一種不鏽鋼填料的化學處理方法

2023-06-11 11:54:56

專利名稱：一種不鏽鋼填料的化學處理方法
技術領域：
本發明涉及分離塔器用的填料，特別是涉及不鏽鋼填料的表面處理方法。
填料分離塔離由於其高效、低阻力、高通量的特點已在石化、煉油、化肥、環保等許多行業中被廣泛地應用。它對化工上的大多數物系特別是有機物系的分離效果良好，這主要由於填料具有很大的空隙率和比表面積，以及其表面對有機物系的優良的親合性能。然而，在實際工業過程中，往往會遇到含有大量水且具有強腐蝕性的待分離物系，如醋酸-水物系、稀硫酸-水物系等。由於這些濃水相物系的表面張力大，物系在填料表面的浸潤性和成膜性會變得特別差，導致填料往往不能充分發揮其應有的高效分離效果，並且由於高腐蝕性，一般不鏽鋼均有被破壞的危險。
對不鏽鋼及其它表面改性鋼表面的化學處理，已有大量的報導。所採用的方法一般是化學鍍銅(如US 5151168，US 5139923)、鍍鎳(如US 5019163)及鍍貴金屬(如鍍金，US5202151)等，這一方法是在電解質溶液中無外電流作用，將工件表面經催化處理，從而在工件表面形成鍍層。另一類更簡便的化學處理方法是通過化學轉化膜處理，如鋼鐵表面的磷化處理(US 5207840，SU 1782997，US 603921)，鈍化處理(US 5188714，EP 504621)，鉻鹽處理(US 5399209，DE 4432013)等。如上這些化學處理，基本上均是為了提高金屬工件表面的防腐耐蝕性能而作的。對於填料特別是不鏽鋼填料進行表面化學處理以改進其表面浸潤性提高其分離效率至今未見報導。
本發明的目的是提供一種提高不鏽鋼填料表面對水的親合性能，改善填料表面的潤溼效果，從而能大大提高含水物系在填料表面的成膜性能，充分發揮填料分離效率的化學處理方法。
本專利的技術方案如下。
不鏽鋼填料的表面先進行除油除汙處理，隨後將處理過的填料浸泡在化學覆膜工作液中。工作液由無機酸A，無機鹽B及添加劑C組成。無機酸A的組成可以是濃硫酸0-400g/l、濃鹽酸0～200g/l、濃硝酸50-700g/l、磷酸0～500g/l等。無機鹽B一般為鉻酸鹽或重鉻酸鹽2-80g/l、三聚磷酸鹽0～50g/l等。添加劑C一般為尿素、硫脲、六次甲基四胺等之中的任一種，濃度0.5～3g/l。將如上三種藥劑配成水溶液得到用於化學覆膜的工作液。使用方法一般為將填料浸泡在工作液中，工作溫度為20～100℃，優選的為35～60℃，浸泡時間一般為1～5小時，最好為2.5～3.5小時。填料取出後用清水衝洗至中性，晾乾即可。通過這一處理，使填料表面的粗糙度增加，並生成了細密的一層氧化膜，如此，填料對水溶液的表面潤溼性能大為改善，同時也大幅度地提高了填料的耐腐蝕性。
本發明涉及的填料材料可以是各種型號的不鏽鋼(1～4)Cr13，3Cr13Mo，1Cr17，1Cr17Ti，1Cr18，1Cr25Ti，1Cr17Mo2Ti，1Cr17Ni2，0Cr18Ni9，1Cr18Ni9，2Cr18Ni9，0Cr18Ni9Ti，0Cr18Ni12Mo2Ti，0Cr18Ni12Mo3Ti，1Cr18Ni12Mo2Ti，1Cr18Ni12Mo3Ti等。進行化學處理時的填料可以是整塊填料處理，也可以是一塊塊填料片單獨處理後，再包紮。所使用的規整填料通常為板波紋型或絲網型。本化學處理方法也同樣適用於上述材質的其它散裝填料如鮑爾環、矩鞍環等。
採用本發明的處理方法，不鏽負填料表面在室溫對水的潤溼率由25％提高到94％以上。用本發明處理過的填料使用於精餾塔，精餾分離效率提高33％～64％。耐腐性也有大幅度提高。


圖1為普通不鏽鋼片化學處理前後水在其表面的潤溼情況。A為化學處理過的部份，B為未化學處理的部分。
圖2為不鏽鋼填料未經化學處理前水在表面的潤溼情況。
圖3為不鏽鋼填料化學處理後水在其表面的潤溼情況。
下面以實施例進一步說明本發明。
實施例一。316L(美國牌號)不鏽鋼板波紋規整填料經除油除汙操作後，將其浸入含濃HNO3650g/l，K2Cr2O71.5g/l和硫脲2g/l的溶液中，在溫度70～80℃，浸泡3小時進行化學覆膜處理，之後取出，用清水衝洗乾淨，乾燥。通過處理後，填料表面在室溫對水的潤溼率由25％提高到94％。經測試，對醋酸-水的精餾分離效率提高了60％。同時，對表面處理後的填料於105℃下在60％濃度的醋酸中浸置72小時，其腐蝕失重為未處理的1/230。
實施例二。同實施例一，其中不鏽鋼板波紋規整填料為317L，工作液含濃H2NO3100g/l，H3PO4200g/l，K2Cr2O760g/l，六次甲基四胺1g/l。通過處理後，填料表面在室溫對水的潤溼率由25％提高到96％。經測試，對醋酸-水的精餾分離效率提高了64％。同時，經表面處理後的填料對60％濃度的醋酸腐蝕失重1/240。
實施例三。304(美國牌號)不鏽鋼絲網規整填料，用清洗液除油除汙後，將其浸入含濃HNO3350g/l，濃H2SO450g/l，K2Cr2O730g/l，尿素1.5g/l的溶液中，於50℃浸泡2.5小時，取出後用清水衝洗，晾乾。經測試，處理後的絲網填料，對甲醇-水的分離效率提高了33％。將表面處理後的填料在100℃，稀硫酸(20％濃度)中浸置48小時試驗得出，其腐蝕失重減少為1/180。
權利要求
1.一種不鏽鋼填料的化學處理方法，其特徵是將不鏽鋼填料化學覆膜工作液中浸泡1～5小時，然後用水衝洗至中性。
2.根據權利要求1年述的化學處理方法，其特徵是化學覆膜要作液由無機酸A，無機鹽B和添加劑C組成，無機酸A含有濃硫酸0～400g/L、濃鹽酸0-200g/L、濃硝酸50～700g/L和磷酸0～500g/L，無機鹽B含有鉻酸鹽或重鉻酸鹽2-80g/L和三聚磷酸鹽0～50g/L，添加劑C是尿素、或硫脲或六次甲基四胺，含量為0.5～3g/L。
3.根據權利要求1年述的處理方法，其特徵是優選的浸泡時間為2.5～3.5小時，優選的溫度是35～60℃。
全文摘要
一種分離塔器用的不鏽鋼填料的化學處理方法,它是將不鏽鋼填料在20～100℃的化學覆膜工作液中浸泡1～5小時,然後用水衝洗至中性,晾乾。化學覆膜工作液由無機酸A,無機鹽B和添加劑C組成。用本發明方法處理,使填料對水溶液增加,並生成了細密的一層氧化膜,如此填料對水溶液的表面潤溼性能大為改善,提高了對水溶液物質的分離效率,同時也大幅度提高了填料的耐腐蝕性能。
文檔編號C23C22/33GK1242435SQ98111420
公開日2000年1月26日 申請日期1998年7月21日 優先權日1998年7月21日
發明者張志炳, 卞克建, 張明 申請人:南京大學