Керамични материали
.Разглежданите материали включват киселиноустойчив емайл, каменно-керамични изделия, порцелан.
и други, за да му придадат специални свойства.
В минерални и органични киселини устойчивостта на киселинноустойчивите емайли е висока. Обикновените киселинноустойчиви емайли са устойчиви на горещи алкални разтвори с концентрация до 5%. Специалните киселинноустойчиви емайли могат да се използват както в киселини, така и в кипящи разтвори на основи с концентрация до 10% и въглеродни основи с концентрация до 40%. Продуктите с емайлово покритие работят в течна среда до 200 °C, а в газообразна среда до 600-700 °C. За специални емайли тези цифри са съответно равни на 250 ° C и 1000 ° C. Устойчивостта на замръзване на стоманено емайлирано оборудване достига -70 °C, а чугунът - не по-малко от -30 °C.
Основната причина за повредата на емайлираните устройства е разликата в коефициентите на топлинно разширение на метала и емайла, което води до високи вътрешни напрежения и напукване. За емайлиране се използват стомани, съдържащи не повече от 0,1% С.
Емайлираното оборудване се използва в химическата промишленост в процесите на хлориране и нитриране, в производството на експлозиви и синтетичен каучук, различни органични, фармацевтични и хранителни продукти. С киселиноустойчив емайл се покриват резервоари, реактори, вакуум апарати, автоклави, дестилационни и дестилационни колони, топлообменници и др.
(Таблица 8.1).
е 0,00021 mm/година. Тръбите със стъклоемайлово покритие имат висока механична якост, устойчиви са на удари, вибрации и огъване. Такива тръби могат да бъдат челно заварени.
Използването на тръби от фибростъкло за транспортиране на нефт е много обещаващо предвид тяхната 100% устойчивост на корозия.издръжливост. Започвайки от 1993 г., зоните за събиране на нефт и газ в северните находища бяха оборудвани с вносни тръби от фибростъкло. Няма корозионни усложнения по време на експлоатацията на тръби от фибростъкло. Широкото въвеждане на тръби от фибростъкло забавя тяхната цена. Вносните тръби са около 4-5 пъти (на 1 км) по-скъпи от стоманените. През втората половина на 90-те години в България се налага производството на стъклопластови тръби. В същото време местните продукти са по-евтини. Разликата в цената при стоманените тръби е приблизително 2-2,5 пъти.
Керамичните киселинноустойчиви материали се разделят на плътни и порести.
Плътната киселинноустойчива керамика се характеризира с ниска водопоглъщаемост, еднородност и фина зърнистост. Порестата керамика се характеризира с порьозност и висока абсорбция на влага. Съставът на керамичните продукти е представен в табл. 8.2.
Керамичните продукти трябва да имат висока твърдост, за да издържат на механични натоварвания, максимална плътност, ниска порьозност, добра термична стабилност, ниска топлопроводимост.
Продуктите от плътна керамика имат висока киселинна устойчивост в минерални киселини, с изключение на флуороводородна и
фосфорна киселина и някои видове керамика - в алкални разтвори с ниска и средна концентрация. Недостатъкът на керамичните продукти е тяхната крехкост и чувствителност към резки температурни промени. Следователно, по време на работа на такива продукти, е необходимо температурата да се променя постепенно, не повече от 2-3 ° C на минута.
Керамичните части и устройства не издържат на удари, удари, огъвания и др. От керамиката се правят облицовки, тръбопроводи, части от реактори, хладилници, абсорбери и др.
Помислете за пример за антикорозионна защитазащита на основното оборудване с киселинноустойчиви тухли и въглищни блокове при производството на екстракция на фосфорна киселина по метода на сярната киселина. Процесът се описва с уравнението:
сярата и фосфорът са в разтвор
киселина, а в утайката - калциев сулфат и неразградената част от минерала, която се нарича фосфогипс. Температурата в екстракторите е 70-75 ° C. Високата агресивност на горещите киселинни разтвори изисква специална антикорозионна защита на оборудването.
Стоманените тела на екстракторите (фиг. 8.3) са облицовани с киселинноустойчиви тухли, въглища и графитни блокове по полиизобутиленовия подслой. По време на работа повърхността на облицовката е покрита с тънък слой гипс, който я предпазва от абразия.
Облицовката на спрей-уловителя, която е подложена на механични и корозивни въздействия, се извършва с въглищни блокове по протежение на гумения подслой върху шпакловка арзамит-4 (фиг. 8.4). Пръскоуловител след година и половина експлоатация
при условия на излагане на спрейове от флуоросилициева и фосфорна киселина при 65 ° C беше в добро състояние.
Порцеланът е финозърнест материал, непроницаем за вода и газове. Вземете го при температура на изпичане 1300-1450 ° C. Порцеланът е устойчив на киселини, не се разрушава от флуороводородна киселина, твърд, устойчив на износване, има високи якостни свойства и устойчивост на топлина, издържа на резки температурни колебания (20–1000 ° C) и има ниска порьозност. Оборудването, изработено от порцелан, издържа на топлина на открит огън.
Порцеланът се използва за производството на устройства във фармацевтичната, хранително-вкусовата и парфюмерийната промишленост, т.е. в тези области, където се изисква специална чистота на продуктите. В химическата промишленост от него се правят малки устройства.контейнери, вакуумни апарати, филтри, тигели, купи и др. Използва се и за облицовка на метални апарати и топки за топкови мелници.
Порестата керамика се използва за производството на огнеупорни материали и отделни изделия. Огнеупорната керамика трябва да издържа на високи температури, да не се деформира или да се разрушава от резки промени в температурата.
Има няколко групи огнеупори: динас (киселинни), полукиселинни, шамотни, талкови и др. Те се различават по химичен състав и са предназначени да работят в определени среди. Огнеупорите се използват главно като облицовка и строителен материал за апарати и пещи, работещи при високи температури.
Продуктите от пореста керамика се използват при производството на филтърни елементи и диафрагми за електролитни вани. От пореста керамика се произвеждат филтърни плочки, порести плочки, филтри за кислородни инсталации. Използват се в каталитични процеси в крайните етапи на финото пречистване на газа.
Филтърните преси използват порести керамични плочи за филтриране на суспензии.
В електрохимическата промишленост порестата керамика се използва за направата на диафрагми за електролизери.