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搪瓷小贴士

你了解搪玻璃设备么
更新时间:2020-07-12    |     来源:中国搪瓷工业协会

搪玻璃产品的使用范围与特性

搪玻璃产品被广泛的应用于化工、医药、农药、染料、轻工、食品、冶金和国防工业系统,在国民经济建设中发挥出巨大的作用。这与搪玻璃产品所具备的特性离不开。

目前,世界科学技术迅速发展,新材料不断涌现,而搪玻璃未能被新材料所取代反而在持续发展,其理由是搪玻璃材料具备五大特性。

1. 耐腐蚀性

以二氧化硅为主体的玻璃质釉经高温烧成的玻璃层,其化学稳定性很强,能耐各种浓度的盐酸、有机酸、无机酸、弱碱和有机溶剂的腐蚀(氢氟酸和含氟离子介质及180℃以上热磷酸和50℃以上的强碱溶液不适合)。

特别是化工医药行业常用的不锈钢材料,不耐盐酸的腐蚀,致使使用盐酸生产场合,成为搪玻璃产品的用武之地。

 

2.不粘性

玻璃层表面光滑,少死角,则不容易粘附物料,容易清洗,某些生产工艺很需要。

在药品生产过程中,药用设备要求符合GMP要求(即药品生产质量管理规范)。GMP要求对盛装药品的设备(容器),结构简单,表面光滑,少死角,易清洗。这是药品生产的特殊需要,也是药品保证纯度,不污染细菌的必需条件。所以,在原料生产中,会大量选用搪玻璃设备。总之,或需要有系统清洗的场合,由于玻璃表面不容易粘附物料的特性,搪玻璃设备成了设计者选用的对象,玻璃表面不粘性可与聚四氟乙烯相比美。

 

3.隔离性

设备内表面涂搪玻璃层后,会使介质与含铁的钢体不会直接接触。在生产过程中,介质不可能溶入铁离子,这对药品,染料等生产尤为重要,药典对药品含铁量有严格要求,在染料工业中,若染料溶入铁离子,色度将受影响。

4.绝缘性

玻璃层绝缘性能良好,在真空试验条件下0.4mm玻璃层能耐20KW高电压的冲击。因此,搪玻璃产品适用于介质带电荷操作的工艺过程,以及生产中会产生电荷的工艺场合,有的化学过程,物料需要外加电荷,促使过程加快,玻璃层的绝缘性正适合了这种场合。

 

5.保鲜性

玻璃分子结构稳定,不渗透,不溶解。它对液体食品,酿造制品,饮料产品具备很好的保鲜性能,能长久地保持其物品的真实香味。市场上酒类饮品大都用玻璃瓶盛装,主要是利用玻璃的保鲜性。 

搪玻璃产品选用注意事项

化工过程千变万化,工业物料种类繁多,何种物料选用搪玻璃产品很难简而言之,但应遵守以下选用注意事项:

1. 其物料及要求应符合玻璃衬里的五大特性。

2. 搪玻璃设备耐温差急变性能是指产品的搪玻璃面或其反侧金属基体经受突然温度急变的性能,应控制冷急变温度110℃,热急变温度120℃。对生产中温度急变频繁,且急变温度临近极限值时,不宜选用。

3. 玻璃层的最低使用温度可达-40℃,最高使用温度可达300℃,在此范围内玻璃层结构能保持稳定。但金属基体材料应符合有关设计规定。

4.玻璃层是非金属材料,属于脆性材料,玻璃面不能承受固体物料的直接撞击,对容器口直接投入固体物料者不宜选用。

5.工艺过程介质会产生固体硬结晶颗粒,宜选用耐磨性能较佳的微晶搪瓷。

搪玻璃设备的使用范围

为保证搪玻璃设备正常使用寿命,搪玻璃设备不适于下列介质或物料的反应、聚合、储存、换热等化工过程。1)任何浓度和温度的氢氟酸及含有氟离子的介质或物料。2)浓度大于30%,温度大于180°C的磷酸介质或物料。3)PH值大于12且温度高于70°C的碱性介质或物料。4)酸碱物料交替进行的反应过程。搪玻璃设备在温度剧变化时,所产生过大的温度差会导致爆瓷,损坏设备,因此在使用过程中应缓慢升温或降温,严防聚冷聚热。

搪玻璃设备安装注意事项

1)设备安装前必须检查各部件是否齐全,如有缺损及时更换。

2)安装过程中严禁撬棍、手锤等直接接触碰撞搪玻璃件,以免搪玻璃衬里损伤。

3)设备在吊装过程中只能使其支座、吊环受力,不允许接管、卡子、管口等薄弱部件受力,要轻起轻放以免跌碰,更不得锤击罐体。

4)安装前应将设备内搪玻璃表面用水清洗干净,穿洁净胶鞋入内查看玻璃衬里是否完好。

5)设备法兰及接管部位的紧固,应遵循化工容器安装原则,要求对称、均匀地逐渐紧固,以免因局部受力过大导致搪玻璃面的损坏。在拆卸过程中如发现垫片失去弹性应及时更换。

6)设备的卡子是主要受压元件之一,在安装过程中除要求其受力均匀外,还应保证其质量和数量,切不可带残或减量安装。

7)反应罐上装设的视镜玻璃是一种脆性材料,安装时除保证均匀紧固外,压紧力不宜过大。如局部泄露应加塞偏垫,避免局部受力过大发生碎裂。

8)搪玻璃反应罐搅拌器的安装、应注意装配防松销或防松螺母等防松件,并检查搅拌器的旋转方向是否与图示方向一致,以免运转时搅拌器反转脱落而砸坏衬里。

9)如在搪玻璃设备上设置金属构件,只允许在夹套等非搪玻璃件外表面施焊,焊接时速度要快,并采取相应的冷却措施,若在管口、入口、法兰附近施焊应严密覆盖各个管口,以免焊渣飞溅损伤搪玻璃面。

10)设备安装完毕后,应对各种部件及罐内仔细检查,确认无误后方可进行空试转。

搪玻璃设备的使用

      1)设备加入物料不应超过公称容量,也不允许加入少量物料或空罐加热。物料加入设备内应严防夹带块状金属或杂物,对于大块硬质物料应粉碎后加入。尽量减小物料与罐壁之间的温差,避免冷罐加热料或热罐加冷料。

2)使用带夹套的搪玻璃设备时,加热或冷却要缓慢进行,采用蒸汽加热时,夹套内先通入0.1Mpa的蒸汽保持15min再升压,直至升到操作压力,但不得超过设计压力。

3)搪玻璃设备在设计压力下的工作温度范围为20~200°。

4)避免使用铁棒、铁铲在设备内搅拌,如确实需要,可用木棒、竹条进行操作。

5)搪玻璃反应罐内的带翼温度计套,可根据工艺需要在0~90°范围内调整于任意角度,以得到不同阻力,调整角度应在停机状态下进行。

6)机械密封腔内的润滑液(密封液)应保证清洁,不得夹带固体颗粒

搪玻璃产品选用指南

1. 搪玻璃搅拌器的选用

(1) 锚式(框式)搅拌器的作用

搪玻璃锚式、框式搅拌器属于同一类型的搅拌器,只能认为框式是锚式的加强型。

该形式搅拌器适应于高粘度物料的搅拌,能使容器内整体物料搅动而小有死角,搅拌器对流体的主要功能是剪切,由于搅拌锚、框直径较大,锚、框外侧靠近容器内壁,回转时有相似于括壁的作用,能减薄容器内壁的液体层流边界层,有利于提高夹套传热效果。

该型式搅拌器一般设计成低速搅拌,转速小于等于80转/分,器内液体处于层流状态,属于温和型搅拌。用于粗结晶工艺,有利于晶粒长大,提高下道工艺过滤时结晶体的收得率。同时它适用于传热的操作,一定程度能提高物料与容器之间的给热系数(a2),对夜夜分散操作,选用该形式的搅拌器较为合适。

(2) 叶轮式(三叶后掠式)搅拌器的作用

搪玻璃标准称叶轮式搅拌器(国际上通称三叶后掠式),特点是:结构简单,输出性能强,消耗动力小,适应范围广,能保证容器内流体整体循环(又称体积循环)是目前对中、低粘度物料比较合适的搅拌器形式。

该搅拌器是使流体在叶片推动下,产生轴向运动,并使流体在叶片剪切作用下,促进气泡和液滴的细化、混合、扩大二者接触面,加快传热,传质过程。

旋转时,叶片头部对液体会产生离心力,将液体排放至容器壁,形成向上、向下的循环液流,并提高液体与夹套壁的给热系数a2

叶轮式搅拌器,当转速在130转/分时,循环量最大而所消耗单位功率最小,适应范围很广,主要适用于非牛顿型流体的搅拌(即介质在操作过程中粘度发生变化的流体)。

叶轮式搅拌器配上适当的折流挡板,适用于混合、导热、聚合、乳化、气体吸收及悬浮等工艺操作,能以最小的动力达到最有效的搅拌效果。在反应进行中,物料粘度会较快上升,而搅拌动力的增加比较小,因此适用于聚合的进行粘度上升的场合。该搅拌对液体在容器内产生上、下循环特别显著,使其混合均匀,且单位动力的排放量大,使液体有较大的体积循坏速率及湍流强度,适用于要求强烈紊流搅拌的场合。

总之,搪玻璃叶轮式搅拌器对均相混合、固液悬浮、气液混合、非均相分散等操作都有较好效果,它的特点是:能形成较大的体积循环,有一定的剪切作用的强烈型搅拌。

(3)桨式搅拌器的作用

搪玻璃标准桨式搅拌器为二档直叶或折叶,桨叶数为4,属径流式搅拌。直叶对容器内液体形成径向流动效果,若是折叶,会使容器内液体形成以径向流为主伴有轴向流动的效果。

搅拌器转速一般为80转/分、125转/分,属于慢速型搅拌,桨式搅拌主要对容器内液体产生较大的剪切。如果配以合适的挡板,会获得一定程度的液体向上下排放的效果。但该搅拌液体对流循环性较差,一般适用于低粘度物料的分散结晶操作。

(4)轴流式搅拌器的作用

该形式搪玻璃搅拌器未列入搪玻璃产品标准,近年来使用者显著增加。由于化工医药的发展,用户对搅拌器的搅拌效果及节能十分重视,这种形式的搅拌器最大的特点是容器内液体体积循环速率大,单位容积物料所耗电能小,是目前搪玻璃产品中一种新型的搅拌器。

该搅拌器主要用于固体颗粒悬浮,固体的溶解,气体在液体中的分散和气体被液体吸收,不互溶解液体的混合,液体乳化,悬浮聚合,液体混合等工艺过程,特别是用于固液悬浮操作时,消耗功率最小。

轴流式搅拌器的搅拌液流属大体积循环,带有分布均匀且温和的切剪功能。桨叶的泵送能力较强,能产生均匀的轴向液体,对较快消除容器内二种或几种物料的浓度与温度的不均匀性迅速达到均匀的目的。

2.搪玻璃换热容器选用

(1)汽液相传热

物料为蒸汽冷凝操作,选用碟片式冷凝器。

(2)液液相传热

物料为液体,且冷却或加热介质为液体,选用套筒式换热器。

(3)列管式换热器

适用戒指快速传热且传热面积较大的工艺操作。

(4)套管式换热器

对需要调整进罐物料的温度,减少物料对罐内瓷层的温差急变,一般在进料口加装套管式换热器,以提高或降低物料温度。

3.搪玻璃贮存容器选用

卧式贮存容器能降低设备的重心,特别适用于地震多发地区以及厂房高度有限的场所。


4. 搪玻璃容器各种配套零部件的选用

(1)传动装置选用

①根据工艺物料的特性和生产安全规范,正确选用一般电机或防爆电动机。

②圆弧齿减速机承载能力大,能承受一定的过载,运转稳定,传动效率高。适用于工艺过程中粘度变化的物料。

③摆线针轮减速机,变比范围小,噪音小,传动效率高,结构紧凑,但过载能力小。

(2)温度计套选用

①叶轮式搅拌器,应该选用板式温度计套,挡板效果好,加快容器内物料反应速度。

②对要求及时把握物料反应温度的操作,而且物料对温度敏感的场合,应选用快速测温装置,其温度测定滞后时间能缩短到最小。

(3)放料阀选用

生产过程中,会产生结晶物沉淀的场合及粘度较高的物料,宜选用上展式放料阀。

(4)轴密封装置选用

①对轴密封要求很严的场合(有毒,易燃,易爆和特殊气味),宜选用221型搪玻璃专用机械密封。

②一般性质物料,容器压力小于0.4MPa,可选用121型搪玻璃专用机械密封。

③容器内物料蒸汽温度大于80℃者,机械密封均应配搪玻璃冷却水套。

④填料箱适合用于常压,介质无毒,非易燃,易爆物料。

(5)夹套液体喷嘴的选用

夹套采用液体作传热介质者,应配置液体喷嘴(又称水力喷嘴或夹套喷嘴),能提高传热系数1.3倍左右。搪玻璃搅拌容器液体喷嘴计算详见第四章。

(6)搪玻璃设备瓷层损坏报警仪的选用

为及时发现容器玻璃层损坏,应安装设备瓷层损坏报警仪。但必要条件是:其容器内物料为导电介质,对易燃,易爆和防爆车间选用要谨慎。

搪玻璃设备的维护保养

1)建立设备使用与维护制度,确保设备正常运转。

2)经常检查搪玻璃衬里、传动部件、密封情况是否正常,若发现异常应及时处理。

3)搪玻璃表面粘附的物料若需清除,应用木、竹、塑料等非金属器具进行清除,严禁使用金属器具。

4)经常加注传动部件、放料阀丝杆润滑液,保证其良好运行。

5)设备应保持清洁,夹套中的污物和氧化铁影响传热效果,最好每月清洗一次。

6)夹套内若使用除垢剂时,应在短时间内完成,然后用清水对夹套内反复冲洗。

7)卸搅拌器应先检查主轴上的防松螺母是否稳妥,同时用软物垫在搅拌器下面,直接触及到搅拌器,然后再卸联轴器、密封装置。

搪玻璃设备使用的特别注意事项

一、严禁将腐蚀性的介质通入夹套内,特别是酸性介质。

因为酸性介质中的氢原子会向钢板中渗透、扩散并聚集在搪玻璃层和钢板的界面上,也就是搪玻璃层的底釉层中,底釉层是多孔状的,氢原子渗透到孔隙中会形成氢气,随着氢原子的不断渗透,孔隙中氢气的压力

      二、建议在搪玻璃设备基体外露金属表面应做防腐处理

厂房空气中的腐蚀性气体会冷凝到设备表面而腐蚀基体金属。上面的设备或管道泄漏,腐蚀性介质滴落到搪玻璃设备上也会使基体金属受到严重腐蚀,腐蚀性介质中的氢原子渗透而引起爆瓷。所以我们建议您应经常用清洁水冲洗设备表面会减缓腐蚀的发生。正确的方法是先做一层防腐层再做设备外表面的保温处理

      三、如果发现法兰密封面泄漏应尽快消除

设备中的腐蚀性介质从法兰处泄漏出来后,会从法兰的外缘逐渐向内腐蚀金属,引起搪玻璃层逐渐脱落。时间一长,泄漏点密封面的搪玻璃层会全部脱落,法兰金属基体受到严重腐蚀形成残缺和凹坑,从而导致设备报废。另外,设备内腐蚀性气体泄漏出来后遇到冷空气冷凝到法兰外缘面上,同样引起腐蚀。待到设备开始大量泄漏,用户不得不维修时,设备法兰已腐蚀得相当严重,甚至无法修复。这种现象发生得相当普遍,希望在此能给用户提一个醒,防患于未然。


      四、避免强腐蚀性介质直接接触搪玻璃面

强腐蚀、强氧化性介质对搪玻璃层危害性较大。尽量不要第一个加入反应罐中。加料时最好用一根加料管深入反应罐底部缓慢加料,这样物料会因搅拌的作用快速稀释,从而减小对设备的腐蚀。使用加料管还有另外一个好处,保护管口搪玻璃层。有的用户直接通过管口加强腐蚀性介质,这样会造成管口损坏。例如,直接通过管口加浓硫酸,其强腐蚀性会对管口的搪玻璃层严重腐蚀。另外,浓硫酸遇到管口壁上的水会放出大量的热,会造成管口局部温度骤升,破坏搪玻璃层。

      

      五、严禁用人孔做固体物料的加入孔

人孔是为维修、检验人员进出设备设计的通道,长期处于封闭状态。但是,有的用户因为人孔打开方便而错误的将人孔作为固体物料的加入孔,时常开启。这样容易损坏人孔,如果必须要用人孔作为加料孔,则要求制造厂配套人孔保护圈.

      

      六、尽量减少主体设备的损坏因素

我们提醒广大搪玻璃设备用户对于一台搪玻璃设备来说,很微小的搪玻璃层破坏就会造成几万、十几万的设备整体报废。因此,在搪瓷设备的设计和使用上,要有以下观念。在这里给大家介绍几点:

1)搪玻璃设备应尽量少设计管口。管口部位结构复杂,易引起瓷面爆落。管口应尽量设计在人孔盖上,一旦损坏,人孔盖的更换费用很低。

2)对于强腐蚀或高温介质的加入管口,为了防止管口搪玻璃层遇高温介质而爆瓷,最好用四氟乙烯塑料加工一个保护套,套装在管口内壁。

3)对于大规格的搪玻璃设备,人孔一定要配套人孔保护圈。除了上述第9点说明的原因外,还有检测、维修人员在进出设备时,仪器、工具递进递出时,不小心就会损坏人孔,造成人孔搪玻璃面严重划伤或破坏。因此,应用人孔保护圈来保护人孔。人孔保护圈的更新费用要远远低于整台设备。

4)对经常需要拆装的进、出料管口,应在进、出管口上增加一个搪玻璃的短管,短管一端和搪玻璃设备管口连接(这一端很少拆卸),另一端和管道连接,这样可避免经常拆装管道损坏设备管口。

5)超压造成大面积爆瓷

a. 夹套超压造成大面积爆瓷。多数化工企业使用电厂输出的蒸汽为企业生产供热,电厂输出的蒸汽需减压才能使用,减压阀一旦失效,电厂输出的高压蒸汽直接 输入到反应釜夹套,造成夹套超压,釜壁凸起形成大面积爆瓷。解决的方法是加装1个减压阀,由一级减压改为二级减压,做到双保险。另外,应当经常检查减压阀工作状况,如有问题要立即更换。

b. 夹套中的水结冰,造成大面积爆瓷。冬天北方地区企业停产时,夹套中的水没有放净,发生结冰,造成釜壁凸起大面积爆瓷。南方厂房遇有强冷空气袭击造成大幅降温时,管道很容易结冰堵塞,进而使夹套中的水结冰导致设备爆瓷。为避免此类问题发生,北方地区除了加强车间及设备的保温外,还应在停产前把循环系统的水彻底放净。南方地区要注意设备、管道的温度,要经常进行检查,防止管道堵塞。,防止设备冻坏。

c. 导热油含水造成大面积爆瓷。使用导热油加热时,导热油要严格脱水才能使用,当含水导热油温度超过100℃时,水分开始汽化,汽化、液化交替变换,即 汽化—高压—冲击釜壁—液化—减压—再汽化……,压力不断变化,高压像锤击一样反复作用到釜壁,造成釜壁变形。当油温达230℃时,饱和蒸汽压力可达到 2.8MPa,远远超过釜壁的耐压极限,必然导致设备内壁的大面积爆瓷。解决的方法:一是导热油应严格脱水后方可使用;二是将夹套排气孔加管延伸进行排空。

d. 物料剧烈反应造成大面积爆瓷。个别的化学反应,当反应温度超过规定温度时,物料剧烈反应产生大量气体使釜内气压剧增,从而使搪玻璃设备内壁变形,造成大面积爆瓷。解决方法:一是在操作过程中注意反应温度的变化,防止温度超高引起剧烈反应;二是加装泄压装置,当釜内压力增高时自动进行减压。

e. 釜壁减薄造成大面积爆瓷。使用年限较长的设备由于夹套内水、氧气等介质腐蚀釜壁造成壁厚减薄,设备耐压能力降低,输入正常工作压力的蒸汽都可能导致釜壁变形出现大面积爆瓷。因此,用户在订购设备后一定要在生产中对使用年限较长的设备釜壁进行测厚,防止因釜壁变薄造成大面积爆瓷。

6)氢鼓泡造成大面积爆瓷

氢鼓泡是氢腐蚀的一种类型。酸和铁反应后,溶液中产生的氢原子除了一部分结合成氢分子扩散到空气中外,还有一部分氢原子渗透到金属内部,结合为氢分子积滞在钢内空穴,因氢分子不能扩散,将积累形成巨大内压,使钢表面鼓泡,甚至破裂。由于釜壁穿孔,酸液进入夹套和循环系统或夹套酸性除垢,夹套内酸性介质腐蚀釜壁造成釜壁氢鼓泡使釜壁大面积爆瓷,再有,搅拌浆穿孔酸液进入搅拌内腔、釜盖长期接触酸性介质也能造成氢鼓泡,引起大面积爆瓷。

      七、夹套放汽孔的正确使用

大部分用户认为,夹套放汽孔只是用来在设备做水压试验时放净夹套中的气体用的,这种认识对于搪玻璃设备来说并不全面。放汽孔除了水压试验用外,还有以下两个重要作用:1、玻璃设备在运行一段时间后,夹套顶部就会有不凝性气体聚积,而且越积越多,占据夹套空间,降低夹套的换热性能。因此,建议用户在设备运行一段时间后,应打开放汽孔排除不凝性气体,提高设备的换热效率。2、套顶部聚积的不凝性气体中游离氢原子的浓度较高,游离氢会向金属基体中渗透、扩散并聚积,形成氢气,时间长了压力升高,导致瓷层爆裂。这个道理前面讲过了,因此,放汽孔还有保护设备的功能。

八、其他

对于罐内温度高的设备,在做保温层时,下接环里面的放料口周围也应有保温措施。否则,夹套内外区域会因温度差别大而爆瓷。不少用户忽视了这个问题。下接环部位和下液口部位总是爆瓷,温差大是主要原因之一。