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氯气吸收塔的腐蚀与防护

文档作者：吴天培文档来源：金川集团有限公司精炼厂		点击数：	更新时间： 2022年12月10日
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· 42· 中国有色冶金 A卷生产实践篇·设备及自动化
氯气吸收塔的腐蚀与防护
吴天培措德锶
(金川集团有限公司精炼厂，甘肃金昌737100)
[摘要] 介绍了氯气吸收塔的选材、防腐措施及效果。
【关键词】湿氯气；吸收塔；防腐；选材
【中图分类号] TQ050．9 【文献标识码】B [文章编号】1672—6103(2011)01—0042—02
甘肃金川公司是我国最大的镍钴生产基地和铂
族金属提炼中心，在镍、钴、贵金属冶金生产过程中
均有大量的含氯废气产生，氯气为有毒物质，必须采
用有效的工艺装置进行处理。本文介绍了企业氯气
吸收塔的防腐实践。
1 余氯吸收工艺
镍、钴、贵金属湿法冶金生产过程中产生的含氯
废气经主管输送，进人余氯吸收装置，余氯吸收装置
的核心是一级或多级氯气吸收塔，其主要由储液段、
喷淋吸收段等组成。配制好的碱液用泵从储槽打入
吸收塔顶，均匀向下喷淋，温度约为40—9O℃的含
氯废气从吸收塔下部进人，经过吸收塔内填料的孔
洞与逆向流动的碱液充分接触，氯气被碱液吸收，吸
收净化后符合环保标准的尾气从塔顶排出。余氯吸
收工艺流程如图1所示。
图1 三级氯气吸收工艺流程图
碱液吸收是最常用的处理含氯废气的方法，并
且氢氧化钠碱液吸收处理效果好，吸收废氯气的效
率高，吸收速度快，设备和工艺流程简单，在工业上
[作者简介】吴培德(1974一)，男，甘肃金昌人，工程师，长期从事镍、
铜、钴、贵金属湿法冶金防腐工作。
【收稿El期】2010—07—15 [修订日期】2010—08-04
应用广泛⋯，其基本原理为 ：
2NaOH+C1z=NaCIO~NaCI+H O+Q (1)
金川公司含氯废气碱吸收法净化处理的工艺指
标见表1。吸收后的尾气高空排放，符合国家排放
标准要求。
表1 碱吸收法含氯废气净化处理工艺指标
净化前气体含氯／g’In 净化后气体含氯停‘m 净化效率／％
实际生产中，为了便于操作，氯气吸收塔岗位职
工定时采用pH试纸测试吸收液的碱性，吸收液的碱
性低于规定值时，停止吸收操作，排出储液槽中吸收
液，加入新的碱液后再开始循环吸收作业，确保吸收
效果。
值得一提的是，金川公司镍电解车间采用制备
碳酸镍的废液取代碱液吸收氯气，显著降低了含氯
废气的处理费用。 ．
2 吸收塔的运行工况和腐蚀状况
2．1 吸收塔的运行工况
镍、钴、贵金属冶金过程中产生的余氯废气带有
大量的水蒸气 ，废气在吸收塔内与碱液发生剧烈的
放热反应，产生大量的热，致使塔内温度迅速升高，
由于有水蒸气存在，氯气发生水解生成盐酸和次氯
酸，次氯酸可分解出活性氧，其腐蚀性非常强 。
另外，吸收塔余氯吸收过程中，还同时存在4O～
9O cC碱液的腐蚀、带有水蒸气的氯气腐蚀、碱液循
2011年2月第1期 吴培德：氯气吸收塔的腐蚀与防护 ·43·
环泵振动引起的疲劳腐蚀等。
2．2 吸收塔的腐蚀状况
公司余氯吸收塔先后采用过PP塑料、硬PVC塑
料加工制作，其热变形明显。塑料的导热系数很小，
约为金属的1／6000～1／50，在荷载的长期作用下易产
生蠕变，随着时间的延续变形增大，而且温度愈高，
变形增大愈快，在80—90 oC，PP塑料、硬PVC塑料吸
收塔储液段变形非常明显。而为了增加焊接性能，
焊缝部位焊条采用与母材成分不同的材质，其耐腐
蚀性能低于母材，故焊缝部位首先被腐蚀，出现渗
漏，老化开裂。
PP塑料、硬PVC塑料制作的吸收塔，在高温强
腐蚀介质作用下，分子结构产生递变，增塑剂等组分
挥发，化合键产生断裂，出现机械性能变坏，发生硬
脆、破坏等现象。实践证明，温度越高，这种老化开
裂越显著。
因此，要防止和减轻吸收塔的腐蚀，应采用正确
有效的防腐蚀材料并进行合理设计，同时保证施工
质量。
3 吸收塔的设计及加工制作
公司余氯吸收塔有两种结构：一种为吸收塔、储
液槽分离型，吸收塔只具有喷淋吸收功能；另一种为
只有吸收塔、无储液槽型，吸收塔上段喷淋吸收，直
接在下段存装碱液，吸收塔具有存储碱液和喷淋吸
收双重功能。喷淋吸收段腐蚀程度较小，腐蚀破坏
主要发生在储液槽(段)，从而导致吸收塔的腐蚀报
废。因此，吸收塔的防腐首先是设计合理，塔、槽分
离设计可显著提高吸收塔的使用寿命；其次是吸收
塔储液槽(段)采用有效的防腐蚀材料进行防护。多
年来，公司余氯吸收塔喷淋吸收段多采用硬PVC塑
料加工，储液槽(段)主要采用以下几种防腐材料加
工制作。
3．1 PP塑料加工制作
PP塑料f聚丙烯)制作吸收塔最大的优点是具有
相对较高的使用温度，但PP塑料易发生成型破裂，
成型收缩率1．O％～2．5％，收缩范围及收缩值大，易产
生缩孔、凹痕、变形，低温时变脆，易老化。2005年，
公司某车间采用了大型PP塑料氯气吸收塔，该吸收
塔储液箱刚性不足、易变形，且桶体及储液箱焊接性
能差、焊缝部位频繁腐蚀开裂，其板材内存在大量蜂
窝状组织，检修困难，检修加固后，仅运行了两年左
右就彻底腐蚀开裂报废。
3．2 硬PVC塑料制作+玻璃钢复合
公司原余氯吸收塔大多为硬PVC塑料制作+玻
璃钢复合。硬聚氯乙烯塑料突出的特点是不仅具有
良好的耐腐蚀性能，而且机械强度较高，成型性好，
易于加工，可以通过机械加工、热成型、焊接等方法
制成各种化工设备。但硬聚氯乙烯塑料的热变形温
度只有73．0 cc ，制作余氯吸收塔时，也必须采用玻
璃钢增强提高其耐热性能，否则易发生渗漏，检修维
护频繁。采用硬PVC塑料制作+玻璃钢复合的吸收
塔，塔、槽分离型的可以运行2年左右，无储液槽型
的运行寿命不足1年。金川公司在硬PVC塑料+玻
璃钢复合吸收塔的加工制作上，具有成熟的工艺和
完备的设备，制作成本低，一套 1 200mmx5OOOmm
x3Omm的吸收塔加T成本4万余元。
3．3 钢复合衬里
针对硬PVC塑料制作+玻璃钢复合吸收塔检修
维护频繁的不足，做好吸收塔的塔、槽分离设计，加
强重点腐蚀部位的防腐选材。对吸收塔腐蚀最严重
的储液槽，首先选取金属材料碳钢加工，然后在碳钢
吸收塔储液槽内壁衬橡胶板作为抗渗层，在此基础
上，用耐碱耐氯气的标准型环氧乙烯基酯树脂胶泥
砌耐酸耐温陶砖，充分发挥碳钢金属材料强度高，橡
胶衬板抗渗性好，标准型环氧乙烯基酯树脂胶泥耐
强碱和次氯酸腐蚀性强，耐酸耐温陶砖防腐、防冲刷
和隔热的作用。公司某车间净化工段吸收塔采用上
述防腐方法施工，取得了较好的效果，显著降低了吸
收塔运行中的检修次数，吸收塔正常使用寿命在3
年以上。目前该方法已推广到铜渣等工段余氯吸收
塔的防腐中，其优化了氯气吸收塔的施工方法，降低
了维修成本，实现了设备长周期可靠运行，效果较好。
3．4 钛材制作
钛本身是活泼金属，但在常温下能生成保护性
很强的氧化膜，因而具有优良的耐腐蚀性能，尤其是
耐湿氯、氯水的能力极强，且可用温度高(350 oC以
下)，使用寿命长。钛在浓度小于50％的氢氧化钠
溶液中较为稳定，但在温度和浓度升高的情况下，腐
蚀会增大p 。但钛材不能用于处理干燥的氯气，氯
气含水量必须大于0．5％。可根据余氯吸收现场实
际条件，尝试采用钛材加工制作整体氯气吸收塔，虽
然造价高，但可以彻底解决余氯吸收塔易腐蚀破坏
的难题。 (下转第48页)
· 48· q- 固有色冶金 A卷生产实践篇·设备及自动化
裂纹经历了几次大的扩展过程，并且扩展方向有所
改变。以上分析表明吊耳断裂与冲击载荷关系密
切。
5 结论
通过分析可知，该铜锍包的设计符合材料强度
要求，此次吊耳失效主要是频繁碰撞造成的。铜锍
包长期在冲击载荷的作用下，杯体嘴部塑性变形不
断累积，形成凹坑状形变，应力波的传递使吊耳产生
疲劳破坏，故这种碰撞中存在着极大的安全隐患。
因此，应加强对铜锍包的管理，避免碰撞等违规操作
的发生，加大监管力度，经常采用无损检测的办法 -
检验铜锍包吊耳的状况，确保铜锍包安全运行。
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FEM analysis of the copper matte ladle lug breaking
HU Guo-dong，HU Ying-jie，CHANG Chun-mei，ZHAO Yun-hao，
ZHU Zi—ping，HUANG Zhen，QIAO Zheng—WU
Abstract：The reason of the copper matte ladle lug breaking Was analyzed based on the methods of the analytical
analysis，static finite element calculation，dynamic finite element simulation and fracture morphology．It was
found out that the frequent impacting is the primary reason for the copper matte ladle lug breaking．The improvement
suggestion of copper ladle management and right operation is proposed．
Key words：copper matte ladle；lifting lug；breaking；stress analysis；computer aided engineering； finite element
method；impacting
(上接第43页)
4’结语
(1)优化吸收塔的设计，实现塔、槽分离，采用有
效的防腐材料对吸收塔储液槽(段)进行防护，可延
长吸收塔的寿命，确保其正常运行。
(2)硬PVC塑料+玻璃钢复合加工的吸收塔，具
有优异的耐腐蚀性能，其制造技术成熟，性价比合
理，但维修频繁。
(3)探索碳钢吸收塔内壁衬橡胶板+标准乙烯
基酯树脂胶泥砌陶砖及钛材制作等方法，使氯气吸
收塔更适应生产实际，造价合理，容易维护，寿命长。
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Corrosion and protection of chlorine absorber
wu Pei—de
Abstract：This paper introduced the selection of corrosion resistant materials of chlorine absorbers，the anti—corrosion
measures and its effect．
Key words：wet chlorine；absorber；anti——corrosion；materials selection

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