层约1mm左右厚的光洁导电找平层，便于胶板电火花的检测。橡胶衬里需严格按照施工规范及要求进行，且每道施工工序需进行严格验收，合格后方可进入下一道工序[2]。

(3)改进方向

萃取槽槽顶胶板损坏严重的主要是反应槽一、二区，针对这种情况考虑对槽顶的胶板采取保护措施。在萃取槽衬胶施工前，提前在反应一、二区槽顶打孔(槽顶打穿至槽内)，打孔的目的是穿拉板螺栓。由于反应一、二区胶板损坏严重，故在修复时对这两个区槽顶采用衬两层胶板的处理方式，衬胶结束后使用电火花检测，胶板搭接边采用KCH胶泥封边处理。所有衬胶施工结束后，使用预先制作好的拉板(钢衬硫化胶)及δ=3 mm四氟板对其进行吊顶处理。主要的目的是保护槽顶胶板，降低胶板的气相腐蚀，同时消除附着物对胶板的垂直拉力，有效的保护胶板，延长胶板的使用寿命，保证了萃取槽的稳定及使用年限。施工效果图如图1所示。

图1 施工效果图

(4)效果验证

萃取反应槽一、二区使用四氟板吊顶保护，运行两年后检查，较之前未进行保护的胶板受损点大大减小，胶板鼓包数量及面积减少50%左右，萃取槽防腐材料的选用、施工工艺选择合理，施工质量得以保证，胶板保护措施有效。

3.2 真空设备胶板修复

浓缩系统真空设备内衬防腐材料为硫化胶板，胶板硫化需要在一定的温度及压力下进行。而在装置生产现场无法达到硫化所需的温度及压力，加之现场残留的余酸及结垢物，现场修复条件恶劣，大大增加了修复难度。真空设备内胶板损坏的修复方式不同于常压设备胶板修复，需考虑负压。磷酸装置目前对其进行修复的方式有：

(1)对真空胶板破损点进行清理、清洗，去除损坏胶板，按照B-5S胶板的施工工艺进行局部衬胶，受负压的影响，需在修复胶板表面使用乙烯基树脂玻璃鳞片胶泥覆盖，确保局部胶板不被负压破坏，起到保护的作用[3]。乙烯基树脂玻璃鳞片胶泥具有良好的粘接力、耐腐性及耐温性(如果将原本的玻璃鳞片替换为石墨粉，制作胶泥将有利于提升乙烯基树脂抗腐蚀性能。)能适应真空环境。但由于系统开停车时温差较大，胶板与胶泥的膨胀系数不一致，胶泥表面会出现开裂渗酸的情况，检修频率较高。

(2)鉴于胶泥开裂的情况，将胶泥替换为石墨碳板，使用呋喃胶泥衬砌，此方案所需的施工时间长、保养时间较长，但其使用效果优于胶泥[4]。

(3)对于可拆卸的真空管道设备，在具备条件的情况，建议进行硫化工艺的修复处理。

总之，真空大型设备衬里修复，防腐材料要根据生产工况进行选用，同时需确保过程施工的质量，这是修复技术的关键，同时也是施工质量的保障，同样还需有足够的保养时间。现场修复新的工艺及材料有待进一步探讨及研究。

4 防腐材料的探索

湿法磷酸生产装置防腐材料的探索可以考虑采用聚偏氟乙烯防腐层这一方案，即直接喷涂聚偏氟乙烯防腐层，该防腐层厚度以8 mm为宜。聚偏氟乙烯的密度在1.75～1.78 g/cm3之间，脆化温度为-62 ℃，玻璃化温度是-39 ℃，熔点在170 ℃。这种材质支持焊接与喷涂两种处理形式，耐化学性能良好，即便是在120 ℃环境下，也可以抵御不超过80%硫酸、40%氢氟酸等的腐蚀[5]。分析聚偏氟乙烯防腐层的优势，首先建立防腐体系之后，和混凝土基体的处理效率同步，对比传统形式的涂层衬胶，可有效节约处理时间。同时聚偏氟乙烯防腐层的耐冲击性、机械强度比橡胶、涂层更强。

5 结语

综上所述，湿法磷酸生产过程中，设备修复防腐材料得选用及施工非常重要，根据生产工况合理选择修复材料，提升施工质量及工艺，有利于延长设备的使用期限，稳定系统，优化湿法磷酸生产效果与质量，为今后湿法磷酸设备的修复、优化、改进积累经验。