[发明专利]新型耐酸防渗弹性隔离材料、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种新型耐酸防渗弹性隔离材料、制备方法及应用。所述材料包括耐酸防渗层和设在其上的隔离层，其中，所述耐酸防渗层采用乙烯基聚合物制备而成；所述隔离层采用橡胶弹性体制备而成。本发明新型耐酸防渗弹性隔离材料既可以起到隔离酸性物质防止其渗透的作用，又可以应对因温差效应引起的结构热胀冷缩变形。该材料通过聚合物压注橡胶成型工艺得到，使得层合界面致密紧固。该材料应用于塔衬里结构中可以防止硫酸渗透，可避免耐酸砖开裂时硫酸与壳体接触造成腐蚀，且可避免塔衬里结构因温差而变形进而产生内应力导致防腐蚀层损坏的问题。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，特别是涉及一种新型耐酸防渗弹性隔离材料、制备方法及应用。

背景技术

在硫酸生产中，干燥塔和吸收塔是整个工艺流程的主要设备，气体的干燥、三氧化硫气体的吸收并产出硫酸依次在两种塔内完成。这两种塔的操作条件较为苛刻，一般液相为93～98.5％硫酸，温度在60～110℃；气相为二氧化硫和三氧化硫的混合烟气，温度90～180℃。因此，对塔设备的防腐蚀要求较高，其防腐性能的好坏已经成为制约硫酸生产的重要因素。为了防止酸对钢壳体的腐蚀，在干吸塔(即干燥塔和吸收塔)设计过程中通常会增加衬里结构，从塔里向外依次为耐酸砖、胶泥层、隔离层和钢壳体。

国内传统的硫酸干吸塔设计中，选用石棉板作衬里隔离层，厚度为3～5mm，施工时，先用稀水玻璃胶泥将其贴于钢壳体内壁，然后再砌筑耐酸砖，并用耐酸胶泥填满砌体与石棉板之间的空隙。现在由于职业健康需求，石棉板已经逐步被纤维毡所取代。

美国开发出一种沥青胶泥加氟塑料薄膜的复合膜层。塔壁膜层通常是在3mm厚的沥青胶泥上敷搭接0.13mm厚的氟碳塑料薄膜，底部的胶泥通常厚1.5mm，并以0.25mm厚的氟碳塑料搭接。为保证膜层的使用效果，设计中在塔体重要部位采取了一些特殊处理措施，如在高温气体进口处，用隔热能力十倍于耐酸砖的泡沫硼硅酸盐玻璃块材取代耐酸砖，以保证胶泥和氟碳塑料膜层的温度。在应力集中的塔底采用碟形钢底或在底部砖砌体中采取消除应力的接头，有效避免了胶泥和耐酸砖不可恢复的膨胀等因素带来的砖砌体鼓起、损坏而使膜层变形或过热损坏。

除此之外，国外设计或引进的制酸装置中，选用聚异丁烯橡胶作为干吸塔的衬里隔离层，厚度为3～5mm，橡胶板间靠熔焊构成隔离整体。

上述现有技术中存在如下问题：

干燥塔、吸收塔与硫酸接触部分通常采用水玻璃胶泥衬耐酸瓷砖防腐，在使用过程中，发现衬里损坏周期短，主要是塔下部因腐蚀造成设备穿孔而泄漏，在检修过程中发现，砖板破裂、掉砖、砖板与胶泥处开裂等现象，为了改进上述缺陷，现在工业上广泛采用钾水玻璃(KPI)胶泥衬砌耐酸瓷砖作为防腐衬里。采用KPI胶泥衬砌耐酸瓷砖作为防腐衬里，石棉板和纤维毡作为隔离层，虽然都可以抵抗浓硫酸的腐蚀，但是由于其本身致密性差，对浓硫酸起不到防渗的效果，一旦瓷砖和石棉板/纤维毡之间出现空隙，浓硫酸会很快和钢壳体直接接触，对设备外壳造成腐蚀，温度较高时，腐蚀加剧，会出现硫酸泄漏现象，这就对砌筑施工提出了很高的要求，增大了耐酸衬里的砌筑难度。而且，采用KPI胶泥衬砌耐酸瓷砖作为防腐衬里，虽然可提高胶泥本身的粘结强度和热膨胀量，但是，由于钢壳体的设计和制造、KPI材料本身、施工水平、环境因素及外力影响等等原因，胶泥(或耐酸瓷砖)产生裂缝这一问题并没有得到根本性解决。硫酸渗透过裂缝后，会对塔设备钢壳体造成腐蚀，导致漏酸等危险事故的发生。

选用沥青胶泥加氟塑料薄膜作为防腐衬里，对使用温度的要求也非常严格，沥青胶泥表面温度需低于65℃，这对于硫酸生产中的吸收塔并不适用。

选用聚异丁烯橡胶作为衬里隔离层，只适用于低于80℃的操作温度。

可见，现有技术塔衬里结构中材料的耐腐蚀、防渗透、防变形等性能均有待提高。

发明内容