化工设备内衬氟材料复合构件的制造方法

摘要

本发明给出了化工设备中氟材料与金属材料表面结合的复合构件制造工艺。其工艺步骤包括:制作氟化物衬里构件组件;结合表面的预处理,即金属构件需复合内衬部位的内表面用有机溶剂清洗干净,除去油污和锈迹;氟化物衬里构件的外表面作搽钠处理,并均涂氟化物结合剂;然后对应组装成复合构件;最后进行充气加压复合。它解决了现有防腐复合技术中的难题,使其设备寿命延长,成本降低。它适用于各种反应塔、反应罐、反应釜的制造。

说明书

本发明涉及材料复合工艺。具体地说是一种容器内衬聚四氟乙烯复合钢构件的制造方法。

背景技术中，采用聚四氟乙烯材料作为工业化工设备或容器内衬，取其良好的耐腐蚀性能，深受人们欢迎，但是它属于热塑性物质，其本身耐压性能差、膨胀系数大，具有冷流变性能，具温度跨度大，故需要控制其蠕变。

目前世界上流行的、以聚四氟乙烯(PTFE)为衬里的防腐蚀容器设备，包括塔器、反应罐、反应釜，只能依靠其本身的厚壁来支撑，利用的是衬壁本身的结构强度，属于靠衬而非复合，所以其衬壁容易产生变形而损坏，其导热性也较差，会影响工作效率，在有负压的工作情况下则使用条件更为严酷，寿命更短，因停工更换频繁而导致成本居高不下。究其原因在于衬里使用的非金属性质的氟材料，与作为壳体的金属材料之间结合不好，而其粘贴附着的复合技术又一直是悬而未决的一个工艺难题。

德国五德公司、美国杜帮公司、日本大金公司、英国卜内门公司日前出品的这类结构设备产品经国内厂家如北京化工股份有限公司、北京燕山石化公司、连云港泰乐化学有限公司、齐鲁氯碱厂、咸宁制药厂、泰州电化厂使用，其使用寿命多在10-100天之间，每台件价格为5-80万元不等，生产成本相当可观。

本发明的目的是要提出一种化工设备内衬氟材料复合构件的制造方法，旨在解决氟材料与金属材料构件间存在的结合工艺难题。

本发明的任务以下述方式完成：

该化工设备内衬氟材料复合构件的制造方法，其特征在于它包括下列工艺步骤：

1)、按设备内腔形状制作聚四氟乙烯衬里构件、组件；

2)、结合表面预处理：金属构件需衬复部位的内表面用有机溶剂清洗干净，除去油污和锈迹；聚四氟乙烯衬里构件的外表面先作搽钠处理，然后均涂氟化物结合剂；

3)、组装装配成复合构件；

4)、将复合构件装成密闭式容器，然后充气加压，并在安全的温度和压力条件下保持1个或一个小时以上，将衬里构件紧紧地贴附固定在金属构件的内腔壁上。

所说的充气加压步骤中，采用水加热蒸汽和压缩空气混合加压的方法。

所说的充气加压步骤中，其腔内混合气压压力为1Mpa。

本发明的工业化工设备制品包括反应塔、反应罐、反应釜，在-40℃～+180℃之间，保持-0.1MPa～1.6Mpa的正负压状态下反复测试六百余次，结果未见变形和脱层。其剪切强度达16Mpa，剥离强度(最大剥离值)＞30N/cm。用料明显比传统方法节省。另外，按试验结果推算，可以延长工作寿命30～40倍。本方法也适用于制造宽口型容器的氟化物防腐内衬施工。

以下结合实施例和附图进一步说明：

图1是本发明的立式反应塔的工艺实施例示意图。

图2是本发明的卧式反应罐的工艺实施例示意图。

实施例1：

参见图1所示，该例按整体安装方式组织工艺实施。该反应塔为柱罐形，分为三部分，上下均设有封头，这种封头形式多样，多数为碟形或椭球形封头，中间为罐体段，组合成反应塔，内层是聚四氟乙烯(PTFE)的衬里构件1，衬靠在金属的钢构件2的内壁上，在上封头3上，设有进料口5和温度、压力的测试接口4、气(泵)管接入口6，下封头8上设有出料口9。上封头3的进料口盖上还设电加热电源接入接点。图示之中，从进料口中间垂挂着一个加温装置7，置入水中，用于加热所储之水，使之产生水蒸汽，通过其水蒸发成蒸汽膨胀，增加腔内压力，加上从气泵管接入口进入的压缩气体一起，将聚四氟乙烯(PTFE)衬里构件的壁层压向金属构件的壁层，在压力作用下使之复合。上述加温装置也可以和独立盛水容器结合成一体，然后一并置入。

其具体的工艺流程如下：

→根据化工设备的钢构件主体结构内腔壁位置和形状(包括筒体内壁、封头内壁、进出料口和测试接口部位)制作相应的聚四氟乙烯衬里构件1

→衬里构件外表面搽钠处理

→均涂氟化物结合剂(本例选化工部晨光化工研究院出品的G-2型粘合剂)

→金属的钢构件2内表面用有机溶剂清洗干净

→组装装配，将聚四氟乙烯(PTFE)衬里构件1装入钢构件2的对应位置，先将下端封头用螺栓固紧

→在腔体内加入适量汽化用水(应防止干烧)

→安置电加热器，并置入水中

→再将上端封头用螺栓固紧，使其成为密封性腔体

→密封各测试口和进料口

→接通压缩气体气管

→通电加热汽化，控制加热时间和腔内压力，使腔内温度达到300℃，压力达到1Mpa，并维持120分钟，让其在气密腔室内的压力下使聚四氟乙烯(PTFE)衬里构件与钢构件相复合

→冷却

→完成。

实施例2：

该例对应为图2所示卧式罐体结构。按照与图1实施例相同的工艺过程，根据容器的钢构件主体结构制作相应的聚四氟乙烯(PTFE)衬里构件；衬里构件外表面搽钠，均涂氟化物结合剂；在金属的钢构件2内表面用有机溶剂-丙酮清洗；然后组装装配，将聚四氟乙烯(PTFE)衬里构件1装入钢构件2的对应位置，在腔体内加入少量汽化用水；安置电加热器，用螺栓固紧两端封头，使构件构成可以密封的腔体，加水之后再将加压容器密封，接通压缩气体气管充气加压；同时，通电加热，使水汽化，控制加热温度200℃，腔内压力为1.2Mpa，并维持120分钟，让其在充气腔室内的压力下使聚四氟乙烯(PTFE)衬里构件与钢构件相复合；冷却后即完成操作。其中加热温度控制在氟化物安全温度之内，即明显低于氟化物熔点温度，优选200-300℃，腔内的压力控制原则上也以安全为度，通常选0.8-1.5Mpa之间。保持时间同样允许有所变化，但宜控制在1小时以上，优选2小时。

上述衬里构件和钢构件的复合可以按整机状态组装施工，或按分拆部件方式在专门的压力容器密封室内进行施工。