淺談RTO系統(tǒng)內(nèi)腐蝕性場(chǎng)合及相關(guān)防腐涂料的選擇
在醫(yī)藥和精細(xì)化工行業(yè)的VOCs治理過(guò)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(huì)產(chǎn)生腐蝕性的組分,同時(shí)也會(huì)含有如二氯甲烷、苯甲酰氯、間苯二甲酰氯等經(jīng)過(guò)RTO焚燒后產(chǎn)生腐蝕性介質(zhì)的組分,因此對(duì)于設(shè)備和管道的防腐工作是我們RTO系統(tǒng)設(shè)計(jì)所要面臨的長(zhǎng)久性問(wèn)題。
針對(duì)不同腐蝕性場(chǎng)合的工況時(shí)我們可以選用相應(yīng)耐腐蝕的鋼材或合金,但其造價(jià)成本高昂,中小型企業(yè)在考慮廢氣治理效果的同時(shí)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(diǎn)腐蝕。
1.腐蝕類型分類:
(1)露點(diǎn)腐蝕:露點(diǎn)是工藝氣體降溫過(guò)程中達(dá)到相變點(diǎn)產(chǎn)生液態(tài)結(jié)露,即氣體凝結(jié)成液體時(shí)的溫度,氣液混合可產(chǎn)生水露點(diǎn)和酸露點(diǎn)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(huì)對(duì)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(huì)對(duì)設(shè)備和管道造成點(diǎn)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(diǎn))僅決定煙氣中水蒸汽的分壓力,一般為35~60℃。露點(diǎn)腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕:均勻腐蝕、點(diǎn)腐蝕、應(yīng)力腐蝕裂紋、氫誘導(dǎo)開(kāi)裂等。其中鹵素離子對(duì)奧氏體不銹鋼有強(qiáng)烈的應(yīng)力腐蝕和點(diǎn)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(guò)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(guò)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?cè)?/span>RTO系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)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(diǎn)腐蝕相關(guān)防腐涂料的選擇:
如文章開(kāi)頭所說(shuō),針對(duì)露點(diǎn)腐蝕,我們不僅需要考慮廢氣中前端便會(huì)產(chǎn)生腐蝕性的組分,還需要考慮經(jīng)過(guò)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(wú)機(jī)酸性氣體:環(huán)氧樹(shù)脂涂料、環(huán)氧烷基胺涂料、環(huán)氧酚醛樹(shù)脂涂料、聚氨酯涂料、聚硅氧烷涂料;
②耐無(wú)機(jī)酸酸霧/有機(jī)酸酸霧/烴類、酯類、酮類、氯化溶劑:環(huán)氧酚醛樹(shù)脂涂料、聚硅氧烷涂料;
③耐水、耐潮濕:環(huán)氧樹(shù)脂涂料、環(huán)氧烷基胺涂料、環(huán)氧酚醛樹(shù)脂涂料、聚硅氧烷涂料、惰性無(wú)機(jī)共聚物涂料。
涂裝以上針對(duì)露點(diǎn)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(duì)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(wú)污染;
③涂裝前應(yīng)對(duì)金屬表面進(jìn)行打磨/拉毛處理/噴砂處理達(dá)到油漆需求級(jí)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(jì)算(公制):
防腐涂料的生產(chǎn)廠家在出廠涂料時(shí)桶面上會(huì)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(jì)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(shí)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(duì)高溫腐蝕,若送入RTO系統(tǒng)的廢氣為常溫,無(wú)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(jī)/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(jià)比上一般選用漆種):環(huán)氧磷酸鋅涂料、環(huán)氧富鋅涂料、無(wú)機(jī)富鋅涂料、環(huán)氧樹(shù)脂涂料、環(huán)氧烷基胺涂料、環(huán)氧酚醛樹(shù)脂涂料、聚氨酯涂料、聚硅氧烷涂料;
②使用溫度在120℃<T≤150℃:無(wú)機(jī)富鋅涂料、環(huán)氧烷基胺涂料、環(huán)氧酚醛樹(shù)脂涂料、惰性無(wú)機(jī)物共聚涂料;
③使用溫度在150℃<T≤400℃:無(wú)機(jī)富鋅涂料、有機(jī)硅涂料、惰性無(wú)機(jī)物共聚涂料;
④使用溫度超過(guò)400℃時(shí)一般選用惰性無(wú)機(jī)物共聚涂料。
目前,針對(duì)于高溫(T≥400℃)煙氣治理設(shè)備的內(nèi)防腐漆常選用惰性無(wú)機(jī)物共聚涂料。無(wú)機(jī)物共聚漆是以無(wú)機(jī)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(wú)機(jī)聚合物作為主鏈,高溫嫁接有機(jī)聚合物改性樹(shù)脂,得到交替排列組成的多嵌段嫁接無(wú)機(jī)—有機(jī)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(xì)晶氧化鋁、石墨、超細(xì)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(wú)機(jī)陶瓷纖維,增加涂層交聯(lián)性,增強(qiáng)涂層的抗沖擊性。
這種惰性無(wú)機(jī)物共聚漆在選擇時(shí),要有符合規(guī)范的常規(guī)檢測(cè)項(xiàng)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(shí)間、耐水、耐鹽霧、耐酸堿液等)和高溫漆特有的特殊檢測(cè)項(xiàng)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(yàn)等)。惰性無(wú)機(jī)物共聚漆一般都是常溫固化,單層漆膜表干時(shí)間≤2h,實(shí)干時(shí)間≤24h(濕冷環(huán)境下表干時(shí)間有所延長(zhǎng))。
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(duì)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(wú)污染;
③涂裝前應(yīng)對(duì)金屬表面進(jìn)行打磨/拉毛處理/噴砂處理達(dá)到油漆需求級(jí)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(lè)觀,直接/間接原因多樣,例如涂裝時(shí)未按照實(shí)際要求規(guī)范涂裝、漆膜實(shí)際干膜厚度不達(dá)標(biāo)、涂裝前金屬表面處理等級(jí)不達(dá)標(biāo)等都影響最終高溫防腐漆的整體使用效果。