技术领域
[0001] 本发明涉及化学工程领域，尤其涉及一种盐酸反应器的防护方法及盐酸反应器。
相关背景技术
[0002] 盐酸是一种强酸，具有一切酸的特性，如能与碱中和生成盐和水；能溶解碳酸盐，释放出二氧化碳气体；能溶解部分金属(如锌、镁、铁)，产生氢气。与某些金属、金属氧化物、金属氢氧化物以及大多数金属盐类(如碳酸盐、亚硫酸盐等)，都能发生反应，生成盐酸盐。浓盐酸可以溶解较不活泼的金属铜。
[0003] 盐酸腐蚀是一种析氢电化学腐蚀，阴极反应为2H+2e→H2。从热力学看，增加溶液酸度会加速阴极反应，提高腐蚀率。但腐蚀率还和氢过电位有关，溶液的氧化性也影响金属的腐蚀。氧化性增加通常使腐蚀加速，但超过极限值可使金属发生钝化而抑制腐蚀。腐蚀产物也有一定影响，可溶性金属盐会催化阳极反应，不溶性腐蚀产物形成保护层会抑制腐蚀。
[0004] 由于氯化氢气体水溶性高，盐酸溶液高温下易分解等特性，使得盐酸可循环利用且工艺成熟，增大了盐酸的应用领域。但由于盐酸强腐蚀性，对反应器制作也提出了更高的要求。
[0005] 钛精矿制取人造金红石工艺须除去钛精矿中氧化铁、氧化镁、氧化钙等杂质元素，富积二氧化钛得到适合沸腾氯化需要的人造金红石产品。其中浸出工序涉及液固除杂反应，考虑到盐酸反应活性高，除杂能力强，盐酸可循环利用等特点，基本采用盐酸作为除杂介质，为加快盐酸反应活性和浸出速率，体系温度控制在105～110℃，间歇操作，温差在25℃至110℃之间波动较大，因此反应器制作提出了很高的要求。
[0006] 目前使用的盐酸防护材质及方法主要有：
[0007] ⑴玻璃钢；主要用于冷态盐酸存储，当存储量较大，对容器强度要求较高时，采用补强钢骨架结构。
[0008] 优点：制作工艺简单，成本低，材料来源广泛。
[0009] 主要存在问题：不耐温，不耐磨；不耐热应力；易分层，长时间使用会出现老化现象。
[0010] ⑵金属材料：盐酸对多数金属和合金具有强腐蚀性，当存在杂质和溶解氧时腐蚀尤为严重。耐盐酸腐蚀的金属材料主要为钽、锆。除此之处还有哈氏合金B和碳质材料、镍钼合金等。青铜、铜镍合金、316不锈钢等仅能在一定条件下使用，不能用于热盐酸。
[0011] 优点：强度高，耐磨性能好。
[0012] 主要存在问题：材质价格贵，制作成本高，多数材料不耐高温盐酸，工业化设备基本不采用。
[0013] ⑶非金属材料：以聚四氟乙烯为代表的有机材料在盐酸防腐蚀方面使用较广泛。聚四氟乙烯中文商品名“特氟隆”(teflon)、“特氟龙”、等。它是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，其结构简式为-[-CF2-CF2-]n-，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性，是当今世界上耐腐蚀性能最佳材料之一，除熔融碱金属、三氟化氯、五氟化氯和液氟外，能耐其它一切化学药品，在王水中煮沸也不起变化，广泛应用于各种需要抗酸碱和有机溶剂的场合。
有密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化能力、耐温优异(能在+250℃至-180℃的温度下长期工作)。使用温度-190～250℃，允许骤冷骤热，或冷热交替操作。
[0014] 优点：耐腐蚀、耐温、耐急冷急热性能较好。
[0015] 主要存在问题：制作工艺复杂，单独使用时强度不高，大型工业设备制作困难，耐磨蚀性较差。
[0016] 钛精矿盐酸浸出制备人造金红石因其工艺特性要求使用高温盐酸与钛精矿反应，因此对浸出反应器制作要求较高，在实验室基本采用金属钽、锆等材料制作的反应器来完成。当进行产业化后，由于反应器较大，无法采用金属材料(钽、锆等)制作，且四氟内衬制作困难，通常使用钢外壳+玻璃钢内衬防腐方式制作了反应器，但在使用过程中故障率很高，主要表现在玻璃钢制作的反应器不耐温度变化。当反应器内温度较大时，因急冷急热形成的热应力作用下，玻璃钢内壁产生大量微裂纹，盐酸通过裂纹渗透腐蚀钢壳，造成反应器破坏，无法适用工艺需要。因此现有的主要盐酸防腐材质及方法均很难应用于钛精矿盐酸浸出制备人造金红石工艺中的反应器。
具体实施方式
[0047] 下面结合附图对本发明作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
[0048] 如图1至图8所示，本发明涉及的盐酸反应器的防护方法，依次包括以下步骤[0049] S1.制作反应器，反应器采用钢结构材质；钢结构的强度高、耐磨性好；
[0050] S2.对反应器内壁进行除锈；除锈之后，反应器内壁与接下来要刷的树脂贴合更紧密；
[0051] S3.在反应器内壁刷树脂；树脂的作用是提高反应器内壁的黏附力；
[0052] S4.树脂固化后，在反应器内壁贴酚醛软胶片；
[0053] S5.对酚醛软胶片进行固化；利用“树脂+酚醛软胶片”既保证了防腐层和钢结构外壳的紧密结合、不分层，又改变了接下来要贴的瓷砖胶泥结合程度，防止瓷砖脱落；另外在反应器使用后期出现掉瓷砖情况下，酚醛软胶片能有效防止盐酸损坏反应器外壳钢结构，达到保护反应器目的；
[0054] S6.在反应器内壁贴耐酸瓷砖；瓷砖结构可有效消除高温盐酸急冷急热产生的热应力，防止热应力对反应器结构破坏；
[0055] S7.对反应器进行自然养护。
[0056] 具体，为了使反应器的结构性能较好且成本不高，步骤S1中的反应器采用316L或碳钢制作。
[0057] 具体，为了使反应器内壁除锈效果好，步骤S2中，采用喷砂除锈方法对反应器内壁进行除锈，且须达到国家喷砂除锈Sa2.5等级要求。
[0058] 具体，为了使耐酸瓷砖能紧密贴合在反应器内壁，步骤S3中，所刷树脂有两层，其中第一层树脂须在步骤S2完成后的10小时内完成，待第一层树脂刷涂2～5小时后再刷涂第二层树脂。
[0059] 具体，为了使酚醛软胶片能较紧密地贴合在树脂层上，步骤S4中，贴酚醛软胶片之前对酚醛软胶片进行高温处理，且贴合酚醛软胶片的过程中须赶走层间气泡，保证酚醛软胶片与树脂间的紧密贴合。
[0060] 具体，为了使酚醛软胶片的固化更全面和均匀，步骤S5中，酚醛软胶片采用水浴固化，固化温度为80～100℃，固化时间为24～36小时。
[0061] 具体，为了增强耐酸瓷砖层的防腐性和防止热应力对反应器结构的破坏，步骤S6中，所贴耐酸瓷砖有多层，且多层耐酸瓷砖采用错缝方式砌筑，耐酸瓷砖采用酚醛胶泥砌筑，砖缝控制在1～2mm；优选的，所述耐酸瓷砖层有两层耐酸瓷砖
[0062] 具体，步骤S7中，自然养护的时间为48～72小时。
[0063] 如图9所示，本发明涉及的盐酸反应器是根据上述防护方法处理得到的一种盐酸反应器，从外至内依次包括反应器外壳1、树脂层2、酚醛软胶片层3和耐酸瓷砖层4。
[0064] 具体，所述反应器外壳1采用316L或普通碳钢制作。
[0065] 具体，钢结构的反应器外壳1的内壁经过喷砂除锈处理，且达到国家喷砂除锈Sa2.5等级要求。
[0066] 具体，所述树脂层2刷了两层树脂。
[0067] 具体，所述耐酸瓷砖层4贴了多层耐酸瓷砖，且多层耐酸瓷砖采用错缝方式砌筑。优选的，所述耐酸瓷砖层贴了两层耐酸瓷砖。
[0068] 具体，每层耐酸瓷砖的砖缝控制在1～2mm。
[0069] 复合结构的盐酸反应器有利于反应器降低内外壁温差，减轻反应器温差变化幅度，减小热应力对反应器造成损伤；同时可减轻系统散热，对系统热平衡保持有一定促进作用。
[0070] 具体，盐酸反应器从下至上依次包括锥段100、直段200和沉降段300，在直段200侧壁上有测温测压孔700，在沉降段300底部有液体流溢口600，在沉降段300顶部有加料口400和排气口500，盐酸反应器的高为13.5米，其结构如图10所示。
[0071] 具体，为保证盐酸反应器强度和盐酸反应器的经济性，采用普通碳钢外壳，外表面刷普通防酸雾漆，内表面采用“树脂+酚醛胶片+胶泥+双层耐酸耐磨瓷砖”方法防止盐酸对反应器损伤。其制作步骤如下：
[0072] 选用8～12mm厚普通碳钢板分段制成反应器外壳，段与段之间通过法兰连接；
[0073] 钢外壳结构内表面喷砂除锈，达到国家喷砂除锈Sa2.5等级要求；
[0074] 钢结构喷砂除锈完成后，在10小时内必须完成第一层树脂刷涂，涂层均匀，厚度为1～3mm，必须将反应器内表面全履盖，反应器连接法兰须采用翻边方式，以防止钢结构内表面被再次氧化生锈；在第一层树脂刷涂2～5小时，第一层树脂干后，再进行第二层树脂的刷涂，涂层厚度为2～3mm；
[0075] 树脂固化后，高温处理酚醛软胶片再进行粘贴，保证酚醛软胶片和树脂间紧密结合，不存在气泡和间隙；
[0076] 酚醛软胶片粘贴完成后，组装好反应器，装满新水，使用蒸汽加热对酚醛软胶片水浴固化，热水温度为80～100℃，时间24～36小时；
[0077] 水浴固化完成后，放出热水，清理干酚醛胶片表面水，使用耐酸酚醛胶泥，贴上两层耐酸耐磨瓷砖，两层瓷砖错缝，灰缝胶泥饱满，砖缝控制在1～2mm；
[0078] 自然养护72小时，完成该反应器防腐制作。
