工业原料生产腐蚀与材质的选用Word下载.docx

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接触法：

接触法生产硫酸的原理是将原料硫或硫矿石焚烧，产生的二氧化硫气体在与催化剂（五氧化二矾或铂）接触之下，与空气中的氧反应转化成三氧化硫，再用浓硫酸吸收，直接制成三氧化硫，再用浓硫酸吸收直接得到98%以上的浓硫酸和发烟硫酸。

2：

铅室法：

铅室法在反应机制、生产流程和设备，以及产品的规格方面都和接触法截然不同，唯一共同处是硫铁矿或硫燃烧生成二氧化硫的焚烧设备，二氧化硫转化成三氧化硫不是利用五氧化二矾或铂固体触媒，而是用一氧化氮和二氧化氮混合气体触媒，生成的产品硫酸浓度为60-70%，如需要制浓硫酸，还需要经过浓缩。

材料论述；

普通钢铁大量用于80-100%的硫酸，温度可以达到60-80°

C，钢铁在这一浓度和温度范围的硫酸中，表面能产生保护性的硫酸铁膜层，铸铁不适用于超过100%的发烟硫酸，碳钢不适合100%-102%的硫酸，超过102%后又适用，温度限度约为60°

C，稀硫酸对钢铁的腐蚀性很大，当酸浓度为47%时候，腐蚀率达到最高值，当酸浓度大于65%时，钢铁的腐蚀率显著下降，但是在65-80%这一段浓度范围内，最好还是不要使用钢铁，以用铅或其他耐稀酸材料更为安全。

钢和铸铁不适于高速流动的硫酸，因为表面保护膜可能被破坏，所以泵和阀一般都用高硅铸铁和高合金不锈钢来做。

但高级耐酸钢一般价格太高，很多场合采用采用铸铁或碳钢输送浓硫酸。

用于稀硫酸时候内部需衬耐酸橡胶或塑料。

高硅铁适合于一切浓度和温度的硫酸，高镍铸铁适用于中等温度以下极稀（<

10%）的不冲气和非氧化性的硫酸盐，增高温度、流速和空气含量的时候，会使腐蚀增大。

不锈钢：

普通不锈钢对硫酸的耐腐蚀性能不好，加之价格较高，所以用途有限，铬镍不锈钢可以使用于常温下5%以下的稀硫酸和90%以上的浓硫酸，，含钼的的铬镍不锈钢耐腐蚀性能比较好但使用温度也不宜超过50-70度，对于中等浓度的硫酸和发烟酸，所有的铬镍不锈钢腐蚀都很大，不适用，所有的铬钢对一切浓度的不充气的硫酸都不适用。

高合金不锈钢（20合金）对室温下一切浓度的硫酸和发烟硫酸都有良好的耐腐蚀性能，温度升高，腐蚀率也升高，对于浓度为10%以下的沸酸，75-95%、50-80°

C的酸，95-100%，80-100°

C的酸，都有良好的耐腐蚀性能。

碳和石墨，能耐96%以下各种浓度的硫酸。

塑料：

多数塑料只能耐约70%浓度以下的硫酸，也不耐高温，少数品种，如氟塑料可以耐高温和高浓度的硫酸。

酚醛塑料：

以石墨或石棉为填料的塑料能耐中等浓度和中等温度的硫酸，大致适用范围为：

浓度50-70%以下，温度在110-130度以下酚醛塑料在低温、稀硫酸中的耐腐蚀性能很好。

聚氯乙烯：

适用于75%以下的稀硫酸，温度限度在65度左右，在浓硫酸和发烟硫酸中的腐蚀很严重。

橡胶：

天然和合成橡胶能用于60%以下的稀硫酸，最高使用温度约为60-65度，少数品种可以耐高浓度和高温，丁基橡胶能耐70度，70-75%的硫酸，氟相交能耐一切温度和浓度的硫酸。

第二章：

硝酸工业

硝酸是强氧化性酸，既具有强酸的腐蚀性，又具有强氧化性，一般金属大多在硝酸中能迅速腐蚀破坏，能够有效的抵抗硝酸的品种只有不锈钢、高硅铁、铝、高合金不锈钢、镍钼铬合金。

硝酸制取：

氨氧化法和硝酸钠法。

材料论述：

（1）：

钢铁和铸铁；

钢铁在稀硝酸中的腐蚀非常强烈，不能运用，在65%的硝酸中开始钝化，浓度越高钝化程度越大，腐蚀率可降到1mm/年以下。

但是铁在硝酸中的钝化是不可靠的，由于大面积存在缺陷，会迅速腐蚀。

（2）：

高硅铁：

高硅铁对硝酸的耐腐蚀性能非常优良，耐一切浓度的硝酸，随着温度的升高，耐腐蚀性能变化很小，，45%以上的浓酸，温度到沸点，它的腐蚀率几乎为零，稀硝酸对它有微小的腐蚀，因为不锈钢不耐热而浓的硝酸，因此，在高温、高浓度以及存在磨损腐蚀的严酷条件下都采用高硅铁，它的缺点是不耐热震动和机械震动。

（3）：

各种牌号的铬和铬镍不锈钢对硝酸都有优良的耐腐蚀性能，对70%以下的稀硝酸，适用温度可达到沸点，浓度更高的硝酸，通常还是适用但超过50度腐蚀就很快。

一般不锈钢只用于常温浓硝酸。

（4）：

高合金不锈钢；

耐硝酸性能优于普通不锈钢。

（5）：

碳和石墨：

碳质材料耐稀硝酸，不耐浓硝酸，耐硝酸的浓度和温度大致范围为：

小于10%时，80度以下；

20%时候，50度以下，30%时，25度以下，大于30%时候不耐腐蚀。

（6）：

大多数有机材料都不耐强氧化性的热浓硝酸，只有氟塑料例外，聚四氟乙烯能耐任何浓度的硝酸，温度可达到260。

第三章：

盐酸和盐酸工业

盐酸是还原性强酸，是腐蚀性最强的介质之一，能耐盐酸的只有少数贵金属和哈氏合金、含钼高硅铁。

盐酸制取：

合成法、副产盐酸法、食盐加硫酸法。

材料：

碳钢和铸铁：

一切浓度的盐酸溶液对钢铁腐蚀严重。

（2）；

含钼高硅铁能耐80度以下一切浓度的盐酸，但在沸腾盐酸中腐蚀严重。

（3）：

不耐盐酸。

（4）：

高合金不锈钢：

不使用。

（5）：

哈氏合金能耐盐酸。

（6）：

塑料和橡胶，用氟橡胶或聚四氟乙烯。

第四章：

氢氟酸

氢氟酸是强腐蚀介质之一，它对碳钢和铅的作用与硫酸相似，碳钢在70%以上的浓氢氟酸中腐蚀轻微，有广泛的用途，但在60%以下的稀酸中腐蚀严重，铅对60-65%以下的稀酸耐腐蚀性能良好，在浓酸中腐蚀严重，碳钢和铅的使用温度都不能过高，并都不适用于充气的稀酸。

一切含硅的材料都不耐此酸，不锈钢不耐此酸。

制取：

一般采用萤石（CaF2）和浓硫酸作用的方法制造，大部分设备都用碳钢制造，少数采用铅、铜、镍铜合金和不透性石墨。

碳钢广泛运用于60%-70%以上的氢氟酸和无水氟化氢，温度不宜超过650度，不充气的酸腐蚀性小一些，在浓度边界60%-65%，使用要特别小心，稀酸腐蚀性很大，铸铁一般不适用与氢氟酸。

（2）：

不锈钢不适合任何浓度和温度的庆氟酸。

高合金不锈钢只适合于60%以上的浓酸。

铜和铜合金耐此酸。

一般用聚四氟乙烯。

第五章：

磷酸和磷酸工业

磷酸是一种强腐蚀介质，对纯酸的选材比较简单，但磷酸由于生产方法的不同，最终产品往往含有一些杂质，如氟化物、氯化物和硫酸，使选材问题复杂，选材时对硫酸中的杂质应有所了解。

钢铁不耐磷酸，铁素体和马氏体不锈钢只耐充气的稀酸，18-8铬镍奥氏体不锈钢也只耐稀酸。

最好的耐磷酸的材料是铬镍钼（316，316L）不锈钢和高合金不锈刚（20合金），都可以用于85%以下沸点的酸，铅和铅合金可以用于一切浓度的酸，温度可到沸点或更高，铅和铅合金表面产生了磷酸铅膜层，因此得到保护。

高硅铁对65%以下不充气的纯酸，可用至沸点，对充气酸更好，但酸中如含有氟离子，则不能用高硅铁。

铜和青铜对60%以下不不充气的酸可耐至100度，对60%以上的酸可耐至80度，但不耐充气的酸。

钛对30%以下的酸有优良的耐腐蚀性能，在较浓和温度较高的酸中，腐蚀率较大，但低于1mm/年。

除了钢铁以外，铝、镁、黄铜、高镍铸铁都被磷酸严重腐蚀，不宜使用。

非金属材料中陶瓷和玻璃、碳和石墨对所有浓度和温度的磷酸都有良好的耐腐蚀性。

多种塑料如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、氯乙烯、偏二氯乙烯共聚物，聚四氟乙烯对850%以下的磷酸有良好的耐腐蚀性能，可用到材料的温度上限，丁基橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶、氟橡胶等也耐85%以下的磷酸，温度适用至材料温度上限。

磷酸盐类的溶液腐蚀性和稀磷酸相似，偏磷酸HPO3溶液腐蚀性能和磷酸相同，焦磷酸H4P2O7和四磷酸腐蚀性较大。

磷酸制备：

生产磷酸通常采用两种方法：

湿法和热法。

两种方法的原料都是磷石灰（磷酸三钙），磷矿石中一般都含有氟，腐蚀很强，。

磷矿石用硫酸处理，硫酸也是强腐蚀介质，加上制造过程中还要产生出硫酸钙渣泥，腐蚀作用也很严重，所以磷酸生产中腐蚀的问题不处理单纯的磷酸跟复杂。

湿法：

湿法是用硫酸和磷灰石作用，生成稀磷酸和石膏，经过滤分离，增稠和蒸发，最后获得浓度为42%-44%的磷酸，湿法分为稀酸法（原料硫酸浓度为35-36%）和浓酸法（硫酸浓度为93%以上，一般不低于76%。

磷灰石首先在球磨机中磨成粉末，用钢铁内衬橡胶，磷灰石和硫酸反应的搅拌反应器可用碳钢、木材或混凝土制，钢、木结构内衬橡胶和铅板，外壳最好再衬耐酸瓷砖。

热法：

用磷灰石加碳和二氧化硅燃烧生成黄磷，再经燃烧生成P2O5,用水溶解吸收即得到磷酸成品。

热法生产中的特殊设备是磷的燃烧室，一般用石墨块构成。

稀磷酸蒸发器可用不透性石墨加热管，外壳用衬橡胶的钢壳。

选择合适的泵，一般可用铬镍不锈钢或高合金不锈钢的离心泵，用来输送磷酸和和硫酸钙泥浆的酸液，也可以用衬橡胶的泥浆泵，或钢外壳衬橡胶，叶轮和轴用不锈钢制造。

普通钢铁在磷酸中的腐蚀率很高，不适用，对于70-85%的粗磷酸偶尔使用钢铁设备，但必须加入缓蚀剂。

能耐一切温度和浓度的磷酸，因为高硅铁和磷酸作用，表面生成坚韧致密的氧化硅保护膜，但粗磷酸中通常含有氟化物，对高硅铁会产生腐蚀。

在湿法生产磷酸中，许多工厂仍喜欢用高硅铁设备，因为它耐磷酸性能好，还有耐磨损能力好。

高镍铸铁：

仅对室温下不充气的稀酸（小于5%）和50-70%中等浓度的酸有适当的耐腐蚀性能，充气和高温都不适用，另外价格高不适用。

不锈钢在磷酸中的运用情况，随着环境和材料的差异，呈现不同的结果，随酸浓度和温度的提高，不锈钢腐蚀也增大，搅拌也促进腐蚀，酸中如果含有氟化物，应除去后才能使用不锈钢材质，过滤剂如焦碳、硅藻土粉粒也应该除去，如随酸液流到其后不锈钢设备内，将沉积在底部，对不锈钢表面钝化膜产生催化作用，引起膜下腐蚀。

就品种而言，含钼的铬镍钢（316、316L）对磷酸的耐腐蚀性能最好，可适用于50%以下的沸酸和50-85%的热酸（100度左右），也可以抵抗酸中微量的硫酸，不含钼的不锈钢适合的浓度和温度都较低。

304可耐5%以下的沸酸和10%常温下的酸，1Cr18Ni9（302）则不适用。

铬镍钼不锈钢设备在磷酸生产和储存中用途很广泛，如在热法生产中将五氧化二磷溶解于水制造高浓磷酸时候，全部可用含钼不锈钢，低碳铬镍不锈钢可用于处理5%以下稀酸设备，和含磷酸饮料的混合设备，也用于常温85%磷酸的储槽。

对一切浓度和温度的磷酸都有良好的耐腐蚀性能，对酸中含有的少量肤离子及石膏泥浆的磨蚀都没有影响

铅和铅合金对磷酸有良好的耐腐蚀性能。

（7）：

铜和铜合金耐100度以下不充气的磷酸。

（8）；

哈氏合金：

各种牌号的哈氏合金对磷酸都有良好的耐腐蚀性能。

（9）：

聚四氟乙烯能耐到任意浓度260度；

聚三氟氯乙烯能耐任何浓度到175度；

聚乙烯能耐85%以下60度；

硬聚氯乙烯能耐85%以下60-65度；

酚醛塑料能耐85%浓度到120度。

第六章：

氯和氯碱工业

氯是重要的化工原料，干氯在常温下腐蚀性不大，高温时有强烈的腐蚀性，潮湿的氯对金属有很强的腐蚀性，氯和水反应生成盐酸和次氯酸，盐酸具有强腐蚀性，次氯酸具有强氧化性。

对于常温的干氯，碳钢和铸铁、多数铜合金、镍合金、铅和铅合金、多数不锈钢品种都有良好的耐腐蚀性能，可用做各类设备材料，对于高温的氯，镍和镍合金是最佳的材料，可用于300度，不锈钢和高合金刚也能用于300度以下，对于湿氯，上述抗干氯的金属材料中，除了铬钼镍铁合金和铅等少数材料外，一般都不适用。

生产氯的主要方法是电解食盐，同时制取重要的产品NaOH。

（1）；

碳钢和铸铁适合于干氯气，工厂中储运干氯的设备、管道以及液氯贮器，湿氯对钢铁腐蚀严重不适用。

对干、湿氯和氯水都有良好的耐蚀性能，特别是含钼高硅铁更好，仅对热的湿氯与蒸汽的混合物不适用。

各类不锈钢对常温干氯都有适当的耐腐蚀性能，也能抵抗干氯和干空气的混合物，或温度在露点以上的湿氯气。

铬钢不耐超过常温的干氯，铬镍不锈钢对300度以上的的干、湿氯气也都不耐腐蚀，各类不锈钢都不耐露点以下的湿氯。

不适用于湿氯，能耐常温干氯。

（5）；

铅和铅合金：

能耐200-260度以下，干氯、湿氯和液氯。

酚醛塑料对干、湿氯和氯水的耐蚀性能都很好，不耐液氯；

聚氯乙烯对干、湿氯和氯水的耐蚀性能都很好，不耐液氯，聚四氟乙烯是抗氯最好的材料对干、湿氯和氯水的耐蚀性能都很好，可以耐到240度。

第七章：

醋酸和醋酸工业

醋酸是有机酸中用途最广，最重要的酸，也是腐蚀性最强的有机介质之一。

耐醋酸腐蚀的最优良的有以下一些金属材料：

铬镍不锈钢、高合金不锈钢、高硅铁、含钼高硅铁等，在沸点以下各种浓度的酸中腐蚀率小于0.1mm/年。

制备：

目前一般用合成法制备（乙醛氧化法）。

普通钢铁在一切浓度和温度的醋酸中腐蚀严重，不适用。

能耐一切浓度和温度的醋酸和醋酸蒸汽。

不锈钢在醋酸工业中用途广泛，而且逐渐取代了铜的位置，316、316L对醋酸的耐腐蚀性能最好，也能耐孔蚀，适用于稀醋酸蒸汽，适用于一切浓度和温度的醋酸溶液。

（4）；

在沸点以下一切浓度的醋酸和热醋酸蒸汽中腐蚀率都很轻微。

聚四氟乙烯对各种浓度的醋酸都有很好的耐蚀性，并且适用于高温。

脂肪酸和脂肪酸工业

构成动植物油脂的的一系列分子量较高的有机酸的甘油酯，脂肪酸多不溶于水，仅有少数溶于水。

重要的脂肪酸有：

硬脂酸、软脂酸、油酸、己酸、辛酸、葵酸、松香酸、花生酸、桂酸等，

含钼的不锈钢和高合金不锈钢可耐285度以下一切形态的脂肪酸，高硅铁、铝和铝合金、镍铬铁和镍钼铬铁合金、银等能耐30-400度以下各种浓度的一切形态的脂肪酸，。

普通铬镍不锈钢、高铬钢、镍和镍铜合金、镍铬铁合金、镍硅合金等能耐200-350度以下的脂肪酸，铬镍不锈钢，用于200度以下。

制造脂肪酸有多种方法，如：

催化裂解法，高压釜裂解法、碱裂解法、连续高温高压裂解法等，在制备过程中大多采用不锈钢。

普通铸铁对脂肪酸的耐腐蚀性能不好，但对30%以下的酸有一定的耐蚀性能，然而，铁份的掺如会降低产品的质量，一般用途不大，如果对成品要求不高，可以用铸铁和碳钢作为贮酸槽。

各种不锈钢对脂肪酸都有优良的耐腐蚀性能，含钼的不锈钢耐腐蚀性能更好，可以用于沸酸和285度以下的蒸汽，不含钼的不锈钢对100度以下的脂肪酸，耐腐蚀性能非常好，在200度的时候，腐蚀率稍高一些，但仍然适用，马氏体不锈钢在室温下腐蚀率也很小。

高合金不锈钢适合于一切温度和浓度的脂肪酸。

塑料材料：

聚四氟乙烯可以耐260度。

橡胶材料：

天然橡胶和丁基橡胶可适用于70度以下较浓的脂肪酸，丁氰橡胶可适用于80度以下的高级脂肪酸。

第八章：

氢氧化钠工业

氢氧化钠又俗称烧碱，是重要的工业产品，是一种强碱，在常温状况下腐蚀不严重，但在高温或有应力存在的情况下，对多种金属产生严重腐蚀。

钢铁在常温、较稀的氢氧化钠溶液中生成坚固的保护膜，所以在工业生产和贮运低浓常温氢氧化钠溶液或固体时，用途很广泛，当浓度高于30%，温度高于80度时候，钢铁的腐蚀急剧增加，温度越高腐蚀越严重，，承受应力部分就容易发生危险的应力腐蚀破裂---碱脆。

所有金属材料中，银对氢氧化钠的耐蚀性能最好，其次是镍，镍和银能耐一切温度和浓度的氢氧化钠，直到熔融状态（480度），各种不锈钢对40-50%以下的氢氧化钠可耐至80度左右，但不耐高浓高温碱液，铜可以耐30%（100度）和50%（80度）的氢氧化钠溶液，镁可耐50%（60度）以下溶液。

在非金属材料中，碳和石墨可耐一切温度和浓度的氢氧化钠，橡胶是优良的耐碱材料，塑料中有许多品种耐碱，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、和氟塑料等，也有一些不耐碱，如酚醛塑料。

氢氧花钾、氢氧化钡和氢氧化锂的腐蚀性和氢氧化钠相似，氢氧化钙的腐蚀性较弱。

氢氧化钠制备和材料确定：

制造氢氧化钠有电解食盐法和化学法（纯碱苛化）两种，工业上以电解法更为普遍，食盐经电解后主要产品为氢氧化钠溶液和氯气，氯气由电解槽的阳极部分逸出，电解槽阴极部分产生氢气和稀碱液（含NaOH10%-11%），稀碱液用钢管输送到钢贮槽内，然后蒸浓到42%左右的浓碱。

碱蒸发器一般分为二效和三效，一效将碱液由11%蒸浓到23-25%，二效和三效蒸浓到42%和75%，浓碱液中食盐已经大部分析出。

输送稀和低温的碱液泵一般用普通钢铁或不锈钢材料，输送热浓碱液的泵（包括高速循环泵）用镍、高镍铸铁和镍铜合金，也可用耐碱的不透性石墨，有些工厂也使用一般铸铁泵，寿命只有一、二个月。

普通钢铁对常温低浓度