Химически стойкие неорганические материалы. Из
Неорганических материалов для изготовления аппаратуры сернокислотного производства применяют природные минералы и горные породы: гранит, андезит, бештаунит, кварцит, асбест, пирофиллит и др. По химическому составу это производные кремневых и поликремневых кислот и алюмосиликаты. Их кислотостойкость определяется содержанием в них кремнезема SiC^.
Отдельные детали, изготовленные из этих материалов (плитки, кирпичи, фасонные изделия), называются футе - ровочными материалами-, футеровочные материалы служат для защиты металла от действия на него серной кислоты. Процесс покрытия металла футеровочными материалами называют футеровкой. Футеровочные материалы получают также из расплавов диабаза и базальта (каменное литье).
Для связывания футеровочных деталей применяют кислотоупорный цемент или замазку. Кислотоупорный цемент готовят смешиванием жидкого стекла (водный раствор силиката натрия ЫагО-пБЮг) с измельченным андезитом, диабазом, кварцитом или другим силикатным наполнителем. Для ускорения схватывания цемента к нему добавляют кремнефторид натрия Na2SiF6.
Для улучшения контакта газа с орошающей жидкостью в сернокислотном производстве применяют насадки из керамики и фарфора. Из этих материалов изготовляют также кислотопроводы, фасонные детали, краны, насосы и другие аппараты.
Химическую стойкость силикатных материалов (бетон, керамика, диабаз) определяют визуально (путем осмотра). Она может характеризоваться как уменьшением, так и увеличением массы. Материалы считаются стойкими, если изменение их массы при длительном испытании составляет 4—6%, а прочность понижается не более чем на 25%.
Эмалевые покрытия устойчивы по отношению к растворам серной кислоты любой концентрации, вплоть до температуры кипения, а также к агрессивным газовым средам.
Химически стойкие органические материалы. Это в
Большинстве случаев синтетические полимерные вещества. Они обладают рядом достоинств по сравнению с неорганическими материалами: легко обрабатываются, штампуются, склеиваются, имеют меньшую плотность.
Однако многие из них можно применять только при сравнительно невысокой температуре (не более 100°С). Из химически стойких органических материалов широко известны фаолит, винипласт, полиизобутилен, полиэтилен, антегмит. Хорошая теплопроводность и высокая химическая стойкость антегмита позволяют применять его для изготовления холодильников.
Фаолит представляет собой кислотоупорную пластмассу на основе феноло-формальдегидной смолы, содержащую наполнитель (асбест, графит, песок). Стойкость фаолита по отношению к серной кислоте зависит от температуры. Для кислоты с концентрацией H2S04 95% максимально допустимая температура 60° С.
Винипласт получают из поливннилхлорида. Его можно применять в сернокислой среде, содержащей до 80% H2SO4, при температуре не более 60° С.
Полиизобутилен — каучукоподобный полимер. Он устойчив к действию 96%-ной серной кислоты при температуре до 20° С, при 80%-ной кислоте допустима температура 60° С.
Из фаолита изготовляют сборники кислоты, центробежные насосы, запорные приспособления, трубы. Из винипласта — плиты, трубы, фасонные изделия, вентили п г. д. Из полиизобутилена — листы для защиты аппаратов, шланги для антикоррозионного покрытия труб, прокладочные материалы для фланцев.
В последнее время значительно расширилось применение полиэтилена, из него делают трубы для транспортирования кислоты с концентрацией H2S04 до 70% при температуре не более 80° С.
К другим органическим материалам, применяемым для изготовления или покрытия сернокислотной аппаратуры, относятся резина, графит и в некоторых случаях особые сорта дерева.
Среди органических материалов особо следует отметить полимер фторопласт-4 (политетрафторэтилен). Он очень стоек по отношению к кислотам всевозможных концентраций при высоких температурах, легко обрабатывается (как, впрочем, и многие органические материалы в отличие от неорганических). Фторопласт-4 применяют для изготовления прокладок, сальников, клапанов, труб н т. п. Недостатками его являются хладотекучесть (ползучесть при комнатной температуре) и сравнительно невысокая механическая прочность.
Данные о химической стойкости некоторых неметаллических материалов в производстве серной кислоты приведены в табл. 4.
