硫酸储罐设计

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1、.1硫酸腐蚀原理及特点表1市面上的硫酸常见的浓度、状态及腐蚀特点浓度状态腐蚀性特点备注<5%特稀硫酸溶液电化学腐蚀为主，腐蚀性一般1）65%浓度以下的稀硫酸在所有温度都为还原性；2）稀硫酸对碳钢的腐蚀速率随浓度的提高而增强；达到一定浓度后（47%～50%是电化学腐蚀速度的峰值点），腐蚀速率随浓度的提高而急剧下降；3）同一浓度的稀硫酸随着温度的增加，腐蚀性会加大；4）杂质对腐蚀也有很大的影响，如含氟、氯等其他离子；5）介质流速越大、固相颗粒多也会加剧稀硫酸溶液的腐蚀性。5～65%稀硫酸溶液电化学腐蚀为主，腐蚀性非常强65～85%浓硫酸溶液电化学腐蚀为主1)65%～85%硫酸低温下为还

2、原性，高温或沸点下为氧化性；2)85%～100%硫酸及发烟硫酸在所有温度下都呈氧化性；3)浓硫酸具有吸水性，空气中水份也会使敞空的浓硫酸变稀，对碳钢的腐蚀性增大；4)65%～85%期间，随温度上升，其对碳钢的腐蚀速率下降；5)碳钢在80%～100%的硫酸中可形成钝化保护膜，在无流速、无冲刷、无充气、密封时可耐受60℃～80℃；6)102%以上的发烟硫酸，会破坏钝化膜，腐蚀速度上升，碳钢和铸铁耐不了。120%的发烟硫酸是氧化性腐蚀的峰值点。85～100%高浓度硫酸氧化性腐蚀为主>100%发烟硫酸氧化性腐蚀为主硫酸金属储罐外壁腐蚀主要为气相腐蚀，只是弱腐蚀，一般采取涂装防腐即可，不是这

3、里讨论的重点。碳钢在硫酸中发生的腐蚀过程是典型的电化学腐蚀。其化学反应式表述如下：Fe+H2S04→H2+FeS04  金属材料的本质、表面状态及金属阴极相杂质、硫酸浓度(pH值)、温度都会影响到金属的氢去极化腐蚀。此外，一些物理因素如介质流速、固相颗粒、结垢等也会影响硫酸的腐蚀性。2硫酸储罐的设计2.1类型及概况分钢制储罐、塑料储罐和玻璃钢储罐，也分为压力容器类和非压力容器类硫酸储罐，还分为立式和卧式硫酸储罐。本文仅讨论常压硫酸储罐。硫酸不存在较大的蒸汽压力，无需采用内浮盘。为隔离空气及雨水等杂质，需要用固定顶保护罐内介质，一般采取自支撑的固定顶，且应将加强肋等支撑件设置..在罐

4、顶外壁，并保证在液位下的部件不存在裂纹等缺陷。从安全角度出发，一般不在罐顶设置操作平台，为便于操作、检修，可以设置独立的操作平台。若必须设置罐顶平台，则在罐顶设计时，应充分考虑包括顶部平台、管支架等相关设施的设备自重和相关设备带来的附加载荷的影响。材料选定后，硫酸储罐的罐体厚度，可按相关标准进行计算或选定，与其它储罐的设计是一样的，只不过与普通介质的储罐相比，钢制硫酸储罐需要采用较大的腐蚀裕量。碳钢罐尽量同时使用阳极保护，此时的腐蚀裕量也需要足足3mm厚，合金罐、塑料罐、FRP罐或其他衬里罐则一般无需预留腐蚀裕量[2]。2.2结构设计硫酸罐一般应至少包括如下管口：硫酸入口，硫酸出口

5、，溢流口，放空口(压力阀口)，顶部人孔，清扫孔。为减少泄漏，硫酸入口一般设置在罐顶，并使管口距离罐壁至少1200mm。但有时由于条件限制，也将人口设置在靠近顶部的罐壁处。硫酸入口一般应采用汲取管的方式，即将管口内伸至液面下。对侧壁入口，则可用90℃弯头使管线在罐内保持竖直状态并达到上述要求。为保护罐底，在罐底正对入口管末端的相应位置设置防冲板。为防止介质的虹吸现象，硫酸人口管线应开放空孔，一般只需要在管线的上部开一个12mm的孔即可。硫酸出口一般也采取内伸汲取管的方式，且多采用可拆式结构，为便于拆卸，外套管直径一般取硫酸出口管直径的2倍以上。硫酸出口也可设计成齐平接管的形式。为避免

6、充液过多而引起硫酸大量外溢，需要在罐壁的上部设置溢流管口，该管口与罐壁内表面平齐；也可不设置该管口，而直接利用高液位仪表控制进料管线上的切断阀来达到目的。为保护罐壁，所有罐顶的接管都需要内伸至少25mm；管壁的接管，除溢流口或齐平出口外，都应在管口上部180℃范围内伸至少25mm。一般情况下，放空管(压力阀口)应设置在罐的最高处，且与罐顶内表面齐平，若储罐建在室内，还应将放空口引至室外。对直接放空到大气的管口，还应配置180℃弯头和丝网。为保证硫酸金属储罐具有良好的耐腐蚀性，所有位于液位下的焊缝，均应为全焊透对接结构，并进行局部X射线检测。罐顶可以采用搭接焊缝。所有的罐底焊缝，应为

7、带垫板的全焊透对接焊缝，罐底应按标准进行真空箱试验。罐壁和罐底内表面还应增加磁粉或液体渗透检验。由于硫酸的蒸汽压力不大，为确保安全，除非另有要求，所有的接管法兰均应采用PN2.0MPa的压力等级；由于承插焊及螺纹法兰等法兰的内在结构，决定了更容易产生腐蚀，因此，应尽量避免使用这类法兰。当需要采用弯头时，为减少磨损腐蚀应力和腐蚀开裂，应尽量采用内部有涂层保护和曲率半径较大的无缝弯头。在接管焊接时，应注意避免不同厚度的接管直接焊在一起，在结构设计时应该将焊缝和结构不连续处