不透性石墨应用于化工行业的经济效益分析

2022-09-10

我国在20世纪50年代末期开始不透性石墨的应用研究, 虽然起步较晚, 但在石墨新设备的应用研究方面取得了可喜的成绩。与此同时, 还逐步形成了一支以高等院校、科研、设计和制造单位为主体的科技队伍。我国对石墨设备的开发、应用, 首先在氯碱、盐酸工业试用获得成功, 之后逐步向硫酸、磷酸、磷肥、农药等部门推广应用, 以后又逐渐推广到冶金、医药、食品等工业部门。不透性石墨材料所具备的优良性能逐渐被人们所挖掘, 应用的行业领域也越来越广泛。

一、不透性石墨分类及特点分析

1. 不透性石墨分类

根据挂渍剂的差异, 可以将不透性石墨分为浸渍石墨、压型石墨、浇注石墨三种。浸渍石墨以挂渍剂不同可分为合成树脂浸渍石墨、水玻璃浸渍石墨、沥青浸渍石墨。压型石墨分为模压型和挤压型两种。浇注石墨分为常压成型和加压成型石墨等等。近年来出现的增强石墨, 是石墨材料大家庭中的新成员。它是采用碳纤维、玻璃纤维、铝纤维增强, 或将陶瓷等复合在石墨表面, 并一同浸渍而成。它与未增强的普通漫演石墨相比, 其承压能力、抗弯强度大大高于未增强的普通浸渍石墨, 抗磨蚀性能也优于后者。

2. 不透性石墨特点分析

(1) 优良的化学稳定性

例如, 被采用最广泛的酚醛型不透性石墨, 除了强氧化性酸和强碱外, 对大部分酸类和碱类都是稳定的。呋喃型不透性石墨则具有优良的耐酸性和耐碱性。同时由于石墨和大多数介质之间的“亲和力”极小, 污垢不易附结在表面。

(2) 导热系数高

在非金属材料中, 不透性石墨是导热系数高于许多金属的惟一结构材料, 从几种常用的结构材料的导热系数可以看出, 它仅仅次于铜和铝, 比不锈钢大5倍, 比碳钢大2倍, 居于非金属材料之首, 因此常用来制作换热设备。

(3) 线胀系数小

不透性石墨的线胀系数一般在 (5~27) ×10-6×1/℃范围内, 对温度变化的敏感性小, 用它制作的设备能在高温下维持原来的形状和机械强度, 除不能压延和锻制外, 可以进行各种机械加工, 与陶瓷、搪玻璃及高硅铸铁等耐蚀材料相比, 具有高得多的热稳定性, 它能够很好的抵抗热冲击。

二、不透性石墨在化工行业的具体应用及经济效益分析

1. 不透性石墨具体应用

由于不透性石墨本身的优点, 尤其是利用其突出的导热性, 制成的石墨换热器得到了广泛的应用。除了换热器外, 还用于生产石墨制的离心泵、液下泵、喷射泵、旋涡泵、垂直无轴封泵、沉水式泵等泵类及各种规格的管道、管件、阀门等等。还有利用石墨砖、板、条制作设备的衬里, 在高温、高压的腐蚀性场合下, 采用石墨砖板作预应力衬里, 往往能获得十分理想的效果。同时性价比较其他材料高出许多。

2. 不透性石墨设备经济效益分析

以合成炉为例, 为了响应国家十一五计划“节能减排”的号召及市场的需求, 研发出一种新型组合式副产蒸汽氯化氢石墨合成炉, 本设备属于化工生产领域响应国家十一五计划“节能减排”的号召及市场的需求而研发的一个产品, 目前主要广泛应用于氯碱化工、聚氯乙烯、多晶硅化工行业生产氯化氢或盐酸, 经过初步实践证明创造出的价值是很可观的, 具有良好的节能减排效果。

据测算, 每年我国仅化工行业因设备腐蚀造成的损失就超过1000亿元, 在整个国民经济中因腐蚀造成的损失更是惊人。全石墨制的氯化氢合成炉 (副产蒸汽压力0.3-1.2Mpa) 。由于石墨材料的高耐腐蚀性及高导热性等优点, 保证了全石墨蒸汽合成炉能在苛刻的运行条件下长期稳定的运行、且操作简便、不易腐蚀、使用寿命长、检修方便简捷, 可直接接入蒸汽网络并网使用。

(1) 为用户带来的直接经济效益

1热能利用率高, 每合成1t氯化氢气体可副产蒸汽0.6~0.8t, 以生产150t/d100%氯化氢合成装置为例, 氯化氢合成系统装置满负荷生产时日产蒸汽约105吨, 蒸汽单价以210元/吨计, 年开车330天,

则年创效益约727万元。

2无需建立独立的蒸汽用户网, 从而节省了单独建立蒸汽网的投资, 单套蒸汽锅炉约80万元。

3本系统单套正常运行时热水循环仅需一台4kw纯水泵的动力消耗, 动力消耗很低, 每年节约用电约8万元。

(2) 社会效益

1本项目产品由于可副产蒸汽, 避免了使用蒸汽锅炉所带来的成本浪费, 从而避免了蒸汽锅炉使用燃煤的浪费, 节约了国家煤矿资源及避免了因燃煤所产生的环境污染。

2本项目的实施, 注重了知识产权的保护, 核心技术在行业及至全球领先, 对地方经济的持续发展和提高我省科技水品将有很大推动作用。

3组合式副产蒸汽石墨氯化氢合成炉是我国的特种非金属设备制造水平有了突飞猛进的提升, 也相应地促进了国内盐酸等基础化工行业的发展

4本项目的实施, 将会增加工作岗位, 以减轻社会就业压力带来积极作用。