Анодная защита теплообменной аппаратуры
Выполнила студентка группы 420-М1:
До Куинь Ньы
Работу проверила:
Доцент, к.х.н. Григорьева И.О.
Тема 27
Классификация
Теплообменные аппараты – устройства, в которых одна среда передает теплоту другой среде.
По принципу действия теплообменные аппараты делятся на поверхностные и смесительные.
1
Поверхностные
Смесительные
Передача теплоты происходит при непосредственном смешении холодной и горячей сред.
1 – барботер
2 – корпус
3 - паропровод
2
Теплообменники, являющиеся важнейшим видом химического оборудования, выходят из строя, главным образом, вследствие коррозии теплопередающих поверхностей труб и трубных досок.
Они как правило, эксплуатируются в наиболее агрессивных средах при высоких температурах, давлениях, скоростях материальных и тепловых потоков, эрозионном и абразивном воздействии и т. п. Кроме того, большинство теплообменных аппаратов имеют сложную конфигурацию и подвергаются коррозионному воздействию как со стороны коррозионноактивной охлаждаемой среды, так и со стороны хладоагента (воды). Замена металла химически стойкими полимерными материалами малоэффективна.
Так, в работе сообщается о неудачных попытках применения перфтор полиуретановых теплообменников, что обусловлено низким коэффициентом теплообмена.
3
Эффективным методом защиты кожухотрубчатых холодильников в серной кислоте может быть анодная защита. Как уже говорилось, нержавеющие стали могут быть анодно зацищены в растворах серной кислоты во всем интервале концентраций при температурах до 1200C. В настоящее время метод анодной защиты холодильников серной кислоты доведен до промышленной эксплуатации лишь в СССР, США, Канаде и ФРГ. Успешному внедрению анодной защиты кожухотрубчатых работы по исследованию коррозионно-электрохимического по- ведения нержавеющих сталей в широком интервале температур и концентраций серной кислоты, проведенные в СССР В. А. Макаровым с сотр.
4
Рис 1. Схема кожухотрубного холодильника
5
ANАTROL®
Система анодной защиты

C целью проверки возможности анодной защиты отечественных кожухотрубчатых теплообменников исследовано коррозионно-электрохимическое поведение сталей 12X18H10T и 10X17H13М2T в производственном расгворе 98%-ной и 98%-ной серной кислоты марки х. ч. при 80 - 100°C.
В 98%-ной серной кислоте (х. ч.) стали находятся в устойчивом пассивном состоянии и корродируют со скоростью 30 мг/ (м2.ч). Анодные потенциостатические кривые, снятые на этих же сталях в промышленной кислоте (моногидрат с установки СО), приобретают вид, характерный для активно-пассивного поведения стали. Потенциал коррозии этих сталей (t = 80°C) также находится в области устойчивой пассивности (—0,2 В относительно с. р. э.), однако после катодной поляризации потенциал может подолгу оставаться в области активного растворения.
Для сталей 10Х17H13M2T и 12X18H10Т скорость коррозии в моногидрате при 80°С равна соответственно 0,65 и 15 мг/(м2.ч).
6
Отличие коррозионно-активных свойств промышленной 98%-ной серной кислоты от х. ч. связано с наличием в первой растворенного SO2 (0,29 г/л), а также незначительного количества фтора (0,0015%) и других веществ. Коррозионные испытания анодно защищенных образцов этих же сталей показали уменьшение скорости коррозии до 20 мг/ (м2.ч).
Таким образом, анодная защита сталей 10X17H13M2T и 12X18H10T в растворе серной кислоты позволяет снизить скорость коррозии соответственно в 32 и 750 раз.
7
Распределение потенциала по защищаемой поверхности кожухотрубчатого холодильника изучали на модели - трубной доске диаметром 0,5 м с вваренной в нее трубчаткой высотой 0,15 м. Модель из стали 12X18H10T помещали в металлический стакан – кожух, заполненный концентрированной серной кислотой. Катод был установлен у края трубчатстенки – около стенки кожуха. Один из электродов сравнения находился вблизи катода служил датчиком для потенциостата, другим электродом сравнения проводили контрольные измерения потенциала защищаемой поверхности. На рис. 2 показано распределение потенциала по трубкам модели холодильника в начальный момент поляризации в зависимости от расстояния до катода. После 2-3 ч от начала поляризации потенциалы всёх трубок выравнивались, и сита тока толяризации уменьшалась.
Рис 2. Распределение потенциала по трубкам модели кожухотрубного холодильника для концентрированной серной кислоты в начальный момент анодной поляризации (интервал измерений между точками 30 с)
8
9
Выход катодов из межтрубного пространства через водяную камеру в изолирующих трубах
В промылениых тспытаниях использовали стандартиый шестиходовой кожухотрубчатый холодильник из стали 10X17H13M2T с поверхностью теплообмена 65 м2, длиной трубчатки 3 м, диаметром 0,6 м (рис. 3).
Рис 3. Кожухотрубчатый холодильник с анодной защитой:
1- кожух холодильника;
2- катоды;
3- электроды сравнения;
4- люк для образцов;
5- система анодной защита на один объект
10
Холодильник был установлен в цикле моногидратного абсорбера. В трубах циркулировала вода, в межтрубном пространстве - кислота. Три катода (стержня) диаметром 0,012 м из стали 06ХН28МДТ изолировались от корпуса. Для равномерного распределения потенциала по защищаемой поверхности катоды располагались треугольником в межтрубном пространстве на месте трех высверленных трубок и через верхнюю крышку выводились наружу. Нижние концы катодов вставлялись во фторопластовые втулки. Для коррозионных испытаний в были подвешены контрольные образцы из сталей 08X22H6T, 10X17H13M2T, 12X18H10Т, 08X216M2T и Ст.3; часть образцов находилась под анодной защитой. Скорость коррозии контрольных образцов из нержавеющих сталей, находящихся под анодной защитой, была менее 1 мг/ (м2. ч), а анодно зашищенных образцов из углеродистой стали уменьшалась более, чем в 50 раз: с 2700 до 50 мг/ (м2. ч).
11
Для поддержания потенциала защишаемой поверхности холодильника в пассивной области был применен единичный контур регулирования автоматической системы анодной защиты. Система обеспечивает автоматическую pегистрацию измеренных потенциалов, аварийно-предупредительнутю светозвуковую сигнализацию о нарушении параметров защиты, а также автоматическое переключение на резервный источник тока при уходе потенциала из заданных пределов. Предусмотрено ручное регулирование потенциала при профилактических и ремонтных работах. Эксплуатация кожухотрубчатого холодильника с анодной защитой позволила выявить преимущества их по сравнению с оросительными.
12
Контрольно-питающая система -КПС-
13
Анодный и катодный кабели
Микропроцессорная плата
Сигнальные кабели
Блок дистанционного контроля
-БДК-
Контроль состояния анодной защиты
Настройка параметров аварийной сигнализации
Подача и отключение анодного тока
Контроль прочих параметров холодильника (опция)
Поиск неполадок в системе
Выдача данных в РСУ через локальную сеть или через последовательный интерфейс
14
15
Схема соединений системы Anotrol
Холодильник серной кислоты на предприятии «Крымский Титан», Армянск, Украина. Пущен в эксплуатацию в 2004 г.
16
Монтаж холодильников кислоты на предприятии ПО Балхашцветмет, корпорация Казахмыс, Балхаш, Казахстан. 2006 г.
17
Характеристики и преимущества холодильника серной кислоты с анодной защитой:
Крайне низкая скорость коррозии, обеспечивающая улучшение
качества кислоты.
Усовершенствованная конструкция, основанная на длительном
опыте эксплуатации.
Компактность, высокая эффективность теплообмена.
Длительный срок службы.
Низкие эксплуатационные расходы.
18
Спасибо
за внимание!!!