Химические реакторы по своему значению занимают центральное место в технологической схеме производства любого химического продукта. И в ходе химических реакций, протекающих в реакторе, получаются высокие температуры, из-за которых происходит коррозия стенок химического реактора, которая в свою очередь сокращает его эксплуатационный срок. Это серьёзная проблема и её решением является применение огнеупорных материалов, которые изготавливаются на основе минерального сырья и отличаются способностью сохранять, без существенных нарушений, свои функциональные свойства в разнообразных условиях службы при высоких температурах. Они применяются для проведения металлургических процессов таких как – плавка, отжиг, обжиг, испарение и дистилляция. Также огнеупоры используются для конструирования печей, высокотемпературных агрегатов (реакторы, двигатели).
Огнеупорные материалы отличаются повышенной прочностью при высоких температурах и химической инертностью. По составу огнеупорные материалы – это керамические смеси тугоплавких оксидов, силикатов, карбидов, нитридов, боридов. В качестве огнеупорного материала применяется углерод (кокс, графит). В основном это неметаллические материалы, обладающие огнеупорностью не ниже 1580 0С. Большинство огнеупорных изделий выпускают в виде простых изделий типа прямоугольного параллелепипеда массой в несколько килограмм. Так как это универсальная форма для выполнения футеровки различной конфигурации. Огнеупоры применяются практически везде, где требуется ведение какого – либо процесса при высоких температурах, в том числе и в химических реакторах. Как было сказано выше, высокие температуры порождают коррозию стенок химического реактора, что значительно сокращает его срок службы [1].
Существует несколько видов коррозии, по механизму протекания процесса –это химическая т.е. вид коррозионного разрушения, связанный с взаимодействием металла и коррозионной среды, при котором одновременно окисляется металл и происходит восстановление коррозионной среды. Электрохимическая – процесс взаимодействия металла с коррозионной средой, при котором восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекает не одновременно с ионизацией атомов металла, и их скорости зависят от электродного потенциала металла.
И по виду коррозионной среды и условиям протекания различают также газовую коррозию – а именно коррозионное разрушение металла под воздействием газов при высоких температурах [2].
Для продления срока службы химического реактора необходимо снижение интенсивности воздействия высокотемпературной коррозии. Поэтому, чтобы снизить её скорость обычно увеличивают интенсивность охлаждения в наиболее опасных и подверженных коррозионному воздействию местах. Самым неблагоприятным участком, наиболее подверженным интенсивной высокотемпературной коррозии, является зона высоких температур или критическая зона. Следовательно, снижение температуры огнеупора в этой зоне, осуществляемое различными методами, способствует уменьшению скорости высокотемпературной коррозии и может существенно продлевать кампанию химического реактора.
Известно несколько методов снижения температуры огнеупора в критической зоне:
- Наиболее распространённым является воздушное охлаждение наружной поверхности. Суть данного метода заключается в подаче охлаждённого воздуха к зоне наиболее подверженной действию высокотемпературной коррозии.
- Также известен испарительный способ охлаждения поверхности стен химического реактора. Суть данного метода заключается в подаче жидкого теплоносителя к зоне наиболее подверженной действию высокотемпературной коррозии [3].
Химические реакторы представляют собой теплотехнические установки, рабочая температура внутри которых достигает 2000 0С. Стены зоны реакций подвергаются износу из-за интенсивно протекающих процессов высокотемпературной коррозии. Поэтому снижение интенсивности коррозионных процессов является актуальной научно – технической задачей, от решения которой зависит продолжительность работы химических реакторов.
Список литературы:
- Стрелов М.М., Мамыкин П.С. Технология огнеупоров Москва, «Металлургия», 1978. – 376 с.
- Семенова И.В., Флорианович Г.М., Хорошилов А.В. «Коррозия и защита от коррозии» / Под ред. И.В. Семёновой — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. – 336 с.
- Озеров Н.А. Продление эксплуатационного ресурса стекловаренных печей на основе интенсификации теплообмена в системе регулируемого охлаждения огнеупорных стен варочного бассейна: Дис. … канд. техн. наук: 17.12.13: Саратов, 2013. – 196 с[schema type=»book» name=»Коррозионная стойкость огнеупорных материалов» description=»В данной статье рассматриваются вопросы коррозионной стойкости огнеупорных материалов. Описываются виды коррозии, которым они подвержены, рассматривается область применения огнеупорных материалов, а также приводятся методы борьбы с высокотемпературной коррозией этих материалов.» author=»Зиновьев Евгений Викторович, Мумладзе Даниэль Григорьевич, Орлов Дмитрий Викторович, Таран Ангелина Викторовна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-04-22″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 28.03.2015_03(12)» ebook=»yes» ]