Page 122 - Zmist-n5-2015

Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2015. – ¹ 5. – Physicochemical Mechanics of Materials

УДК 621.791
ТЕХНІЧНЕ ДІАГНОСТУВАННЯ СТАНУ КОМПОЗИТНИХ
ЄМНОСТЕЙ ВИПАРНИКА СІРЧАНОЇ КИСЛОТИ
1 2 2
О. І. БАЛИЦЬКИЙ , М. КАВ’ЯК , П. КАВ’ЯК
1
Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України, Львів;
2
Західнопоморський технологічний університет, Щецін, Польща
Рециклінг відходів гідролітичної сірчаної кислоти (загущених та очищених у спеці-
альних випарниках) повертає їх до технологічного процесу виготовлення мінераль-
них добрив. Головний елемент конструкції технологічного обладнання (ємність ви-
парника) при цьому зазнає інтенсивної деградації і потребує ефективного діагносту-
вання. Показано, що довговічність випарника, зміцненого скляними волокнами
полімерного вінілоестрового ламінату, який працює в умовах змінних механічних і
термічних навантажень, в основному залежить від властивостей матеріалу зносо-
тривкого покриву, який захищає внутрішню поверхню ємності від стирання тверди-
ми виділеннями солей моногідратів та сульфатів заліза і магнію.
Ключові слова: відходи сірчаної кислоти, випарник, зміцнений скляними волокнами
полімерний вінілоестровий ламінат.
Під час виготовлення мінеральних добрив на сучасних підприємствах вини-
кають відходи, які за відповідних технологічних процесів (рециклінгу) все часті-
ше знову стають вартісним продуктом. Це відбувається, наприклад, з газоподіб-
ним воднем (до 60 t на рік), відходами сірчаної кислоти та синтетичним газом,
отриманим з твердих побутових відходів для спалювання на об’єктах локальної
енергетики [1, 2]. Відходи сірчаної кислоти забруднені солями і мають невелику
густину, тому їх очищення і загущення відбувається у випарниках. На вибір кон-
струкційного матеріалу ємності впливає опір корозії, механічна витривалість, ко-
ефіцієнт теплопровідності та вартість виготовлення [3–5]. Виготовляють випарні
ємності як зі сталі (для захисту від корозійного впливу кислоти внутрішню по-
верхню покривають свинцем або гумою), так і з полімерних ламінатів. Останнім
все частіше віддають перевагу через їх високу хімічну тривкість і задовільну ме-
ханічну міцність, а також необхідний коефіцієнт теплопровідності. Тому тривало
експлуатовані сталеві ємності часто замінюють на випарники з вінілоестрового
ламінату зі скляними волокнами.
Випарник експлуатується в жорстких температурно-силових умовах за дії
агресивного середовища. Так, загущення кислоти триває за температури біля
80°C та надлишкового тиску біля 100 hPa. Випарник працює в безперервному
режимі впродовж тижня, при цьому в загущеній кислоті утворюються тверді ви-
ділення солей моногідратів та сульфатів заліза і магнію, які за циркуляції кисло-
ти виконують роль абразиву і стирають внутрішню поверхню. Після тижня робо-
ти ємність звільняють від кислоти і наповнюють водою для виполіскування цих
осадів солі. Підігріта до температури 90°C вода перебуває в циркуляційному русі
впродовж 8…10 h. Після очищення випарника процес повторюють.
Таким чином, на випарник впливає сірчана кислота та її пара, він зношуєть-
ся через термовтому та дію кристалів солі, а також циклічних навантажень вна-

Контактна особа: О. І. БАЛИЦЬКИЙ, e-mail: balitski@ipm.lviv.ua
121