Công tác chống ăn mòn trong nhà máy sản xuất axit H3PO4

Đặc điểm ăn mòn thiết bị thuộc nhà máy H3PO4

- Trong một thiết bị nó phải chịu 3 loại chất ăn mòn: Rắn, lỏng, khí.

- Nhiệt độ cao và các hợp chất axit có sự ăn mòn không giống nhau.

- Bể phản ứng: Cấp nước vào trước sau đó cấp H2SO4 98% đã tạo ra phản ứng toả ra độ cao, sau đó cấp quặng ở đáy các tạp chất trong quặng phản ứng với axit tạo ra lớp muối H2SiF6 (Keo silic) tất cả các axit này đều gây nên sự ăn mòn khác nhau.

- Mô chất Flo : Nó ăn mòn cực mạnh nên phải dùng sợi ra cường nhiều lớp và  hợp chất epoxi để lót phần nắp bể phản ứng.

- Khi cánh khuấy chuyển đông tạo ra dòng xoáy axit cuốn theo các hạt tinh thể thạch cao CaSO4, hạt quặng, thạch anh SiO2 gây ra ma sát làm ăn mòn cơ học.

H3PO4 2..JPG

Các chú ý trong công tác chống ăn mòn.

- Nhà máy sản xuất axit phốtphoric (H3PO4) phải được thiết kế sao cho có thể hoạt động hiệu quả và liên tục. Tuy nhiên, trong quá trình sản xuất, từ lúc bắt đầu đốt lưu huỳnh trong lò ở nhiệt độ tới 1000oC, qua nhiều công đoạn sản xuất cho đến các bể chứa, hiện tượng ăn mòn luôn là hiểm họa thường xuyên đe dọa ở mọi chỗ. Vì vậy, nhiều loại vật liệu mới đã liên tục được phát triển để đối phó với nguy cơ này và bảo vệ các thiết bị sản xuất.

- Khả năng gây ăn mòn của axit H3PO4 phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó nhiệt độ và các tạp chất trong axit là 2 yếu tố quan trọng nhất. Ngoài ra còn những yếu tố khác như tác động mài mòn của các chất rắn có trong axit, tác động của tốc độ và sự chảy rối của dòng axit H3PO4 chạy trong đường ống và các thiết bị. Hơn nữa, do flo có mặt trong quặng phốtphat nên nó cũng hiện diện trong mọi quá trình sản xuất axit phốtphoric. Trong thiết bị phản ứng, axit H2SO4 tác dụng với quặng phốtphat sẽ sinh ra HF - tác nhân quan trọng gây ăn mòn thiết bị. Tuy nhiên, nếu có đủ các thành phần SiO2 và nhôm, flo sẽ kết hợp với chúng tạo thành các chất có hoạt tính ăn mòn thấp hơn so với florua tự do. Clorua trong axit H3PO4, mặc dù với hàm lượng thấp hơn nhiều so với florua, cũng là một tác nhân gây ăn mòn. Nó có thể phá hủy lớp bề mặt thụ động của kim loại, dẫn tới việc tạo ra các hốc lõm trên bề mặt kim loại. Sự có mặt của sunfua (hình thành trong quá trình nung quặng phốtphat) sẽ tạo ra các điều kiện khử trong môi trường axit H3PO4, do đó cũng làm tăng tốc quá trình ăn mòn.

Hơn nữa, các hạt chất rắn trong bùn, ví dụ các tinh thể thạch cao, oxyt silic có thể phá hủy lớp thụ động trên bề mặt kim loại, do đó làm cho tình trạng ăn mòn càng nặng nề hơn.

Nhìn chung, những bộ phận dễ bị ăn mòn trong nhà máy H3PO4 là: Các bộ phận của máy khuấy, bộ lọc, các bể chứa, máy bơm bùn, hệ thống đường ống và van.

Các nghiên cứu chỉ ra rằng, phương pháp chống ăn mòn tốt nhất là tạo ra một lớp oxyt hay lớp thụ động trên bề mặt của vật liệu. Lớp bảo vệ này cần phải đồng nhất để bảo vệ toàn thể bề mặt vật liệu. Để làm việc này thì nguyên tố crôm là thích hợp nhất. Để bảo đảm có được một lớp thụ động ổn định thì hàm lượng crôm trong đó ít nhất phải là 12%. Các nguyên tố khác như môlipđen và nitơ cũng giúp ổn định và tái lập những lớp thụ động như vậy.

Các kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng, để chịu được ăn mòn trong môi trường axit H3PO4 sản xuất theo quy trình đihyđrat thì hợp kim phải có hàm lượng crôm cao (tối thiểu 20%). Nếu axit H3PO4 có hàm lượng clorua cao, hợp kim cần phải có thành phần crôm và molypđen với hàm lượng cao để tránh nguy cơ ăn mòn.

Vào thập niên 1960 người ta đã phát triển các loại thép không gỉ 316L và 317 có hiệu quả chống ăn mòn tốt. Hiện nay chúng được thay thế bằng các loại thép không gỉ austenit chứa 4% hợp kim Mo (ví dụ hợp kim 904L). Các loại thép Duplex và super Duplex cũng được áp dụng rộng rãi trong công nghiệp axit H3PO4. Hợp kim Alloy 926 được phát triển từ hợp kim 904L khi tăng hàm lượng Mo từ 4,5% lên tới 6,5%. Một số hợp kim gốc niken như Alloy 625 và Alloy C-276 cũng được sử dụng trong công nghiệp sản xuất axit H3PO4.

          Ở thiết bị cô axit phốtphoric, việc dừng máy sẽ làm chi phí vận hành tăng cao, vì vậy các chi tiết thiết bị cần liên tục được cải tiến để kéo dài thời gian hoạt động của toàn bộ thiết bị. Ví dụ, người ta thường sử dụng ống graphit trong bộ phận trao đổi nhiệt vì loại ống này có khả năng truyền nhiệt lớn và chịu được ăn mòn. Tuy nhiên ống graphit dễ bị gẫy, vỡ khi đang hoạt động và trong lúc duy tu bảo dưỡng, do đó xu hướng hiện nay là dùng ống kim loại (hợp kim) thay cho ống graphit. Các loại hợp kim dùng để chế tạo ống trao đổi nhiệt là G-3, Sanicro 28, G-30 và Alloy 31. Tuy nhiên, việc sử dụng những hợp kim nói trên cho thiết bị cô H3PO4 có hàm lượng tạp chất cao chỉ nên giới hạn ở nhiệt độ cô dưới 120oC.

Bên cạnh các hợp kim, các vật liệu thay thế khác như thép lót cao su, thép cacbon lót gạch chịu axit, thép cacbon lót nhựa,... cũng được sử dụng trong môi trường axit H3PO4.

          Vào những năm 2006 - 2008, giá niken và các kim loại chịu ăn mòn khác trên thị trường đã không ngừng leo thang. Trong bối cảnh đó, chất dẻo gia cường bằng sợi thủy tinh (Fibreglas reinforced plastic (FRP) bắt đầu được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy sản xuất axit phốtphoric và phân lân. FRP được sử dụng cho bình phản ứng axit phôtphoric và axit sunfuric, các hệ thống rửa khí, đường ống vận chuyển axit H3PO4 và bã gyps. Trong công nghiệp sản xuất axit H3PO4, FRP đã chứng tỏ tính ưu việt của nó do giá thành ổn định và chi phí duy tu thấp. FRP có thành phần nhựa epoxy vinyl este chịu được ăn mòn hóa học tốt hơn hợp kim Alloy C-276 và càng tốt hơn so với thép không gỉ 2905. FRP cũng chịu được tác động ăn mòn của clorua.

Có một số loại FRP bao gồm sợi thủy tinh E-Glass và nhựa nhiệt rắn. Trong cấu trúc của FRP, ở phần tiếp xúc với axit H3PO4 (hay các chất ăn mòn khác) tỷ lệ của nhựa phải cao để chống ăn mòn có hiệu quả. Các lớp sợi thủy tinh có tác dụng tăng độ cứng và độ bền cho vật liệu. Nếu áp dụng FRP ở điều kiện ướt, nhiệt độ hoạt động cho phép tối đa là 100oC, trừ một số trường hợp đặc biệt cho phép đến 120oC.

ở một số vật liệu FRP loại mới, thành phần lớp chống ăn mòn có thể là nhựa nhiệt dẻo hoặc nhựa nhiệt rắn. Những loại vật liệu này chịu được nhiệt, chịu ăn mòn hóa học và chịu tác động va đập khá tốt, đồng thời chúng có tỉ trọng thấp nên nhẹ và dễ gia công, xử lý.

Một ưu điểm lớn của vật liệu chất dẻo gia cường bằng sợi thủy tinh là chi phí thấp hơn nhiều so với các vật liệu hợp kim. Chi phí lắp đặt FRP (giá thành + công) ở Bắc Mỹ năm 2008 là 100 - 150 USD/ ft2, trong khi đó chi phí đối với vật liệu thép hợp kim nhìn chung cao gấp 2-3 lần.

 Quá trình chống ăn mòn tại nhà máy sản xuất H3PO4

- Trước khi lập dự án xây dựng nhà máy sản xuất axit H3PO4 chúng ta phải biết được rằng công nghệ sản xuất lựa chọn là công nghệ gì: Dihydrate, hemihydtate, hemidihydrate...căn cứ vào các chế độ công nghệ, nhiệt độ, áp suất mà lựa chọn các vật liệu chống ăn mòn thích hợp để tiết kiệm chi phí đầu tư.

- Hiện nay công tất cả các nhà máy sản xuất H3PO4 trên thế giới đều sử dụng các vật liệu như: FRP, Cao su lưu hoá (B-5S...), nhựa HDPE, nhựa PVC... để thay thế cho các hợp kim đắt tiền như 904, 316L...Tuy nhiên việc sử dụng các vật liệu như thế nào trong mỗi thiết bị, công đoạn lại là một vấn đề khó khăn. Hiện nay với đội ngũ kỹ sư, công nhân lành nghề trong xây dựng và sửa chữa trực tiếp nhà máy H3PO4 của Tập đoàn hoá chất Việt Nam chúng tôi có thể khẳng định là đơn vị duy nhất tại Việt Nam có thể tiến hành chống ăn mòn đầy đủ các công đoạn, thiết bị của dây truyền sản xuất hoá chất H3PO4. Các công đoạn bao gồm: chống ăn mòn cho sản xuất axit sulfuric, sản xuất axit H3PO4, sản xuất DAP...

Vật liệu hiện công ty đang dùng để chống ăn mòn là: 904, 316L, 316, FRP, Faolit, HDPE, cao su, cao su lưu hoá.

Hãy liên hệ, chuyên gia chống ăn mòn của  Công ty Công nghệ Quốc tế HACC sẽ tư vấn và đưa ra các giải pháp chống ăn mòn tốt nhất cho công trình của bạn .

" Công ty HACC luôn luôn bên bạn "

Địa chỉ: 51A/161 Phương Lưu, Vạn Mỹ, Ngô Quyền, Hải Phòng.

Email: HACCQUOCTE@gmail.com

Website: chonganmonhoachat.com

Điện thoại: 02253.796389                 Fax: 02253.7963