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      搪瓷小貼士
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      你了解搪玻璃設備么
      更新時間:2020-07-12    |     來源:中國搪瓷工業協會

      搪玻璃產品的使用范圍與特性

      搪玻璃產品被廣泛的應用于化工、醫藥、農藥、染料、輕工、食品、冶金和國防工業系統,在國民經濟建設中發揮出巨大的作用。這與搪玻璃產品所具備的特性離不開。

      目前,世界科學技術迅速發展,新材料不斷涌現,而搪玻璃未能被新材料所取代反而在持續發展,其理由是搪玻璃材料具備五大特性。

      1. 耐腐蝕性

      以二氧化硅為主體的玻璃質釉經高溫燒成的玻璃層,其化學穩定性很強,能耐各種濃度的鹽酸、有機酸、無機酸、弱堿和有機溶劑的腐蝕(氫氟酸和含氟離子介質及180℃以上熱磷酸和50℃以上的強堿溶液不適合)。

      特別是化工醫藥行業常用的不銹鋼材料,不耐鹽酸的腐蝕,致使使用鹽酸生產場合,成為搪玻璃產品的用武之地。

       

      2.不粘性

      玻璃層表面光滑,少死角,則不容易粘附物料,容易清洗,某些生產工藝很需要。

      在藥品生產過程中,藥用設備要求符合GMP要求(即藥品生產質量管理規范)。GMP要求對盛裝藥品的設備(容器),結構簡單,表面光滑,少死角,易清洗。這是藥品生產的特殊需要,也是藥品保證純度,不污染細菌的必需條件。所以,在原料生產中,會大量選用搪玻璃設備??傊?,或需要有系統清洗的場合,由于玻璃表面不容易粘附物料的特性,搪玻璃設備成了設計者選用的對象,玻璃表面不粘性可與聚四氟乙烯相比美。

       

      3.隔離性

      設備內表面涂搪玻璃層后,會使介質與含鐵的鋼體不會直接接觸。在生產過程中,介質不可能溶入鐵離子,這對藥品,染料等生產尤為重要,藥典對藥品含鐵量有嚴格要求,在染料工業中,若染料溶入鐵離子,色度將受影響。

      4.絕緣性

      玻璃層絕緣性能良好,在真空試驗條件下0.4mm玻璃層能耐20KW高電壓的沖擊。因此,搪玻璃產品適用于介質帶電荷操作的工藝過程,以及生產中會產生電荷的工藝場合,有的化學過程,物料需要外加電荷,促使過程加快,玻璃層的絕緣性正適合了這種場合。

       

      5.保鮮性

      玻璃分子結構穩定,不滲透,不溶解。它對液體食品,釀造制品,飲料產品具備很好的保鮮性能,能長久地保持其物品的真實香味。市場上酒類飲品大都用玻璃瓶盛裝,主要是利用玻璃的保鮮性。 

      搪玻璃產品選用注意事項

      化工過程千變萬化,工業物料種類繁多,何種物料選用搪玻璃產品很難簡而言之,但應遵守以下選用注意事項:

      1. 其物料及要求應符合玻璃襯里的五大特性。

      2. 搪玻璃設備耐溫差急變性能是指產品的搪玻璃面或其反側金屬基體經受突然溫度急變的性能,應控制冷急變溫度110℃,熱急變溫度120℃。對生產中溫度急變頻繁,且急變溫度臨近極限值時,不宜選用。

      3. 玻璃層的最低使用溫度可達-40℃,最高使用溫度可達300℃,在此范圍內玻璃層結構能保持穩定。但金屬基體材料應符合有關設計規定。

      4.玻璃層是非金屬材料,屬于脆性材料,玻璃面不能承受固體物料的直接撞擊,對容器口直接投入固體物料者不宜選用。

      5.工藝過程介質會產生固體硬結晶顆粒,宜選用耐磨性能較佳的微晶搪瓷。

      搪玻璃設備的使用范圍

      為保證搪玻璃設備正常使用壽命,搪玻璃設備不適于下列介質或物料的反應、聚合、儲存、換熱等化工過程。1)任何濃度和溫度的氫氟酸及含有氟離子的介質或物料。2)濃度大于30%,溫度大于180°C的磷酸介質或物料。3)PH值大于12且溫度高于70°C的堿性介質或物料。4)酸堿物料交替進行的反應過程。搪玻璃設備在溫度劇變化時,所產生過大的溫度差會導致爆瓷,損壞設備,因此在使用過程中應緩慢升溫或降溫,嚴防聚冷聚熱。

      搪玻璃設備安裝注意事項

      1)設備安裝前必須檢查各部件是否齊全,如有缺損及時更換。

      2)安裝過程中嚴禁撬棍、手錘等直接接觸碰撞搪玻璃件,以免搪玻璃襯里損傷。

      3)設備在吊裝過程中只能使其支座、吊環受力,不允許接管、卡子、管口等薄弱部件受力,要輕起輕放以免跌碰,更不得錘擊罐體。

      4)安裝前應將設備內搪玻璃表面用水清洗干凈,穿潔凈膠鞋入內查看玻璃襯里是否完好。

      5)設備法蘭及接管部位的緊固,應遵循化工容器安裝原則,要求對稱、均勻地逐漸緊固,以免因局部受力過大導致搪玻璃面的損壞。在拆卸過程中如發現墊片失去彈性應及時更換。

      6)設備的卡子是主要受壓元件之一,在安裝過程中除要求其受力均勻外,還應保證其質量和數量,切不可帶殘或減量安裝。

      7)反應罐上裝設的視鏡玻璃是一種脆性材料,安裝時除保證均勻緊固外,壓緊力不宜過大。如局部泄露應加塞偏墊,避免局部受力過大發生碎裂。

      8)搪玻璃反應罐攪拌器的安裝、應注意裝配防松銷或防松螺母等防松件,并檢查攪拌器的旋轉方向是否與圖示方向一致,以免運轉時攪拌器反轉脫落而砸壞襯里。

      9)如在搪玻璃設備上設置金屬構件,只允許在夾套等非搪玻璃件外表面施焊,焊接時速度要快,并采取相應的冷卻措施,若在管口、入口、法蘭附近施焊應嚴密覆蓋各個管口,以免焊渣飛濺損傷搪玻璃面。

      10)設備安裝完畢后,應對各種部件及罐內仔細檢查,確認無誤后方可進行空試轉。

      搪玻璃設備的使用

            1)設備加入物料不應超過公稱容量,也不允許加入少量物料或空罐加熱。物料加入設備內應嚴防夾帶塊狀金屬或雜物,對于大塊硬質物料應粉碎后加入。盡量減小物料與罐壁之間的溫差,避免冷罐加熱料或熱罐加冷料。

      2)使用帶夾套的搪玻璃設備時,加熱或冷卻要緩慢進行,采用蒸汽加熱時,夾套內先通入0.1Mpa的蒸汽保持15min再升壓,直至升到操作壓力,但不得超過設計壓力。

      3)搪玻璃設備在設計壓力下的工作溫度范圍為20~200°。

      4)避免使用鐵棒、鐵鏟在設備內攪拌,如確實需要,可用木棒、竹條進行操作。

      5)搪玻璃反應罐內的帶翼溫度計套,可根據工藝需要在0~90°范圍內調整于任意角度,以得到不同阻力,調整角度應在停機狀態下進行。

      6)機械密封腔內的潤滑液(密封液)應保證清潔,不得夾帶固體顆粒

      搪玻璃產品選用指南

      1. 搪玻璃攪拌器的選用

      (1) 錨式(框式)攪拌器的作用

      搪玻璃錨式、框式攪拌器屬于同一類型的攪拌器,只能認為框式是錨式的加強型。

      該形式攪拌器適應于高粘度物料的攪拌,能使容器內整體物料攪動而小有死角,攪拌器對流體的主要功能是剪切,由于攪拌錨、框直徑較大,錨、框外側靠近容器內壁,回轉時有相似于括壁的作用,能減薄容器內壁的液體層流邊界層,有利于提高夾套傳熱效果。

      該型式攪拌器一般設計成低速攪拌,轉速小于等于80轉/分,器內液體處于層流狀態,屬于溫和型攪拌。用于粗結晶工藝,有利于晶粒長大,提高下道工藝過濾時結晶體的收得率。同時它適用于傳熱的操作,一定程度能提高物料與容器之間的給熱系數(a2),對夜夜分散操作,選用該形式的攪拌器較為合適。

      (2) 葉輪式(三葉后掠式)攪拌器的作用

      搪玻璃標準稱葉輪式攪拌器(國際上通稱三葉后掠式),特點是:結構簡單,輸出性能強,消耗動力小,適應范圍廣,能保證容器內流體整體循環(又稱體積循環)是目前對中、低粘度物料比較合適的攪拌器形式。

      該攪拌器是使流體在葉片推動下,產生軸向運動,并使流體在葉片剪切作用下,促進氣泡和液滴的細化、混合、擴大二者接觸面,加快傳熱,傳質過程。

      旋轉時,葉片頭部對液體會產生離心力,將液體排放至容器壁,形成向上、向下的循環液流,并提高液體與夾套壁的給熱系數a2。

      葉輪式攪拌器,當轉速在130轉/分時,循環量最大而所消耗單位功率最小,適應范圍很廣,主要適用于非牛頓型流體的攪拌(即介質在操作過程中粘度發生變化的流體)。

      葉輪式攪拌器配上適當的折流擋板,適用于混合、導熱、聚合、乳化、氣體吸收及懸浮等工藝操作,能以最小的動力達到最有效的攪拌效果。在反應進行中,物料粘度會較快上升,而攪拌動力的增加比較小,因此適用于聚合的進行粘度上升的場合。該攪拌對液體在容器內產生上、下循環特別顯著,使其混合均勻,且單位動力的排放量大,使液體有較大的體積循壞速率及湍流強度,適用于要求強烈紊流攪拌的場合。

      總之,搪玻璃葉輪式攪拌器對均相混合、固液懸浮、氣液混合、非均相分散等操作都有較好效果,它的特點是:能形成較大的體積循環,有一定的剪切作用的強烈型攪拌。

      (3)槳式攪拌器的作用

      搪玻璃標準槳式攪拌器為二檔直葉或折葉,槳葉數為4,屬徑流式攪拌。直葉對容器內液體形成徑向流動效果,若是折葉,會使容器內液體形成以徑向流為主伴有軸向流動的效果。

      攪拌器轉速一般為80轉/分、125轉/分,屬于慢速型攪拌,槳式攪拌主要對容器內液體產生較大的剪切。如果配以合適的擋板,會獲得一定程度的液體向上下排放的效果。但該攪拌液體對流循環性較差,一般適用于低粘度物料的分散結晶操作。

      (4)軸流式攪拌器的作用

      該形式搪玻璃攪拌器未列入搪玻璃產品標準,近年來使用者顯著增加。由于化工醫藥的發展,用戶對攪拌器的攪拌效果及節能十分重視,這種形式的攪拌器最大的特點是容器內液體體積循環速率大,單位容積物料所耗電能小,是目前搪玻璃產品中一種新型的攪拌器。

      該攪拌器主要用于固體顆粒懸浮,固體的溶解,氣體在液體中的分散和氣體被液體吸收,不互溶解液體的混合,液體乳化,懸浮聚合,液體混合等工藝過程,特別是用于固液懸浮操作時,消耗功率最小。

      軸流式攪拌器的攪拌液流屬大體積循環,帶有分布均勻且溫和的切剪功能。槳葉的泵送能力較強,能產生均勻的軸向液體,對較快消除容器內二種或幾種物料的濃度與溫度的不均勻性迅速達到均勻的目的。

      2.搪玻璃換熱容器選用

      (1)汽液相傳熱

      物料為蒸汽冷凝操作,選用碟片式冷凝器。

      (2)液液相傳熱

      物料為液體,且冷卻或加熱介質為液體,選用套筒式換熱器。

      (3)列管式換熱器

      適用戒指快速傳熱且傳熱面積較大的工藝操作。

      (4)套管式換熱器

      對需要調整進罐物料的溫度,減少物料對罐內瓷層的溫差急變,一般在進料口加裝套管式換熱器,以提高或降低物料溫度。

      3.搪玻璃貯存容器選用

      臥式貯存容器能降低設備的重心,特別適用于地震多發地區以及廠房高度有限的場所。


      4. 搪玻璃容器各種配套零部件的選用

      (1)傳動裝置選用

      ①根據工藝物料的特性和生產安全規范,正確選用一般電機或防爆電動機。

      ②圓弧齒減速機承載能力大,能承受一定的過載,運轉穩定,傳動效率高。適用于工藝過程中粘度變化的物料。

      ③擺線針輪減速機,變比范圍小,噪音小,傳動效率高,結構緊湊,但過載能力小。

      (2)溫度計套選用

      ①葉輪式攪拌器,應該選用板式溫度計套,擋板效果好,加快容器內物料反應速度。

      ②對要求及時把握物料反應溫度的操作,而且物料對溫度敏感的場合,應選用快速測溫裝置,其溫度測定滯后時間能縮短到最小。

      (3)放料閥選用

      生產過程中,會產生結晶物沉淀的場合及粘度較高的物料,宜選用上展式放料閥。

      (4)軸密封裝置選用

      ①對軸密封要求很嚴的場合(有毒,易燃,易爆和特殊氣味),宜選用221型搪玻璃專用機械密封。

      ②一般性質物料,容器壓力小于0.4MPa,可選用121型搪玻璃專用機械密封。

      ③容器內物料蒸汽溫度大于80℃者,機械密封均應配搪玻璃冷卻水套。

      ④填料箱適合用于常壓,介質無毒,非易燃,易爆物料。

      (5)夾套液體噴嘴的選用

      夾套采用液體作傳熱介質者,應配置液體噴嘴(又稱水力噴嘴或夾套噴嘴),能提高傳熱系數1.3倍左右。搪玻璃攪拌容器液體噴嘴計算詳見第四章。

      (6)搪玻璃設備瓷層損壞報警儀的選用

      為及時發現容器玻璃層損壞,應安裝設備瓷層損壞報警儀。但必要條件是:其容器內物料為導電介質,對易燃,易爆和防爆車間選用要謹慎。

      搪玻璃設備的維護保養

      1)建立設備使用與維護制度,確保設備正常運轉。

      2)經常檢查搪玻璃襯里、傳動部件、密封情況是否正常,若發現異常應及時處理。

      3)搪玻璃表面粘附的物料若需清除,應用木、竹、塑料等非金屬器具進行清除,嚴禁使用金屬器具。

      4)經常加注傳動部件、放料閥絲桿潤滑液,保證其良好運行。

      5)設備應保持清潔,夾套中的污物和氧化鐵影響傳熱效果,最好每月清洗一次。

      6)夾套內若使用除垢劑時,應在短時間內完成,然后用清水對夾套內反復沖洗。

      7)卸攪拌器應先檢查主軸上的防松螺母是否穩妥,同時用軟物墊在攪拌器下面,直接觸及到攪拌器,然后再卸聯軸器、密封裝置。

      搪玻璃設備使用的特別注意事項

      一、嚴禁將腐蝕性的介質通入夾套內,特別是酸性介質。

      因為酸性介質中的氫原子會向鋼板中滲透、擴散并聚集在搪玻璃層和鋼板的界面上,也就是搪玻璃層的底釉層中,底釉層是多孔狀的,氫原子滲透到孔隙中會形成氫氣,隨著氫原子的不斷滲透,孔隙中氫氣的壓力

            二、建議在搪玻璃設備基體外露金屬表面應做防腐處理

      廠房空氣中的腐蝕性氣體會冷凝到設備表面而腐蝕基體金屬。上面的設備或管道泄漏,腐蝕性介質滴落到搪玻璃設備上也會使基體金屬受到嚴重腐蝕,腐蝕性介質中的氫原子滲透而引起爆瓷。所以我們建議您應經常用清潔水沖洗設備表面會減緩腐蝕的發生。正確的方法是先做一層防腐層再做設備外表面的保溫處理

            三、如果發現法蘭密封面泄漏應盡快消除

      設備中的腐蝕性介質從法蘭處泄漏出來后,會從法蘭的外緣逐漸向內腐蝕金屬,引起搪玻璃層逐漸脫落。時間一長,泄漏點密封面的搪玻璃層會全部脫落,法蘭金屬基體受到嚴重腐蝕形成殘缺和凹坑,從而導致設備報廢。另外,設備內腐蝕性氣體泄漏出來后遇到冷空氣冷凝到法蘭外緣面上,同樣引起腐蝕。待到設備開始大量泄漏,用戶不得不維修時,設備法蘭已腐蝕得相當嚴重,甚至無法修復。這種現象發生得相當普遍,希望在此能給用戶提一個醒,防患于未然。


            四、避免強腐蝕性介質直接接觸搪玻璃面

      強腐蝕、強氧化性介質對搪玻璃層危害性較大。盡量不要第一個加入反應罐中。加料時最好用一根加料管深入反應罐底部緩慢加料,這樣物料會因攪拌的作用快速稀釋,從而減小對設備的腐蝕。使用加料管還有另外一個好處,保護管口搪玻璃層。有的用戶直接通過管口加強腐蝕性介質,這樣會造成管口損壞。例如,直接通過管口加濃硫酸,其強腐蝕性會對管口的搪玻璃層嚴重腐蝕。另外,濃硫酸遇到管口壁上的水會放出大量的熱,會造成管口局部溫度驟升,破壞搪玻璃層。

            

            五、嚴禁用人孔做固體物料的加入孔

      人孔是為維修、檢驗人員進出設備設計的通道,長期處于封閉狀態。但是,有的用戶因為人孔打開方便而錯誤的將人孔作為固體物料的加入孔,時常開啟。這樣容易損壞人孔,如果必須要用人孔作為加料孔,則要求制造廠配套人孔保護圈.

            

            六、盡量減少主體設備的損壞因素

      我們提醒廣大搪玻璃設備用戶對于一臺搪玻璃設備來說,很微小的搪玻璃層破壞就會造成幾萬、十幾萬的設備整體報廢。因此,在搪瓷設備的設計和使用上,要有以下觀念。在這里給大家介紹幾點:

      1)搪玻璃設備應盡量少設計管口。管口部位結構復雜,易引起瓷面爆落。管口應盡量設計在人孔蓋上,一旦損壞,人孔蓋的更換費用很低。

      2)對于強腐蝕或高溫介質的加入管口,為了防止管口搪玻璃層遇高溫介質而爆瓷,最好用四氟乙烯塑料加工一個保護套,套裝在管口內壁。

      3)對于大規格的搪玻璃設備,人孔一定要配套人孔保護圈。除了上述第9點說明的原因外,還有檢測、維修人員在進出設備時,儀器、工具遞進遞出時,不小心就會損壞人孔,造成人孔搪玻璃面嚴重劃傷或破壞。因此,應用人孔保護圈來保護人孔。人孔保護圈的更新費用要遠遠低于整臺設備。

      4)對經常需要拆裝的進、出料管口,應在進、出管口上增加一個搪玻璃的短管,短管一端和搪玻璃設備管口連接(這一端很少拆卸),另一端和管道連接,這樣可避免經常拆裝管道損壞設備管口。

      5)超壓造成大面積爆瓷

      a. 夾套超壓造成大面積爆瓷。多數化工企業使用電廠輸出的蒸汽為企業生產供熱,電廠輸出的蒸汽需減壓才能使用,減壓閥一旦失效,電廠輸出的高壓蒸汽直接 輸入到反應釜夾套,造成夾套超壓,釜壁凸起形成大面積爆瓷。解決的方法是加裝1個減壓閥,由一級減壓改為二級減壓,做到雙保險。另外,應當經常檢查減壓閥工作狀況,如有問題要立即更換。

      b. 夾套中的水結冰,造成大面積爆瓷。冬天北方地區企業停產時,夾套中的水沒有放凈,發生結冰,造成釜壁凸起大面積爆瓷。南方廠房遇有強冷空氣襲擊造成大幅降溫時,管道很容易結冰堵塞,進而使夾套中的水結冰導致設備爆瓷。為避免此類問題發生,北方地區除了加強車間及設備的保溫外,還應在停產前把循環系統的水徹底放凈。南方地區要注意設備、管道的溫度,要經常進行檢查,防止管道堵塞。,防止設備凍壞。

      c. 導熱油含水造成大面積爆瓷。使用導熱油加熱時,導熱油要嚴格脫水才能使用,當含水導熱油溫度超過100℃時,水分開始汽化,汽化、液化交替變換,即 汽化—高壓—沖擊釜壁—液化—減壓—再汽化……,壓力不斷變化,高壓像錘擊一樣反復作用到釜壁,造成釜壁變形。當油溫達230℃時,飽和蒸汽壓力可達到 2.8MPa,遠遠超過釜壁的耐壓極限,必然導致設備內壁的大面積爆瓷。解決的方法:一是導熱油應嚴格脫水后方可使用;二是將夾套排氣孔加管延伸進行排空。

      d. 物料劇烈反應造成大面積爆瓷。個別的化學反應,當反應溫度超過規定溫度時,物料劇烈反應產生大量氣體使釜內氣壓劇增,從而使搪玻璃設備內壁變形,造成大面積爆瓷。解決方法:一是在操作過程中注意反應溫度的變化,防止溫度超高引起劇烈反應;二是加裝泄壓裝置,當釜內壓力增高時自動進行減壓。

      e. 釜壁減薄造成大面積爆瓷。使用年限較長的設備由于夾套內水、氧氣等介質腐蝕釜壁造成壁厚減薄,設備耐壓能力降低,輸入正常工作壓力的蒸汽都可能導致釜壁變形出現大面積爆瓷。因此,用戶在訂購設備后一定要在生產中對使用年限較長的設備釜壁進行測厚,防止因釜壁變薄造成大面積爆瓷。

      6)氫鼓泡造成大面積爆瓷

      氫鼓泡是氫腐蝕的一種類型。酸和鐵反應后,溶液中產生的氫原子除了一部分結合成氫分子擴散到空氣中外,還有一部分氫原子滲透到金屬內部,結合為氫分子積滯在鋼內空穴,因氫分子不能擴散,將積累形成巨大內壓,使鋼表面鼓泡,甚至破裂。由于釜壁穿孔,酸液進入夾套和循環系統或夾套酸性除垢,夾套內酸性介質腐蝕釜壁造成釜壁氫鼓泡使釜壁大面積爆瓷,再有,攪拌漿穿孔酸液進入攪拌內腔、釜蓋長期接觸酸性介質也能造成氫鼓泡,引起大面積爆瓷。

            七、夾套放汽孔的正確使用

      大部分用戶認為,夾套放汽孔只是用來在設備做水壓試驗時放凈夾套中的氣體用的,這種認識對于搪玻璃設備來說并不全面。放汽孔除了水壓試驗用外,還有以下兩個重要作用:1、玻璃設備在運行一段時間后,夾套頂部就會有不凝性氣體聚積,而且越積越多,占據夾套空間,降低夾套的換熱性能。因此,建議用戶在設備運行一段時間后,應打開放汽孔排除不凝性氣體,提高設備的換熱效率。2、套頂部聚積的不凝性氣體中游離氫原子的濃度較高,游離氫會向金屬基體中滲透、擴散并聚積,形成氫氣,時間長了壓力升高,導致瓷層爆裂。這個道理前面講過了,因此,放汽孔還有保護設備的功能。

      八、其他

      對于罐內溫度高的設備,在做保溫層時,下接環里面的放料口周圍也應有保溫措施。否則,夾套內外區域會因溫度差別大而爆瓷。不少用戶忽視了這個問題。下接環部位和下液口部位總是爆瓷,溫差大是主要原因之一。

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