книги из ГПНТБ / Завелев Г.И. Неметаллические футеровки для аппаратуры нефтяной и нефтехимической промышленности

Внутризаводские коммуникации, транспортирующие агрес­ сивные газы, сернистые нефти, нефтепродукты и кислые растворы, также подвергаются интенсивной коррозии.

Вместо металлических труб в некоторых случаях применяют коррозийностойкпе неметаллические трубы (стеклянные, керами­ ческие, из диабазового литья, винипласта, фаолита, полиэти­ лена и др.). На катализаторных фабриках успешно используются винипластовые трубы для транспортировки кислых растворов при температуре до 60° и фаолитовые трубы, используемые при тем­ пературах до 120°. Имеется опыт применения на пефтемаслозаводах стеклянных труб из термостойкого стекла. Однако неметал­ лические трубы не нашли еще широкого применения на нефте­ химических заводах из-за их недостаточной термической стой­ кости, морозостойкости, невысокой механической прочности и трудности монтажа.

Наряду с неметаллическими трубопроводами в промышлен­ ности применяются трубы из углеродисто!! стали, защищенные изнутри слоем неметаллического химически стойкого материала, например эмалированные трубы. Практическое применение в хи­ мической промышленности получили гуммированные трубы и в некоторых случаях трубы, покрытые с внутренней стороны хи­ мически стойкими лаками и эмалями, например бакелитовым, перхлорвиниловым, битумно-масляными лаками и др. Такие за­ щитные покрытия устойчивы в кислых растворах при темпера­ турах не выше 65°.

Однако защитные лаковые пленки слабо сопротивляются меха­ ническим воздействиям и мало устойчивы против эрозионного действия протекающих агрессивных жидкостей.

Находят применение в промышленности стальные трубы, фу­ терованные винипластом и органическим стеклом. Производство таких труб освоено Первоуральским старотрубным заводом. Про­ цесс изготовления футерованных труб состоит из следующих опе­ раций. Вначале из листового винипласта или оргстекла свари­ вается труба, которая вставляется в стальную трубу и вместе с нею в печи нагревается до необходимой температуры. При этом пластмассовая труба расширяется и плотно прилегает к внутрен-' ней поверхности стальной трубы. Испытания показали, что фу­ терованные трубы выдерживают давление испытания наравне со стальными трубами и работают в солянокислых средах при тем­ пературах до 100°.

В каталитических процессах и процессах пиролиза с пневмо­ транспортом необходима защита трубопроводов не только от кор­ розии, но и от воздействия высоких температур и эрозии при транспортировке пылевидных, шариковых и других гранулиро­ ванных катализаторов. Как показала практика, для этих усло­ вий единственно надежным способом защиты является примене­ ние бетонных футеровок.

109

ВСоветском Союзе имеется большой опыт по использованию

внародном хозяйстве центрифугированных коррозийностойких бетонных и железобетонных труб, применяемых главным образом для канализационных, дренажных и водопроводных коммуника­ ций. Однако до ciix пор цементные растворы не применялись для защиты металлических труб от коррозии.

2. Нанесение цементных покрытий

Во многих случаях для защиты от коррозии внутренней поверх­ ности труб магистральных трубопроводов, а также внутризавод­ ских коммуникаций нефтеперерабатывающих заводов могут быть с успехом использованы цементные покрытия, которые наносятся

установке (рис. 26) вращается с определенной скоростью вокруг своей продольной оси, в результате чего возникающие центробеж­ ные силы распределяют цементный раствор по внутренней поверх­ ности трубы и уплотняют его. Уплотнение покрытия зависит от величины центробежной силы, которая при прочих равных усло­ виях пропорциональна массе частиц цементного раствора. При вращении трубы зерна заполнителя, имеющие большую массу, стремятся расположиться ближе к стенкам трубы, а свободная вода, как более легкая, выделяется из смеси. Удаление избытка воды из цементного раствора и замещение освободившихся объе­ мов в массе раствора твердыми частицами заполнителя усиливают эффект уплотнения бетона. Коэффициент уплотнения раствора центробежным способом на 15—20% выше, чем при других спо­ собах уплотнения. В результате значительно повышаются плот­ ность и прочность (особенно на растяжение) центрифугирован­ ного раствора. Количество удаляемой воды при центрифугирова­ нии зависит от начального ее содержания в смеси, величины цен­ тробежных сил, длительности процесса и от водоудерживающей способности смеси, особенно цемента и тонкомолотых добавок.

110

раствора по внутренней поверхности трубы скорость вращения увеличивается до 166 м/мин для растворов на глиноземистом цементе и до 324 м/мин для растворов па портланд-цементе. Вра­ щение при таких скоростях продолжается до тех пор, пока по­ верхность покрытия окончательно не сгладится и не приобретет жирный блеск. После этого ’вращение продолжается в течение 30—60 сек. Более длительное вращение трубы с большими ско­ ростями способствует расслоению компонентов раствора и выделе­ нию воды, что приводит к ухудшению качества покрытия. После остановки трубы покрытие осматривают при помощи специаль­ ного прибора типа РВП-54, применяемого при проверке внутрен­ ней поверхности стволов орудий. На незащищенные участки дополнительно наносят небольшое количество раствора и снова вращают трубу. После окончания футеровки трубу переносят на стеллажи, находящиеся под навесом, для отвердевания по-

KpblTHHs

Покрытие на портланд-цементе можно пропарить влажным паром при температуре 80—90° в течение 48 час. При этом труба должна находиться в наклонном положении для стока конден­ сата. Пропаривать рекомендуется не ранее чем через 12 час. после нанесения покрытия (после окончания схватывания цементного раствора). Для покрытия на глиноземистом цементе применяют следующий режим твердения. Концы труб обертывают влажной мешковиной. Затем в течение 48 час. трубу охлаждают опрыски­ ванием водой. Непрерывно охлаждать следует в течение 10— 12 час., так как в случае перегрева трубы в покрытии возможно образование усадочных трещин. После окончания схватывания цементного раствора футерованную поверхность смачивают во­ дой. Покрытие увлажняется каждые 30 мин. в течение 24 час. Наружную поверхность трубы также охлаждают в течение всего времени твердения.

Опыт эксплуатации цементных покрытий за рубежом показал, что толщина аПтик’оррозийного покрытия для труб диаметром до 100 мм может быть выполнена размером 4—5 мм, а для труб большего диаметра 13—15 мм. Раствор высокой плотности, полу­ чаемый вследствие действия центробежной силы, надежно защи­ щает трубопровод. Срок службы цементного покрытия достигает более 10 лет. Покрытие увеличивает сроки эксплуатации трубо­ проводов, предупреждает потери нефти и нефтепродуктов, а также предохраняет от образования пирофорных соединений. Центро­ бежный способ позволяет наносить футеровку из жаростойкого бетона, который защищает трубы не только от коррозии, но и от эрозии при воздействии движущегося потока твердых частиц ка­ тализатора и теплоносителя при высоких температурах.

Исследования, проведенные в Гипронефтемаше, показали, что для футеровки труб могут использоваться жаростойкие бетоны на портланд-цементе, глиноземистом цементе и жидком стекле с теплоизоляционными и огнеупорными заполнителями.

112

При соединении труб сваркой внутренний шов (зазор) остается незащищенным, а поэтому во время эксплуатации может подвер­ гаться интенсивному коррозийному разрушению. Для надежной защиты трубопровода необходимо было изыскать метод заделки

Рис. 28. Соединения футерованных труб на фланцах с применением торцовых прокладок.

1 — фланец; 2 — прокладка; з — кольцо; 4 — футеровка.

сварных стыков. Предложенный автором и Ю. М. Глуховым спо­ соб заключается в следующем.

114

Глава IX

ФУТЕРОВКА АППАРАТОВ УСТАНОВОК ГИДРИРОВАНИЯ

ИДЕГИДРИРОВАНИЯ

1.Футеровочные материалы для колонн высокого давления

Впроизводстве искусственного жидкого топлива применяют аппараты, работающие при давлениях до 700 ати и температуре рабочих сред до 500—520°, что превышает допустимую темпера­

туру Для углеродистой или низколегированной стали. Поэтому для предохранения корпуса аппаратов от воздействия высоких температур необходимо применять эффективную изоляцию.

Изолирующая футеровка должна быть надежной в работе, так как ее разрушение или растрескивание может привести к ме­ стным перегревам стенки аппарата, вызывающим выпучивание корпуса (появление «отдулин») и нарушение нормальной эксплу­ атации аппарата.

Для изоляции колонн высокого давления установок гидриро­ вания, дегидрирования, а также синтеза аммиака за рубежом применялись главным образом изоляционные материалы трех типов: диатомовый кирпич, асбоцементные массы и легковесный шамотный кирпич. Вначале для изоляции колонн применялись диатомовый кирпич и кизельгуровая набивная масса с добавками глины и асбеста. Однако футеровки из этих материалов, не­ смотря на их малую теплопроводность, оказались ненадежными

вработе и сравнительно быстро разрушались. Причина недолго­ вечности диатомовой футеровки заключалась в низкой механи­ ческой прочности и малом коэффициенте теплового расширения диатомовых кирпичей, в результате чего образовывались трещины

визоляции, которые приводили к местным перегревам корпуса аппарата. Растрескиванию изоляции способствовали растворы, примененные для укладки диатомовых кирпичей. Эти растворы при нагреве давали большую усадку и более высокую механиче­ скую прочность, чем диатомовый кирпич, что приводило к раз­ рыву кирпичей вблизи швов.

Низкое качество диатомовой футеровки побудило к поискам более совершенных теплоизоляционных материалов. Таким ма-

118