硫酸磺化设备防腐蚀

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用硫酸或发烟硫酸磺化剂的磺化釜，常用的有两种：一种是搪瓷反应釜，另一种是铸铁磺化釜。

　　1、搪瓷反应釜

　　用98%硫酸作磺化剂，反应釜首选搪瓷釜，而非碳钢釜。因为在磺化反应过程中，磺酸基（-SO3H）被引进苯或茶环，同时生成水，随着磺化过程的进行，硫酸消耗量增大，釜内生成的水增多，硫酸被稀释，其浓度一致是变化的。碳钢对98%的硫酸是耐蚀的，但硫酸越来越稀，碳钢耐蚀能力下降。碳钢在硫酸中的腐蚀特性是：当硫酸浓度较小时，腐蚀速度随硫酸浓度增大而增加；当浓度为47%~50%时，其浮式速度达到最大值；当硫酸浓度再增大，由于发生钝化，腐蚀速度达到最大值；当硫酸浓度再增大，由于发生钝化，浮式速度逐渐降低。当硫酸浓度在70%~100%时，浮式速度很小。所以通常用碳钢容器贮存80%~98%的硫酸溶液，而磺化反应中硫酸浓度降低，磺化反应釜不能用碳钢的。

　　搪瓷反应釜的使用寿命，主要由搪瓷质量和安装使用决定。搪瓷质量已有国家标准，安装方法都有规范。搪瓷磺化釜如局部破损，目前尚无好的修补方法；如在气相部位，可用水玻璃耐酸胶泥修补，用钾水玻璃KP胶泥尾号，这种胶泥也可修补搅拌装置，但对于釜体局部搪瓷的修补效果不佳，因为釜体、夹套温度剧烈变化，往往由于修补胶泥与搪瓷膨胀系数不同或胶泥被浮式而有介质渗透，金属基体被浮式，而使修补胶泥脱落，总之寿命不长。一般，搪瓷有破损应送搪瓷厂重新加工。

　　2、铸铁磺化釜

　　在染料中间体生产实践中，用硫酸和发烟硫酸作磺化剂的磺化釜也广泛用铸铁制造。

　　铸铁在硫酸中，当硫酸浓度小于60%时，腐蚀速度很大；当浓度大于60%时，由于铸铁表面形成了不溶性的硫酸亚铁保护膜，因而使其耐蚀性提高。在浓度大于65%的硫酸中，铸铁是较适宜的结构材料。所以用硫酸作磺化剂的磺化釜，只要在生产过程中硫酸浓度不低于65%，是可以用铸铁制造的。

　　例如2-萘酚的生产中，磺化釜就是用铸铁制造的。2-萘酚的磺化釜具有油浴夹套；往釜中投入熔融萘，将温度调整到135℃，在搅拌下用1h加入浓度为98%的硫酸，加毕，将物料温度升至165℃，维持2.5h。该磺化釜容积2000L，铸铁釜壁厚为35mm。铸铁为HT20 40（现新号为HT200）灰口铸铁。在2-萘酚的生产中制造质量好的铸铁磺化釜使用寿命可达2年。

　　在H酸的生产中，磺化剂为浓硫酸和60%~65%浓度的发烟硫酸。磺化釜也为铸铁制造，被磺化的物料是萘、磺化温度最高为155℃。在磺化过程中由于加入浓度为65%的发烟硫酸，产生了大量的SO3，而SO3对铸铁设备腐蚀性增大，其主要是SO3与铸铁中的硅作用生成SiO2，SiO2体积较硅体积大，使铸铁出现裂缝。因此铸铁中硅含量控制在1.6%以下时为宜，如果超出1.6%，铸铁的耐蚀性降低。H酸生产中的磺化锅也是铸铁制造的，使用寿命1~2年。

　　铸铁磺化锅的使用寿命长短关键在于铸件的质量和铸铁的成分。若铸件的质量低劣，如铸件中含油非金属杂质，或铸件有空穴、砂眼、细孔等缺陷时，将降低设备的耐蚀性，使用寿命将缩短。

　　在铸件中增加某些成分，如合金元素镍和铬时，可提高其耐蚀性。在铸造时，应力求制得片状结构以代替粒状结构，因为片状结构的铸铁的密度大，耐浮式性高。铸铁中含碳量也影响其耐腐蚀性。因此，要控制铸铁中的游离碳含量不大于1.4%~1.6%。铸铁中硅含量增加到1.5%~1.6%或以上时，铸铁的耐蚀性降低。铸铁中锰的含量小于0.75%，可提高其耐腐蚀性。铸铁中含油磷和硫都会降低耐蚀性。一般推荐磺化锅用的铸铁成分如下：总碳量2.94%，游离碳量0.5%，硅1.56%，锰1.58%，磷0.1%，硫0.1%，铬0.14%，镍0.4%。目前，许多厂使用的磷化锅的HT2040（或新号HT200）普遍灰口铸铁化学成分大致如下：总碳量3%~3.6%，硅1.6%~2.4%，锰0.5%~10.%，磷≤0.3%，硫≤0.12%，生产单位为吉林化工机械厂。

　　磺化工序的其他设备如硫酸贮罐、发烟硫酸贮罐、高位罐、管道泵、阀门都可以用低碳锅制造，或采用碳钢材质的标准化器件。
文章来源：洛克斯石油论坛 洛克斯石油网