12.3 Влияние условий проведения процесса на выбор конструкционных материалов

Для изготовления типовой реакционной аппаратуры используют различные конструкционные материалы, обладающие разнообразными, часто специфическими свойствами. В частности они должны иметь достаточную механическую прочность, химическую стойкость к коррозионному воздействию исходных веществ и продуктов реакции, обладать хорошей теплопроводностью и малой теплопроводностью, не оказывать каталитического воздействия на процесс химического превращения, иметь достаточно хорошую и термическую обрабатываемость, а также быть доступными и дешевыми.

Все конструктивные материалы, применяемые для изготовления реакционной аппаратуры можно объединить в две группы: металлы и неметаллические материалы.

Металлы. Наиболее широкое распространение в реакторостроении получили стали и чугуны. Для изготовления аппаратов используются стали различных марок: углеродистая сталь (фланцы, болты, трубные решетки, корпуса); высококачественная углеродистая сталь (корпуса, днища, детали эмалированной аппаратуры, а также аппаратура работающая при высоком давлении и при температуре от -40 до +450 оС и т.д.); стальное литье (реакторы типа автоплавов, фасонные детали); листовая сталь (аппараты работающие под давлением до 60 атм и температуре 450 оС); легированные (специальные) стали - нержавеющие, кислотостойкие жаропрочные, окалиностойкие и т.д. (аппараты, работающие в условиях воздействия азотной или соляной кислоты).

Наиболее часто применяют следующие марки чугунов: серый чугун (корпуса аппаратов); ковкий и высокопрочный чугун (отдельные детали аппаратов, обладающие высокой прочностью); щелочестойкий чугун (аппараты работающие в условиях NaOH, KOH)

Многие цветные и редкие металлы.

Алюминий (аппаратура, работающая при воздействии азотной кислоты, при температуре150 оС под нормальным давлением);

Медь и никель- аппараты работающие в условиях воздействия горячих химических агрессивных сред.

Тантал- аппаратура стойкая к воздействию горячей соляной кислоты или смеси азотной или соляной кислот при температуре до 3500С и давлении до 70 атм.

Титан- облицовка внутренних поверхностей реакторов работающих в условиях воздействия уксусной кислоты, разбавленной соляной кислоты, растворов хлористого магния и т.д.

Для изготовления реакторов используют также двухслойный конструкционный листовой материал. Основной слой- углеродистая сталь: второй слой (планирующий) из цветного или легированного металла наносятся на основной и непосредственно соприкасается с реакционной средой.

Тем самым снижается расход дефицитного дорогостоящего металла, удешевление стоимости конструкционного материала при повышении его коррозионной стойкости.

Неметаллические материалы - керамика, фарфор, стекло, кислотоупорный бетон, и т.д. (неорганические материалы). Из органических материалов- графит и графитовые материалы, фаолит, текстолит, винипласт, тефлон и т.д.

Кроме того, применяются защитные покрытия от коррозии- свинец, эмаль, стекло. Наиболее часто применяют футеровку из метлахской плитки, кислотоупорного кирпича, графитовые плитки, резину, каучук, пластические массы и т.д. При помощи резины и каучука производят гуммирование оборудования.