传统四氟衬里反应釜内衬方法改进

孙海东

摘要：在化工生产中衬氟设备因为真空负压、流体冲击的影响造成衬层的起鼓损坏，本文总结了损坏原因及改进方法。

关键词：反应釜衬氟板衬滚涂钢网负压真空三维旋转炉

钢衬聚四氟乙烯（简称PTFE,F4）管件、设备在化工届亨有塑料王的美誉，是当今世界最优秀最普及的耐腐蚀材料;聚四氟乙烯材料具有优异的耐温性能和耐腐蚀性能，是理想的硝酸、硫酸、光气、氢氟酸、氯气等有机溶剂及强腐蚀性介质的存储反应输送设备。产品被广泛应用于化工、制酸、制碱、冶炼、稀土、农药、染料、医药、造纸、电镀、电解、酸洗、电子、国防工业、污水处理等行业，可以输送任意浓度的酸性、碱性及其他有毒有害的化学介质。

我公司酰氯车间采用光气、脂肪酸、DMF、脂肪酸酰氯、活性炭（5‰）在衬氟反应釜内进行循环反应，一批次反应时间为6小时，循环泵流量为600m3/H，循环采用气液混合离心泵，泵出口接入釜顶进料喷射泵，循环喷射的同时吸入光气混合反应，釜内PH值随着反应进行逐步升高至PH：1左右，反应期间大量放热，工作温度在100摄氏度左右。

设备原厂采用南京氟源化工设备有限公司生产的碳钢板衬胶接聚四氟乙烯工艺，先将4毫米四氟板与釜体接触的一面表面进行钠化处理，使聚四氟乙烯板具有胶接性，同步在碳钢釜体内部刷胶处理，待达到胶接最佳时间后进行加压胶接处理，使四氟板与碳钢壳体牢固连接。四氟板与四氟板之间的接缝采用PFA焊条进行焊接，所有管口的衬氟层均为PFA焊接。

该釜车间共有4台，容积20m3，使用至一年期后在短短3个月内有3台陆续发生损坏，发生釜内衬氟层严重起鼓损坏的情况，有的釜发现靠近下部锥体出口处衬的四氟板起鼓把锥体出口堵塞的情况，造成循环泵无流量，且物料已经渗入衬氟层与釜体钢板之间，造成碳钢壳体的严重腐蚀，至此有3台釜做返修处理，给公司生产造成了较大的影响。

设备解体后发现起鼓处四氟板与碳钢胎体整体剥落，分析认为板衬工艺不适合我公司生产工艺要求，四氟材料的线性膨胀系数大约是钢铁的10-20倍，传统的四氟板内衬胶接工艺很难克服热胀冷缩的影响，因反应釜容积较大，膨胀量逐层叠加，衬氟层与碳钢胎体之间发生了剪切力，造成胶接层撕裂失效。板衬工艺是国内最普遍的设备衬氟工艺，因其低廉的价格和施工便捷性被广泛采用。但大容积的衬氟设备国内制作工艺还不是很好，没有太多的制作经验遵循。

另一方面传统板衬衬氟设备耐负压性能较差，特别是容积大，表面积大的设备几乎生产厂家都不做耐负压测试及推荐负压工况使用。针对这一情况我公司内部积极研究，多次进行考察，与国内知名的氟塑料研究所进行沟通研讨，发现有的研究所已经针对四氟膨胀系数高的缺点进行了专项的研究，即采用滚涂工艺+设备内焊接钢格网进行抗负压。

滚涂工艺即为将釜罐容器等设备本体夹持在三维旋转的加热炉内进行三维旋转，旋转加热前将经过计算重量的可熔的四氟粉料加入到容器内部，然后封闭容器的各进出口以后，一边缓步加热一边将待衬容器进行三维旋转，经过高温加热炉的作用，四氟粉料逐渐融化为可流淌的熔融流体，经过三维旋转流淌到釜内所有表面，加热旋转持续一段时间以后炉温慢慢冷却，此时旋转不停，容器内部的四氟流体随炉温慢慢凝固，直到最终冷却成型，此时三维旋转设备才停止旋转。滚涂工艺较之板衬工艺对设备要求较高，加热温度及用料多寡控制较严，大型的三维旋转加热炉多数厂家都没有能力装备，能滚涂20m3容器的国内也没有几家。但滚涂工艺成型较好，四氟涂层厚薄均匀，涂层无死角，设备管口转角等处过渡圆滑，且滚涂为一个整体内胆，避免了板衬工艺避免不了的焊缝接缝等容易开裂泄漏的薄弱环节。

滚涂工艺作为板衬工艺的补充已经在国内推广使用了一段时间，取得了很好的效果。但耐负压方面还是没有达到很理想的效果。经过与厂家沟通研讨，结合厂家自身长期的研究结果，决定在采用滚涂工艺的同时进行大胆尝试，采用复合工艺，即滚涂工艺+容器内焊接钢格网工艺。焊接钢格网工艺即为在待衬容器、釜器内部表面采用多点焊接钢格网的方法，使容器内部表面全部铺满形成渔网状的沟壑，钢格网与釜体内部表面之间留有1到2毫米的间隙，便于融化后的四氟粉料流淌进间隙。釜内钢格网焊接完毕后进行清渣清扫工作，清理干净后加入经过计算重量的四氟粉料，加料完毕后封闭釜上各个管口，进行三维旋转加热，融化后的四氟粉料流淌进入钢格网下方，间隙填满后高出钢格网表面约3毫米，后逐步了冷却凝固。因为钢格网的各个焊点已经与釜壁焊接牢固，而熔化后的四氟粉料也渗透进入整张钢格网的后部凝固，所以涂层与釜体已经形成了相互拉扯制约的关系，再大的负压也不可能将钢格网的数量众多的焊接点拉裂造成起鼓脱落损坏。经出厂试验证明，绝压下未发现吸拉起鼓现象。

改造后我厂三台反应釜经过2年多的使用，每年打开检查发现四氟衬里涂层表面光滑，没有起鼓破裂情况发生，试验证明滚涂+焊接钢板网加强工艺对于四氟衬里设备的耐负压性有突破性的改进。

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