这里所说的化工用塑料制品主要是指化工设备中所用的反应釜、储存容器、管道及管件、泵、阀、交换器等耐腐蚀制品。
1.化工用塑料制品的基本功能
化工用塑料制品的品种很多,综合其各类制品特性,其基本功能如下:
1)具有耐蚀性。选用材料可在设定的工作环境下和使用期内保持对指定接触的各种腐蚀介质具有足够的耐蚀能力,制品不溶胀、不溶解、不渗漏,与介质间不发生不良化学反应。
2)具有足够的强度、刚性、抗蠕变、耐环境应力开裂、耐动态负载(如适应各种形式的动态应力、介质压力、流速、温度等参数变化)等性能,确保在高压或低压、高温及低温、真空、温度或应力反复交变场合下安全工作。
3)耐热,耐寒,耐候,阻燃,抗振,抗静电,密封性好,耐磨,安全可靠,经济合理。
4)结构简单,便于加工、安装、检测及维修,制品内应力小,内外无质量缺陷。
总之,化工设备用塑料制品要具备多种性能指标,确保安全无恙。在资料不充分时,选料及制品结构应做模拟试验确认。另外,必须注意塑料制品性能会随使用时间的延长而下降,务必随时检测维修。
2.几种常用化工塑料制品
(1)化工设备 包括塔器、容器、反应器、介质槽、换热器、电雾除尘器、烟囱、过滤器等。其中,塔器、容器和储槽等装置要求力学性能、热性能和防腐性能兼备,常用耐腐蚀结构材料制作制品或内衬,常用材料有HPVC、玻璃钢、塑/钢复合材料(或复合结构)。小型容器有PE、PP、PVC滚塑罐。内衬材料有PVC、PP、PE、F4、CP、玻璃钢、耐酸石棉酚醛。内衬涂料还可用F3、F46、PPS、PC等。热交换器常用F4、PVC、PP(石棉改性)作换热元件,其中F4耐热(>150℃),体积小,效果好;PVC适用于湿氯气、硝酸、氢氟酸混合液等介质;PP适用于溶剂介质。
塔器中填料要求不变形,装拆和清洗方便,价廉,耐腐蚀,目前常用纯PP、GFPP、UPVC、PF玻璃钢充当。
密封元件中,静密封用F4各类垫片、密封带和生料带;动密封用PA、UHMWPE、F4;活塞环用F4填充复合材料;高温高压密封用PI、PPS、含氟POM等。
过滤材料有涂覆PA、PP、PET、PE、PVC、F4的网;PP、PET无纺织布;F4、PE、PP、PVC、PVDF多孔体及各种微孔分离膜等。
(2)管道及管件 这类制品要求具有力学性能、耐蚀性、防渗漏性、耐热性兼备的特性。常用品种有以下一些:
1)HPVC硬管用于输送60℃以下的酸、碱、盐溶液,耐压为490~1570kPa。
2)PE管。其中,LDPE管是可盘卷管,应用广泛;远程输送油、天然气时常用HDPE管,其连续工作温度为70℃,耐压为6MPa。此外,LLDPE、MDPE管也已普及推广。
3)PP管综合性能好,工作温度为-40~140℃,耐压为1.6MPa,刚性好,耐环境应力开裂性优于PE管,但低温抗冲击性差(共聚PP抗冲击性好),目前可用于低压(588kPa)、110℃或高压100℃以下输送酸、碱、盐介质。
4)F4管耐高温,耐强腐蚀,但强度低,可作耐高压、高温管衬。
5)PA管强度高,爆破压力为9.8~14.7MPa,工作温度为-40~80℃,耐油性好,适用于输油及低腐蚀性介质。
6)玻璃钢管。常用PF、EP、DAP、呋喃树脂配制,可作耐高压、防腐管。(www.xing528.com)
7)复合管。常用PE、PP、PVC、F4为内衬,与铝、钢制成复合成管,可作耐高压、耐腐蚀、抗蠕变性优异的传送管。
(3)阀、泵和风机 其品种非常丰富。
1)阀的主要品种有旋塞阀、球阀、单向阀、针形阀、截止阀、隔膜阀、衬里阀等用于调节介质的流量、流速和流动阻力,改变通道流向,其材料应具有强度、刚性、耐腐蚀、耐摩擦磨损、使用寿命长等特性,且加工性好,制品尺寸精度较高,密封性好。不同用途的阀门应选用不同的材料。
①HPVC阀用于输送酸、碱、盐介质。
②PP阀用于输送低压(0.6MPa、100℃)的酸、碱、盐介质;GFPP可作耐压为1.6MPa,工作温度为-40~140℃的截止阀。
③ABS阀门可作低腐蚀性介质阀门,其耐油及密封性好,工作压力为294~588kPa,工作温度<60℃,输送介质pH值为2~10,耐候性差,户外使用要涂覆防紫外线涂料。
④CP阀常用作球阀,耐蚀性和耐磨性好,工作压力为588~980kPa,工作温度为100~120℃;若采用微晶玻璃球芯,工作压力可达980kPa,工作温度可达120℃,寿命可达半年以上。
⑤F系列阀具有耐高温、耐强腐蚀等特性。其中,F4可作气动薄膜调节阀、直通阀、针形阀和球阀;F3可作球阀、截止阀、隔膜阀衬里和旋塞,使用温度为-80~180℃,工作压力为1MPa;PVDC可作蝶阀、截止阀、止回阀、底阀,输送浓H2SO4、浓HNO3、氯气、溴素等强氧化剂和溶剂,工作温度为-40~125℃;F46可作衬里、旋塞,输送各种强腐蚀剂。
⑥PPS阀可作高温腐蚀介质阀门,如球阀、隔膜阀等阀门的衬里,GFPPS可作阀门结构件。
⑦玻璃钢阀。主要材料品种有PF、EP、DAP、聚乙烯醇缩丁醛改性PF、二甲苯甲醛树脂改性酚醛、环氧/酚醛等组成的玻璃钢材料,用于制作球阀、截止阀、旋塞阀等结构件,其工作温度为120~140℃,工作压力为785~980kPa。
2)泵和风机。泵和风机是介质输送系统中的动力单元。按泵结构可分为离心泵、旋涡泵、往复泵、旋转泵等。风机用于输送腐蚀性气体,常用结构有离心式、鼓风(轴流)式等。其中的塑料制品都是耐腐蚀结构件,按不同用途要求具有耐腐蚀、强度高、耐磨、抗疲劳、抗冲击、抗振等特性,且要求加工性及尺寸稳定性好,利于制作形状复杂的结构件。目前,化工用泵和风机都已有标准商品可供选购,其典型产品简介如下:
①HPVC泵。HPVC离心泵的使用温度为0~50℃。
②PP泵。它用PP式GFPP制作,使用温度为0~70℃,GFPP泵的使用温度为-14~90℃,用于输送一般酸、碱、盐液体。
③氟塑料泵。氟塑料耐高温,耐各种强腐蚀溶液和溶剂,主要品种有F4、F3、PVDF等,其中F4常作离心泵和磁力驱动泵内衬;F3耐蚀性稍逊于F4,适用于输送100℃以下的无机酸、碱、盐溶液和氢氟酸等,但不宜用于输送高卤化物、芳香族化合物、发烟硫酸和质量分数95%的浓硝酸等介质;PVDF可作离心泵、自吸泵用制品,工作温度为-40~125℃,可输送浓硫酸、硝酸、氯气、溴素等强氧化剂。
④CP离心泵。其工作温度为0~110℃,耐蚀性与F3相似。
⑤玻璃钢泵及风机。常用PF、DAP、EP等树脂配制玻璃钢,用作离心泵、多级离心泵、旋涡泵、水喷射泵、风机用壳体、泵芯、叶片等制品。
(4)其他 除上述主要产品外,还有塑料电除雾器、塑料烟囱等其他产品。
1)塑料电除雾器。在制硫酸等工程中净化空气排除酸雾是必须设置的装置,目前采用的电除雾器中常用HPVC作阴极管,要求抗冲击、表面光滑,圆度和平直度高。
2)塑料烟囱。为排除工业尾气、废气用的烟囱,常用HPVC或玻璃钢管作内衬与钢筋混凝土外筒组合而成,由于烟囱高度较高,HPVC内管常采用分节焊接结构,玻璃钢管常采用粘贴衬的结构。玻璃钢管可用于耐高温场合。
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