Защитные покрытия и тепловая изоляция реакторов

Существует несколько способов защиты внутренней поверхно­сти корпуса реактора от воздействия химически агрессивной сре­ды. Наиболее распространенным можно считать нанесение на внут­реннюю поверхность корпуса защитного слоя.

Эмалирование. Для защиты корпуса реакторов используют эмали­рование — покрытие слоем эмали, которая устойчива к воздействию различных кислот и растворов минеральных солей. Эмаль получают сплавлением кварцевого песка и других материалов с плавнями (бура, поташ, селитра). Эмаль плохо выдерживает механические нагрузки, удары и резкие колебания температуры. В слое эмали образуются тре­щины, куда проникает агрессивная среда, защитный слой быстро разрушается и корпус корродирует.

Гуммирование. Процесс обкладки внутренней поверхности ре­актора сырой резиной с последующей вулканизацией называют гуммированием. В состав резины могут входить компоненты на основе дивинилстирольных, дивиниловых и изопреновых каучу- ков, стойких к воздействию кислот и щелочей. Нанесение резины позволяет гасить возможные вибрации корпусных элементов. Од­нако эффективным такое покрытие можно считать при темпера­туре, не превышающей 60 °С.

Обкладка полимерными материалами. Листовые материалы, вы­полненные из полимеров (на основе полиизобутилена, бутилкау-

чука, эбонита и др.) обладают высокой химической стойкостью слабо подвержены тепловому и кислородному старению, отлича­ются высокой водостойкостью и газонепроницаемостью.

Защитные пластмассовые покрытия. Пластмассовые покрытия на основе винипласта, полиэтилена и полипропилена наносят в виде тонких слоев толщиной до 1 мм.

Лакокрасочные покрытия. Такие покрытия способны противо­стоять воздействию кислот, щелочей, кислых паров и газов при рабочей температуре, не превышающей 200 °С.

Напыление слоя металла. Защищаемая поверхность может быть покрыта тонким слоем металла (например, алюминием или крем­нием). Металлические покрытия наносят при высокой температу­ре. Их используют при наличии в реакционном объеме растворов, содержащих серную кислоту.

Футеровка. Поверхность корпуса, защищенная облицовочным силикатным материалом, способна противостоять химической коррозии реакционной среды. Высокая механическая прочность футеровочного материала позволяет защитить корпус реактора от воздействия твердых частиц катализатора, находящихся в реакто­ре. В качестве такого материала используют кислотоупорный кир­пич, графитовые, фарфоровые или керамические плитки, торк­рет-бетон и др. Плитки укладывают на предварительно промазан­ную поверхность металла.

На практике покрытие часто выполняют из двух слоев — изо­ляционного и покровного. Изоляционный слой обладает низким коэффициентом теплопроводности, а покровный — высокой теп­лопроводностью и большой прочностью, благодаря чему он пре­пятствует разрушению изоляционного слоя. Покровный слой мо­жет быть выполнен из цементной штукатурки или листового ма­териала (тонколистовая коррозионно-стойкая сталь, листовой алю­миний и др.).

Защитить химическое оборудование от коррозии можно с по­мощью специальных веществ — ингибиторов (замедлителей) кор­розии. Они вводятся в небольшом количестве (до 1 %) в коррози­онную среду и значительно уменьшают скорость коррозии. Одна­ко данный способ снижает чистоту получаемого продукта.

Тепловая изоляция реакторов. Многие химические реакции про­текают при температурах, отличающихся от температуры окружа­ющей среды. В этой связи возникает задача снижения тепловых по­терь. Кроме этого при эксплуатации реакторов необходимо обеспе­чить нормальные условия их обслуживания рабочим персоналом. С этой целью поверхность реакторов и трубопроводов покрывают слоем тепловой изоляции.

К материалам, из которых изготавливается тепловая изоляция, предъявляется ряд требований: низкий коэффициент теплопровод­ности, небольшая плотность, малая гигроскопичность, стойкость

к высокой температуре и ее колебаниям, химическая стойкость, достаточная механическая прочность.

Теплоизоляционные материалы по природе их происхож­дения подразделяют на минеральные (на основе асбеста, керам­зита, полученные из расплавов шлаков, горных пород и др.) и органические (полученные из волокнистого сырья с добавлением органических клеев).

По предельным температурам применения теплоизо­ляционные материалы делят на три класса: низкотемпературные (до 150 °С — торфоплиты, строительный войлок и др.); среднетемпера­турные (до 450 °С — асбозурит, стекловата и др.); высокотемператур­ные (выше 450 °С — шлаковата, асботермит, асбест и др.).

Существуют различные способы монтажа тепловой изоляции на поверхности реактора или трубопровода. Порошкообразные мастичные материалы предварительно замешивают с водой до получения однородной пастообразной массы и наносят на кар­кас, устанавливаемый на корпусе.

Засыпной способ предусматривает засыпку изоляционного ма­териала в каркасный кожух. Оберточный способ заключается в обертывании поверхности реактора мастичным материалом.

Мастично-формовочный способ предусматривает укладку изо­ляционных плит, кирпичей на подмазочный слой мастики.

На практике при проведении высокотемпературных процессов возникает потребность в установке многослойной изоляции. При этом один слой должен выдерживать высокие температуры и иметь невысокие теплоизоляционные характеристики, а второй — об­ладать хорошими теплоизоляционными свойствами. Для повыше­ния поверхностной прочности отделки изоляционного слоя на него наносят защитный слой асбоцементной штукатурки, в состав ко­торой входят цемент, асбест и диатомит.

Контрольные вопросы

1.По каким признакам классифицируют химические реакторы?

2.В чем состоит особенность каталитических процессов? Какие требо­вания предъявляют к катализаторам?

3.Каковы особенности конструкций реакторов для проведения ката­литических процессов?

4.Перечислите известные вам типы фланцевых соединений.

5.Какие материалы используют в качестве прокладок во фланцевых соединениях?

6.Назовите способы защиты корпусов реакторов от воздействия хи­мически агрессивной среды.

7.По каким признакам классифицируют теплоизоляционные матери­алы?

8.Расскажите о способах крепления тепловой изоляции к корпусу реактора.