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2022/05/20

石墨设备的特点、制造工艺及展望

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石墨设备是指以石墨材料为基材制成的设备。石墨设备是在解决了人造石墨制品的渗透性后,为发展盐酸工业而发明的。1934年,德国用酚醛树脂浸渍和热固化得到的不渗透石墨制成了板槽石墨吸收器。1936年,根据美国流行的钢管换热器结构,用浸渍酚醛树脂的挤压石墨管成功制造出管式石墨降膜吸收器,一度被誉为当时的一次技术革命。

石墨设备制造工艺:制造石墨设备所用的石墨材料可以是渗透性石墨,但大部分是不渗透性石墨;可以是没有添加剂的石墨材料,但大多是添加了高分子物质或其他成分的石墨材料。石墨聚丙烯换热器和石墨聚氯乙烯换热器按塑料设备生产工艺制造,设备衬里按衬里工艺制造。如果设备中的某些材料需要加固,则按照加固工艺流程进行处理。

石墨设备具有以下特点:(1)耐腐蚀。除浓H2SO4、HNO3、H2CRO4、HClO、H2O、Br2、高温F2气体和强氧化性盐溶液等强氧化性介质外,无其他部件的石墨设备能抵抗各种酸、碱、盐溶液和溶剂的腐蚀。但在高温下,石墨材料会与一些物质发生氧化还原反应。在这些情况下,石墨设备不能长时间使用。(2)石墨设备的耐热性取决于所用石墨材料中添加的其他成分。石墨设备的耐热性不仅由材料决定,还受结构的影响。比如挤压酚醛石墨管本身就可以在170度下长期使用。但如果在制造管板换热器时采用管子两端与管板粘接的常规结构,这种结构的浮头管板石墨换热器的允许温度只有120~130度,因为不同管子的胀缩往往不相等,相互影响,为防止较高温度下管子间胀缩差过大造成设备损坏。(3)强度和服役压力。石墨设备的结构设计和使用应考虑到石墨材料抗拉强度和抗弯强度较低,抗压强度较高的特点。由于承压设备主要部件的强度计算主要考虑抗拉和抗弯强度,化工过程中使用的石墨设备大多属于低压容器,即设计内压小于1.6MPa,只有少数能达到2.5MPa,通过材料的强化可以进一步提高设备的设计压力。

随着科学技术的发展,石墨设备不断向提高强度、效率、系统计算机控制和扩大应用领域的方向发展。如用纤维、陶瓷或金属材料增强石墨管和块,使设备的允许使用压力大大提高,改进材料和结构,提高设备的效率;设计制造一些新设备,拓展新的应用领域;发展多效蒸发,利用合成炉的吸收热和燃烧热,节约和充分利用能源,实现系统全计算机控制,达到理想工况,确保生产安全。

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石墨设备的特点、制造工艺及展望