天华管壳式阳极保护冷却器操作手册.doc

阳极保护管壳式不锈钢浓硫酸冷却器操作手册天华化工机械及自动化研究设计院第一章冷却器操作特性1阳极保护冷却器操作特性及工艺参数(见技术规格数据表)2阳极保护冷却器结构尺寸示意图第二章阳极保护1阳极保护原理当某种金属浸入电解质溶液中时,金属表面与溶液之间就会建立起一个电位,腐蚀电化学中把这个电位称作自然腐蚀电位。不同的金属在一定的溶液中的电位是不一样的。同一种金属由于其各部位间存在着电化学不均匀性而造成不同部位间产生一定的电位差值,正是这种电位差值导致了金属在电解质溶液中的电化学腐蚀。向浸在电解质溶液中的金属(电极)施加直流电流,金属的电极电位会发生变化,这种现象称作极化。所通电流为正电流(金属为阳极),金属的电位向正方向变化,这种过程叫做阳极极化。反之,通过的电流为负电流(金属为阴极),金属的电位向负方向变化,则称作阴极极化。电位与对应电流密度之间的关系曲线叫做极化曲线。具有钝化性倾向的金属在进行阳极极化时,如果电流达到足够的数值,在金属表面上能够生成一层具有很高耐蚀性能的钝化膜而使电流减少,金属呈钝化状态。继续给以较小的电流,就可以维持这种钝态,从而减缓金属的腐蚀。这就是阳极保护的基本原理。图2为典型的钝性金属阳极极化曲线示意图,图中表现出四个特性区域:----活化区在A点,外加电流为零,金属处于自腐蚀状态,自腐蚀电位为EA,当通以阳极电流时,其电流密度随电位的升高而增加。当电位升高到B点时,电极过程受到阻碍,电流密度不再上升,达到一个极大值IM。在此区域内,金属表面处于活性溶解状态,故将此区域叫做活化区,其电极反应如下:Me→Men++----过渡区电位刚过B点,外加电流密度迅速下降,到C点降到最小值,金属表面进入钝化状态。B点的电流密度IM和电位EB叫做致钝电流密度和致钝电位。BC区金属表面处于活化----钝化不稳定状态,故将此区域叫做过渡区。----钝化区从C点开始到D点,电位变化时外加阳极电流密度变化很小,金属表面处于稳定的钝化状态,故将此区域叫做钝化区,其电流密度IP叫做维钝电流密度。电极反应如下:3H2O+2Me→Me2O3+6H++6e对应于该区域的电位范围ED-EC称作维钝电位区间,即阳极保护所要控制的电位区间。----过钝化区当电位高于稳定钝化区,电流密度又开始增大,金属表面产生了新的电极反应,钝化膜转化成高价化合物而受到破坏。对不锈钢而言,电极反应如下:Me2O3+4H2O→Me2O72-+8H++6e在此区域内,金属腐蚀重新加剧,故将此区域叫做过钝化区。D点电位ED叫做过钝化电位。2阳极保护硫酸冷却器工作原理冷却器工作原理是把与浓硫酸接触的全部表面作为阳极,另外设置一根或数根阴极(图1),通过浓硫酸形成电流回路。向冷却器施加一定的阳极电流,使其产生阳极极化,迅速通过致钝电位,进入稳定钝化区并维持其电位在这个区域,依靠在钝化区形成的钝化膜减缓冷却器在浓硫酸中的腐蚀。3硫酸冷却器(阳极保护系统)组成如图1所示,冷却器(阳极保护系统)由设备本体(阳极)、阴极、参比电极、恒电位仪、电线电缆组成。其主要元件功能分述如下:,而必须以一个电位相对稳定的电极作为参照进行测量,该电极叫参比电极。参比电极本身的电位在工艺条件下基本保持恒定,所有测得电位均是相对于参比电极的电位(即以参比电极的电位作为基准)。冷却器设置若干支参比电极,其中一支作为控制参比电极,冷却器阳极相对于该电极的电位被送入恒电位仪,恒电位仪通过改变输出电流以控制阳极的电位等于“4档的电位设定值”。其余参比电极作为监测参比电极。。恒电位仪的输出电流通过阴极均匀分布到与酸接触的所有冷却器表面。阴极是一种特制的金属棒并外套有一定数量的小孔的聚四***乙烯塑料管,与换热管束平行。①功能:微机控制恒电位仪是典型的数字式控制仪表,具有操作简单、参数自动设定、最大输出电流限流控制、电流无极调节、故障自动判断、声光报警等智能化功能,并设置手动/自动控制、假负载试机,同时还具有很强的通讯功能(RS—232/485通讯规程的一对一通讯功能、Modbus通讯协议的多站通讯功能)。②工作原理:如图3所示,控制器根据给定电位值、检测电位值调节调压模块输出交流电压0~220V,经变压器、桥式整流器输出0~20V直流电压(阳极极化电源),亦即给浓硫酸设备施加阳极电流而使其达到阳极保护的目的。该调压模块为全隔离单向交流调压一体化模块,它具有集成度高、调节精度高、可靠、维修量极小等特点,实现了电流无极调节。在整个调节、控制过程中,若电位超过上、下限值,控制器发出相应声、光报警信号;若所需电流超过仪器额定电流,控制器可自动控制最大输出电流不超过仪器额定电流,