我的位置:首页  >  应用  >  精进分享丨微通道反应器及进料系统腐蚀性判断的核心要素:材料、环境、界面

精进分享丨微通道反应器及进料系统腐蚀性判断的核心要素:材料、环境、界面

更新时间:2023-01-12      浏览次数:918

作为化工创新中的重要一极,连续化反应正在成为越来越多同仁关注的重点。这其中,进料系统的性能参数,特别是腐蚀性、流量、温度、压力等共性问题,是很多客户一直以来同精进研讨的重点。

作为一家以核心技术进行产品驱动的企业,精进科技通过系统化的梳理,形成了系列文章,与您分享在相关领域我们的认知,欢迎您的阅读与建议。

微反应器是通过特殊设计的微结构单元对流经的反应流体进行切割,实现反应流体以微米尺寸,甚至更小进行混合和换热。        因其内部的微结构具有极大的比表面积,可达搅拌釜比表面积的几百倍甚至上千倍,因此有着很好的传热和传质能力,可以实现物料的瞬间均匀混合和传热。

微信图片_20221107174140 

这也使得像硝化反应等类似的剧烈反应能够在高温状态下安全进行。这种微反应器通常是连续流体反应器(同间歇反应器相对)。同常规反应设备相比微反应器在很多方面都有优势,如换热效率、反应速度、安全性、稳定性、可监测性、现场按需生产,并且能够进行更精细化的生产控制。

微信图片_20221107174148 

腐蚀,是由于材料和环境之间所发生的化学、电化学作用,使得材料自身的功能受到了一定程度的损伤。化工工业中,金属是制造设备的主要材料,经常与腐蚀性介质如各种酸、碱、盐、有机溶剂及腐蚀性气体接触。设备或管道在被腐蚀之后,机械性能会发生不同程度的变化,造成设备或管道损坏,增加非生产时间和修理费用,另外设备及管道的跑冒滴漏现象,使得原料和成本造成损失,影响产品质量,污染环境,严重的情况下会发生物料的泄露,引起设备爆炸、火灾等事故,造成巨大的经济损失甚至危及人的生命。

金属及合金材料的腐蚀中最常见的是酸腐蚀,如硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、氢氟酸等。钢铁的耐腐蚀性有局限性,具有高性能的合金及非金属材料在一定程度上解决了腐蚀问题,如不锈钢、双相不锈钢、镍基合金、低合金钢、钛材、含钼高的合金等,但耐受程度与酸的浓度和温度有较大关系。如高硅铸铁适用于各种浓度和沸点以下温度的硫酸,但不能用于发烟硫酸。普通奥氏体不锈钢仅适用于中等温度以下,低浓度和具有氧化性的高浓度硫酸。耐盐酸腐蚀的金属材料除钽、锆外,铜镍合金、不锈钢等仅能在一定条件下使用,不能用于热盐酸。

微信图片_20221107174207 

耐蚀塑料(PFA、PVDF、PTFE等)、玻璃钢、石墨、搪玻璃、陶瓷等作为非金属材料在腐蚀性的化工生产工况中应用较多。其中碳化硅材质在微通道反应器中应用广泛,与金属材料相比,碳化硅有较强的机械强度、硬度高、耐化学腐蚀、较低的热膨胀系数及高导热率等优势。

微反应器的连续化操作,使得一些不稳定的中间体的后续合成成为可能。连续化操作的前提是采用机械泵进行连续精确地输送反应流体。微反应器采用耐腐蚀材料,如哈氏合金、碳化硅,解决了反应过程中的腐蚀问题,但泵体及管道的腐蚀使得微反应器的应用也面临着巨大考验。因此,有效提高泵体及管道防腐能力、延长设备使用寿命,对于微反应领域有着十分重要的意义。

微信图片_20221107174210 

目前微反应领域采用的不锈钢进料泵耐高压,但耐腐蚀性较差。腐蚀性液体输送使用尤为广泛的为氟塑料制造的耐腐蚀泵,其中四氟泵应用尤为广泛,耐腐蚀性好,但耐压性有限,不能适用于高压反应。连续流进料对于泵除了耐腐蚀外还要同时满足一些特殊要求,如需要稳定无脉冲、适用于不同粘度和温度的物料、耐压、适用于易气化物质、精准输送等。

基于上述条件,杭州精进科技研发了一款既耐高压又耐腐蚀的进料泵,泵头结构为不锈钢内嵌PTFE,适用于更多的强腐蚀应用场合。管道采用PTFE管,连接部位在传统卡套接头的基础上引入自抓式限位垫片,利用卡套接头空心螺钉接触面配合改性塑料卡套形成作用外圈的压力和内圈的反作用抓力,耐压性能显著提升。浓硫酸长周期实验证明,在输送压力为2.7-2.9MPa时,精睿高压四氟泵能够连续输送浓硫酸1675h。

微信图片_20221107174213微信图片_20221107174218微信图片_20221107174221 

金属材料腐蚀的现象和机理比较复杂,常见的有全面腐蚀、局部腐蚀(点蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀等)。

微信图片_20221107174223 

全面腐蚀

 

微信图片_20221107174226 

点蚀形貌

 

微信图片_20221107174229 

缝隙腐蚀

 

微信图片_20221107174231 

晶间腐蚀

 

由于腐蚀是材料或结构与环境介质发生作用而造成的,因而控制腐蚀的技术途径主要可以从材料、环境、界面三方面考虑。每种防护措施都具有其使用条件,实际具体采用怎样的技术,应根据腐蚀控制的目标、方法的可行性和经济性加以综合考虑。文中介绍的就是通过改变进料泵的材料和泵头结构,减少腐蚀。作为目前化工行业的热点,连续化反应系统设备都需要重点解决腐蚀问题,后续将会有一系列文章进行介绍,敬请期待!

微信公众号

服务热线

0571-28990777

kf00@hzjingjin.com

浙江省杭州市滨江区西兴街道江陵路88号9幢南座611室

Copyright © 2024杭州精进科技有限公司 All Rights Reserved    备案号:浙ICP备18053968号-2

技术支持:化工仪器网    管理登录    sitemap.xml