淺談RTO系統(tǒng)內(nèi)腐蝕性場合及相關(guān)防腐涂料的選擇
在醫(yī)藥和精細化工行業(yè)的VOCs治理過程中,由于其工藝廢氣組分復(fù)雜多樣,腐蝕性介質(zhì)并非為單一組分,廢氣中含有如氯化氫、丙烯酸、醋酸、二乙胺等前端便會產(chǎn)生腐蝕性的組分,同時也會含有如二氯甲烷、苯甲酰氯、間苯二甲酰氯等經(jīng)過RTO焚燒后產(chǎn)生腐蝕性介質(zhì)的組分,因此對于設(shè)備和管道的防腐工作是我們RTO系統(tǒng)設(shè)計所要面臨的長久性問題。
針對不同腐蝕性場合的工況時我們可以選用相應(yīng)耐腐蝕的鋼材或合金,但其造價成本高昂,中小型企業(yè)在考慮廢氣治理效果的同時還需要考慮其投入成本,因此防腐漆就成了RTO系統(tǒng)防腐措施的選擇。當(dāng)前,RTO系統(tǒng)常伴隨的腐蝕類型有兩種,分別為高溫腐蝕和露點腐蝕。
1.腐蝕類型分類:
(1)露點腐蝕:露點是工藝氣體降溫過程中達到相變點產(chǎn)生液態(tài)結(jié)露,即氣體凝結(jié)成液體時的溫度,氣液混合可產(chǎn)生水露點和酸露點煙氣腐蝕。含腐蝕性介質(zhì)的水蒸汽中含有的H+、CO2、SO2、SO3、NOX等會對設(shè)備及管道造成酸腐蝕,以及水蒸氣中含有的Cl-、Br-、I-、F-等鹵素離子會對設(shè)備和管道造成點腐蝕。若煙氣中的水蒸汽不與其他物質(zhì)化合,則其凝結(jié)溫度(露點)僅決定煙氣中水蒸汽的分壓力,一般為35~60℃。露點腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕:均勻腐蝕、點腐蝕、應(yīng)力腐蝕裂紋、氫誘導(dǎo)開裂等。其中鹵素離子對奧氏體不銹鋼有強烈的應(yīng)力腐蝕和點蝕傾向。
(2)高溫腐蝕:金屬材料與環(huán)境介質(zhì)在高溫下發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的化學(xué)反應(yīng)而退化的過程稱為高溫腐蝕,按與介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的形式,可分為氧化、硫化、氯化、氮化、碳化、釩蝕和熱腐蝕,即高溫腐蝕是金屬材料在高溫下與沉積在其表面的鹽類(Na2SO4/V2O5/NaCl/及K、Mg、Ga等)與氧化膜的交互作用而促使氧化加速的過程。金屬材料在此類苛刻環(huán)境中發(fā)生多種固-氣、固-氣-液之間的化學(xué)和電化學(xué)反應(yīng),形成多種多樣的腐蝕性產(chǎn)物,這些腐蝕反應(yīng)導(dǎo)致材料使用壽命顯著降低,增加隱患。
2.防腐涂料在RTO系統(tǒng)中的應(yīng)用分類:
我們在RTO系統(tǒng)設(shè)計的過程中,除了不與腐蝕性廢氣直接接觸以及做內(nèi)保溫的區(qū)域外,其他所有的管道和設(shè)備內(nèi)部都應(yīng)該考慮做相應(yīng)的防腐措施。
當(dāng)前,我們常用的防腐涂料在RTO系統(tǒng)的設(shè)備和管道上應(yīng)用分類如下:
(1)露點腐蝕相關(guān)防腐涂料的選擇:
如文章開頭所說,針對露點腐蝕,我們不僅需要考慮廢氣中前端便會產(chǎn)生腐蝕性的組分,還需要考慮經(jīng)過RTO焚燒后產(chǎn)生腐蝕性介質(zhì)的組分,有以下幾種類型防腐涂料可選:
①耐無機酸性氣體:環(huán)氧樹脂涂料、環(huán)氧烷基胺涂料、環(huán)氧酚醛樹脂涂料、聚氨酯涂料、聚硅氧烷涂料;
②耐無機酸酸霧/有機酸酸霧/烴類、酯類、酮類、氯化溶劑:環(huán)氧酚醛樹脂涂料、聚硅氧烷涂料;
③耐水、耐潮濕:環(huán)氧樹脂涂料、環(huán)氧烷基胺涂料、環(huán)氧酚醛樹脂涂料、聚硅氧烷涂料、惰性無機共聚物涂料。
涂裝以上針對露點腐蝕的防腐漆的一般要求:
①干膜厚度區(qū)間85μm-125μm;
②使用前要對金屬表面做除油、除塵、除銹及處理脆化層異物等,保證涂刷表面清潔干燥無污染;
③涂裝前應(yīng)對金屬表面進行打磨/拉毛處理/噴砂處理達到油漆需求級別,以提高漆膜的附著力,保證涂裝效果和防腐效果。
*防腐涂料的理論涂布率計算(公制):
防腐涂料的生產(chǎn)廠家在出廠涂料時桶面上會出具含有該涂料的各種不揮發(fā)組分的含量,也稱為體積固體份,它是計算該涂料的理論涂布率的重要參數(shù),正常理論涂布率與實際涂布率不一致,存在物料損失修正系數(shù)。
理論涂布率(㎡/L)=體積固體份(%)*10/干膜厚度(μm)
(2)高溫腐蝕相關(guān)防腐涂料的選擇:
針對高溫腐蝕,若送入RTO系統(tǒng)的廢氣為常溫,無溫度要求,那么系統(tǒng)中產(chǎn)生高溫的區(qū)域主要集中在高溫管道、高低溫?zé)煔饣旌咸帯⒑蠖斯艿?引風(fēng)機/排氣筒以及反燒系統(tǒng)中,有以下幾種防腐涂料可選:
①使用溫度在60℃<T≤120℃(從性價比上一般選用漆種):環(huán)氧磷酸鋅涂料、環(huán)氧富鋅涂料、無機富鋅涂料、環(huán)氧樹脂涂料、環(huán)氧烷基胺涂料、環(huán)氧酚醛樹脂涂料、聚氨酯涂料、聚硅氧烷涂料;
②使用溫度在120℃<T≤150℃:無機富鋅涂料、環(huán)氧烷基胺涂料、環(huán)氧酚醛樹脂涂料、惰性無機物共聚涂料;
③使用溫度在150℃<T≤400℃:無機富鋅涂料、有機硅涂料、惰性無機物共聚涂料;
④使用溫度超過400℃時一般選用惰性無機物共聚涂料。
目前,針對于高溫(T≥400℃)煙氣治理設(shè)備的內(nèi)防腐漆常選用惰性無機物共聚涂料。無機物共聚漆是以無機聚合物為主的互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物作為成膜物質(zhì),溶液中含硅無機聚合物作為主鏈,高溫嫁接有機聚合物改性樹脂,得到交替排列組成的多嵌段嫁接無機—有機螯合聚合物,成膜性好,附著力好,涂層光滑自潔,耐溫高,成膜致密降低介質(zhì)損耗率;添加固體顏料,如以納米硅微粉、碳化硅、氮化硼、細晶氧化鋁、石墨、超細氧化鋅、氧化鈦、微粉氧化鋯等,在高溫密封下制成耐磨陶瓷功能填料,提高涂層的硬度高耐磨,防蝕性能,耐高溫性、抗沖擊性和較好的延展性;涂料使用無機陶瓷纖維,增加涂層交聯(lián)性,增強涂層的抗沖擊性。
這種惰性無機物共聚漆在選擇時,要有符合規(guī)范的常規(guī)檢測項目數(shù)據(jù)(如附著力、容器中的狀態(tài)、不揮發(fā)分含量、干燥時間、耐水、耐鹽霧、耐酸堿液等)和高溫漆特有的特殊檢測項目(如耐熱性、耐熱后鹽霧性、耐驟冷、耐溫循環(huán)、循環(huán)腐蝕性試驗等)。惰性無機物共聚漆一般都是常溫固化,單層漆膜表干時間≤2h,實干時間≤24h(濕冷環(huán)境下表干時間有所延長)。
噴涂/刷涂高溫防腐漆的要求:
①高溫防腐漆涂裝干膜厚度區(qū)間在250μm-350μm;
②使用前要對金屬表面做除油、除塵、除銹及處理脆化層異物等,保證涂刷表面清潔干燥無污染;
③涂裝前應(yīng)對金屬表面進行打磨/拉毛處理/噴砂處理達到油漆需求級別,以提高漆膜的附著力,保證涂裝效果和防腐效果。
目前高溫防腐漆應(yīng)用在RTO治理體系中的整體數(shù)據(jù)不算樂觀,直接/間接原因多樣,例如涂裝時未按照實際要求規(guī)范涂裝、漆膜實際干膜厚度不達標、涂裝前金屬表面處理等級不達標等都影響最終高溫防腐漆的整體使用效果。