搪玻璃反應(yīng)釜中瓷爆的原因有哪些 

 

 

反應(yīng)釜爆瓷案例：

 

某化工廠由于工藝要求，整個生產(chǎn)線需要大量搪玻璃反應(yīng)釜、搪玻璃管道等搪玻璃設(shè)備。然而正常使用的一臺2000L電加熱搪玻璃反應(yīng)釜，夾套介質(zhì)為導(dǎo)熱油溫度在250度左右，反應(yīng)釜釜內(nèi)反應(yīng)介質(zhì)是濃度為75%的硫酸，工藝要求反應(yīng)溫度達(dá)到180攝氏度左右，最近以來反應(yīng)釜頻繁發(fā)生大面積爆瓷現(xiàn)象！經(jīng)搪玻璃設(shè)備技術(shù)人員到其現(xiàn)場勘查發(fā)現(xiàn)：其兩批料之間的投料間隔時間比較短，前一批料放空后搪瓷反應(yīng)釜釜內(nèi)溫度仍較高，而緊接著投入的濃度為75%的硫酸溫度約為70度左右。據(jù)此分析此反應(yīng)釜爆瓷現(xiàn)象應(yīng)該是因為冷熱沖擊導(dǎo)致爆瓷。

 

　　爆瓷分析及建議處理方法：

 

案例中反應(yīng)釜夾套導(dǎo)熱油的溫度是250度，放料后反應(yīng)釜釜體的溫度應(yīng)該高于反應(yīng)溫度180度，而目前搪瓷反應(yīng)釜耐冷熱沖擊的極限是110攝氏度，雖然再次加入的硫酸物料預(yù)熱到70度，但物料和釜體的溫差估計大于110度，由此導(dǎo)致暴瓷。建議兩次物料投料間隔時間擴(kuò)大，并將硫酸提高預(yù)熱溫度，爆瓷情況就可以避免。

 

　　搪玻璃反應(yīng)釜在日常應(yīng)用中會出現(xiàn)瓷爆，出現(xiàn)瓷爆后，會影響整個反應(yīng)釜的正常工作，從而影響生產(chǎn)，造成直接經(jīng)濟(jì)損失。

 

　　瓷爆就是搪玻璃反應(yīng)釜里面最主要的搪玻璃出現(xiàn)爆瓷現(xiàn)象，導(dǎo)致整個搪玻璃不完整，從而在進(jìn)行反應(yīng)的時候會導(dǎo)致反應(yīng)釜的主題被腐蝕。

 

　　瓷爆的主要原因是兩個方面，一個是在操作過程中，受熱不均勻，短時間內(nèi)溫度變化大，導(dǎo)致搪玻璃劇烈熱脹冷縮，發(fā)生爆瓷現(xiàn)象。這種爆瓷是認(rèn)為可以控制的，而且也是可以避免的。

 

　　第二個就是在燒制過程中有瑕疵，產(chǎn)生鱗爆。其主要原因是金屬坯體的質(zhì)量、瓷釉的成分以及均勻度、還有搪燒工藝中的酸洗時間、搪燒時間、搪燒溫度等諸多因素，其主要元兇是氫元素。

 

　　當(dāng)金屬進(jìn)行搪瓷的時候，燒成之后的金屬坯體處于奧氏體狀態(tài)，這種狀態(tài)很容易就溶解氫，也就是說在燒成狀態(tài)的時候，就已經(jīng)有很多氫被坯體吸收。在冷卻的過程中，澳式體逐步向另一種狀態(tài)、-鐵素體轉(zhuǎn)變，這個階段金屬對氫的熔接能力大大減弱，原來溶解的那些氫逐漸釋放析出，因為有搪玻璃的阻隔，這些氫就只能聚集在搪玻璃層和金屬坯體之間的凹陷處，隨著坯體相變的轉(zhuǎn)化，氫氣析出也就越來越多，那么氫氣越多對坯體和搪瓷層產(chǎn)生的壓力就越來越大，當(dāng)這些氫氣產(chǎn)生的壓力足夠大超過了搪玻璃層的物理強(qiáng)度時，一些非常輕微的物理沖擊就會引發(fā)內(nèi)部氫氣的壓力反彈，那么直接表現(xiàn)出來就是瓷爆。

 

 

　搪玻璃反應(yīng)釜發(fā)生爆炸事故的主要原因 

 

 

 

　　一、違章作業(yè)

 

　　違章作業(yè)的主要表現(xiàn)如下：

 

　　1、未對設(shè)備進(jìn)行置換或置換不徹底就試車或打開人孔進(jìn)行焊接檢修，空氣進(jìn)入塔內(nèi)形成爆炸性混合物而爆炸。由此發(fā)生爆炸事故的次數(shù)最多，在小氮肥生產(chǎn)中尤為嚴(yán)重。

 

　　2、用可燃性氣體(如合成系統(tǒng)的精煉氣、碳化系統(tǒng)的變換氣)補(bǔ)壓、試壓、試漏。

 

　　3、未作動火分析、動火處理(如未加盲板將檢修設(shè)備與生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行隔離，或盲板質(zhì)量差，或采用石棉板作盲板)，未辦理動火證就動火作業(yè)。

 

　　4、帶壓緊固設(shè)備的閥門和法蘭的螺栓。

 

　　5、盲目追求產(chǎn)量，超壓、超負(fù)荷運(yùn)行。

 

　　6、擅自放低儲槽液位，使水封不起作用或因崗位間沒有很好配合，造成壓縮機(jī)、泵抽負(fù)，使空氣進(jìn)人設(shè)備形成爆炸性混合物。

 

　　7、設(shè)備運(yùn)行中離崗，沒有及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)工藝參數(shù)的變化，致使系統(tǒng)過氧爆炸。

 

 

　　二、操作失誤

 

　　操作失誤的主要類型如下：

 

　　1、設(shè)備置換清掃時，置換順序錯誤。

 

　　2、操作中錯開閥門，或開關(guān)閥門不及時，或開關(guān)閥門順序錯誤，致使設(shè)備憋壓或氣體倒流超壓，引起物理爆炸。

 

　　3、投料過快或加料不均勻引起溫度劇增，或使設(shè)備內(nèi)母液凝固。

 

　　4、未及時排放冷凝水或操作不當(dāng)，使設(shè)備操作帶水超壓。

 

　　5、由操作原因引起的壓縮機(jī)、泵抽負(fù)，使空氣進(jìn)入設(shè)備，形成爆炸性混合物。

 

　　6、過早地停泵停水，造成設(shè)備局部過熱、燒熔、穿孔。

 

　　7、投錯物料，使其在回收工序中受熱分解爆炸。

 

　　8、錯開油罐出口閥，導(dǎo)致冒頂外溢，遇明火爆炸。

 

　　三、維護(hù)不周

 

　　維護(hù)不周的主要表現(xiàn)如下：

 

　　1、設(shè)備運(yùn)行中，因儀表接管漏氣、閥門密封不嚴(yán)等引起可燃性氣體泄漏。

 

　　2、未及時清理沉積物(如黃磷、磚泥、積炭)，使管道堵塞，造成設(shè)備真空度上升，空氣通過水封進(jìn)入煤氣管道，設(shè)備內(nèi)形成爆炸性混合物，或高溫下引起積炭自燃爆炸。

 

　　3、儀表裝置失靈。損壞，如氫氣自動放空裝置損壞，空氣進(jìn)入；開車時造氣爐煤氣下行閥失靈，致使氧含量提高，甚至高達(dá)4.2%；縮合罐的真空管道上的止回閥失靈，部分水進(jìn)入罐內(nèi)引起激烈化學(xué)反應(yīng)而爆炸，銅液液位計破裂而引爆。

 

　　4、不凝性氣體沒有排出或排盡，導(dǎo)致超壓爆炸。

 

　　5、用環(huán)氧樹脂作防腐劑，涂在設(shè)備上引起著火。

 

　　6、設(shè)備長期儲存，溫度過高引起自聚反應(yīng)，或充裝可燃性液化氣體過滿，高溫下儲存和運(yùn)輸中氣體受熱膨脹，壓力劇升而導(dǎo)致爆炸。

 

　　7、油蒸氣排放源向大氣中排放的油蒸氣積累以及失控，殘留品的揮發(fā)，使油罐區(qū)周圍形成易燃易爆體系，在油罐作業(yè)攪動時，使沉積的油氣揮發(fā)，遇焊渣時燃著火。

 

　　8、存在點(diǎn)火源，主要指焊火、機(jī)動車尾氣火花、靜電消除裝置失靈發(fā)生靜電放電、雷擊起火和其它點(diǎn)火源，如鐵器相互碰撞、釘子鞋與路面摩擦產(chǎn)生的火星等。

 

　　四、制造缺陷

 

　　設(shè)備制造缺陷主要有以下幾種：

 

　　1、自制或自制改裝的設(shè)備，材質(zhì)不符合要求，沒按有關(guān)規(guī)定和技術(shù)要求進(jìn)行加工。

 

　　2、焊接質(zhì)量大差，如設(shè)備焊接處有明顯的與母材未熔合、連續(xù)點(diǎn)狀夾渣、氣孔或細(xì)小裂紋等現(xiàn)象，或外壁采用單面焊、未開坡口、焊肉厚薄不均、焊縫內(nèi)夾墊圓鋼等金屬。

 

　　3、設(shè)備沒嚴(yán)格按圖紙加工，給設(shè)備事故留有隱患。如水解釜聯(lián)苯加熱水套因回流管頭加工錯誤，管頭下部積水無法排除，致使受熱沸騰而引起水解釜突然爆炸。

 

　　4、選用舊設(shè)備或代用設(shè)備，因材料性能不明或自身的缺陷，如設(shè)備陳舊，閥門、封頭長期打不開，止逆閥安裝位置錯誤，不能阻止流體倒流等，或常壓設(shè)備加壓使用而發(fā)生爆炸。

 

　　五、設(shè)計缺陷

 

　　設(shè)計主要有如五幾種類型：

 

　　1、工藝不成熟，如未經(jīng)物料、熱量的衡算，盲目將小試數(shù)據(jù)用于大生產(chǎn)裝置，致使設(shè)備強(qiáng)度不夠，發(fā)生爆炸。

 

　　2、違反壓力容器的有關(guān)規(guī)定，錯誤地將方形容器焊在夾套上，而且安裝位置偏高，在高溫高壓下因強(qiáng)度不夠而爆炸。

 

　　3、設(shè)備按常壓設(shè)計，操作時其壓力超過設(shè)計壓力，因強(qiáng)度不夠而爆炸。

 

　　六、化學(xué)腐蝕

 

　　腐蝕現(xiàn)象表現(xiàn)如下：

 

　　1、電化學(xué)腐蝕、氫腐蝕嚴(yán)重，使設(shè)備局部壁厚減薄或變脆。

 

　　2、塔壁腐蝕嚴(yán)重，局部穿孔。

 

　　3、由腐蝕造成設(shè)備及零部件斷裂，如合成塔中心管斷，高壓氧腐蝕使合成塔出現(xiàn)裂紋而爆炸。

 

　　4、因設(shè)備腐蝕而泄漏。

 

 

搪玻璃反應(yīng)釜的特殊修補(bǔ)方法 

 

 

 

　　搪玻璃反應(yīng)釜的平常修補(bǔ)方法有：瓷釉搪燒法、耐蝕金屬修補(bǔ)法、耐蝕金屬涂料混合修補(bǔ)法等，這里介紹特殊修補(bǔ)辦法——非金屬修補(bǔ)法。

 

　　合成樹脂材料具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的物理機(jī)械性能，利用這些合成樹脂材料修補(bǔ)化工搪瓷設(shè)備，工藝簡單、費(fèi)用低、修理時間短、耐腐耐磨。

 

　　一般合成樹脂材料與搪瓷表面粘結(jié)力較小，如酚醛樹脂，常溫條件下固化粘結(jié)力為1. 7MPa，而搪瓷反應(yīng)釜在100℃時產(chǎn)生的溫差應(yīng)力就達(dá)1. 5MPa。因此用粘結(jié)劑修補(bǔ)搪瓷反應(yīng)釜就需要解決兩個問題，即提高自身粘結(jié)強(qiáng)度和減少溫差應(yīng)力。

 

　　1、提高自身粘結(jié)強(qiáng)度

 

　　首先要提高膠粘劑的物理機(jī)械性能，修補(bǔ)搪玻璃反應(yīng)釜時常用環(huán)氧酚醛混合膠泥，主要考慮酚醛樹脂可作為環(huán)氧樹脂的活性增韌劑，又可提高膠泥的耐溫耐腐性能。在混合膠泥中加入17%~20%的丁睛膠或丁基膠，提高膠泥的柔韌性能。為降低膠泥的粘度，考慮到稀釋劑的揮發(fā)，采用690或501活性稀釋劑代替丙酮，并加人5%~8%的氧化鋁粉，提高了樹脂的粘結(jié)強(qiáng)度。

 

　　2、減少溫差應(yīng)力

 

　　高溫下樹脂進(jìn)一步固化產(chǎn)生收縮力，粘結(jié)強(qiáng)度明顯降低，采用預(yù)應(yīng)力施工，來減少溫差應(yīng)力，取得了良好效果，修補(bǔ)壽命提高4個月以上。所謂預(yù)應(yīng)力施工是將設(shè)備預(yù)熱后再粘結(jié)的方法。

 

　　這樣當(dāng)設(shè)備降到常溫時，由于殼體和粘結(jié)劑的收縮系數(shù)不同，產(chǎn)生了一定的應(yīng)力—預(yù)應(yīng)力。當(dāng)搪玻璃設(shè)備在使用中溫度發(fā)生變化時，首先抵消了這部分應(yīng)力，隨著溫度的繼續(xù)升高，產(chǎn)生的新應(yīng)力相對就小，從而減少了溫差應(yīng)力的影響。

 

　　對小面積搪瓷損壞大部分可采用膠粘修補(bǔ)，損壞處一般應(yīng)清洗除銹，去油去灰。如破損處露出金屬時，可采用堿性固化的環(huán)氧樹脂作隔離層，然后將設(shè)備升溫至40~60℃，按選定的膠粘劑品種所規(guī)定的配方配制耐蝕膠泥，薄薄的涂在搪瓷損壞處，保溫干燥，再涂，再干燥，直至所需厚度。最后逐漸將所修反應(yīng)釜升溫至其工作溫度以上20℃，保溫24h即可。這種方法修理成本低，在化工行業(yè)有很大應(yīng)用價值。