Причины разрушения эмали в эмалированных реакторах

Физические свойства эмалевого покрытия эмалированных реакторов определяют его хрупкость и низкую ударопрочность. В случае неправильной эксплуатации возможны локальные разрушения эмали. При обнаружении дефектов эмали не следует паниковать, необходимо немедленно остановить работу реактора и провести ремонт. Это можно сравнить с царапинами на кузове нового автомобиля – неприятно, но исправимо.

Пример разрушения эмали в реакторе

На одном химическом заводе, где по технологическим требованиям используется большое количество эмалированных реакторов и трубопроводов, произошёл случай массового разрушения эмали. В нормальном режиме эксплуатации работал эмалированный реактор объёмом 2000 литров с электрическим подогревом. В рубашке реактора использовалось термальное масло при температуре около 250°C, а внутри реактора в качестве реакционной среды применялась серная кислота концентрацией 75%, с рабочей температурой около 180°C. Однако в последнее время на этом реакторе регулярно наблюдались масштабные разрушения эмали.

Специалисты, осмотревшие оборудование на месте, выявили, что время между загрузками различных партий сырья было слишком коротким. После слива первой партии температура стенок реактора оставалась высокой, а последующая загрузка 75%-ной серной кислоты, имеющей температуру около 70°C, приводила к резкому перепаду температур. Анализ показал, что причиной разрушения эмали стал тепловой удар.

Анализ разрушения эмали и рекомендации по устранению

В данном случае температура термального масла в рубашке реактора составляет 250°C, а температура стенок реактора после слива первой партии – выше 180°C. Предел термоустойчивости эмали к резким перепадам температур составляет 110°C. Несмотря на предварительный подогрев серной кислоты до 70°C, разница температур между стенками реактора и реакционной средой превышала 110°C, что и вызвало разрушение эмали.

Рекомендуемые меры:

l  Увеличить временной интервал между загрузками партий сырья.

l  Повысить температуру предварительного подогрева серной кислоты. При соблюдении этих рекомендаций разрушение эмали можно предотвратить.

Основные причины разрушения эмали

1. В процессе эксплуатации разрушение эмали приводит к нарушению нормальной работы реактора, что отрицательно сказывается на производственном процессе и вызывает финансовые потери.

2. Разрушение эмали означает повреждение основного защитного слоя реактора. Это делает его уязвимым для химической коррозии.

3. Одна из основных причин разрушения – резкие температурные перепады. При неравномерном нагреве и охлаждении эмаль подвергается сильному термическому расширению и сжатию, что приводит к её растрескиванию. Этот процесс можно контролировать и предотвращать.

4. Вторая причина – дефекты эмали, возникающие на этапе её обжига, например, явление отслаивания (шелушения) эмали. Это связано с качеством металлической основы, составом и равномерностью эмали, а также параметрами технологического процесса, такими как продолжительность травления, температура и время обжига. Главным виновником в этом процессе является водород.

5. Во время обжига металлическая основа находится в аустенитном состоянии, в котором металл легко поглощает водород. По мере охлаждения структура металла изменяется, переходя в ферритное состояние, в котором способность к растворению водорода снижается. Водород, ранее растворённый в металле, начинает выделяться, но из-за слоя эмали он скапливается между металлом и эмалью, создавая внутреннее давление. Со временем это давление увеличивается, а при достижении критического уровня даже небольшие механические воздействия могут вызвать мгновенный выброс водорода, что проявляется как разрушение эмали.