CN105609307B - 一种防腐蚀装置以及防腐蚀方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及防腐蚀技术领域，尤其涉及一种防腐蚀装置以及防腐蚀方法。能够减小对容器的腐蚀，延长所述容器的使用寿命，提升使用效果。克服了现有技术中导电性容器的器壁容易被无机盐电离的阴离子腐蚀而使得容器的使用寿命短暂以及使用安全性低的缺陷。本发明实施例提供一种防腐蚀装置，包括：容器，所述容器用于容纳并承载含有无机盐的腐蚀性介质，所述容器的器壁为导体；套设在所述容器的器壁外围的导电壳体，所述容器的器壁与所述导电壳体之间留有第一间隙形成电容器；直流电源，所述容器的器壁作为负极板与所述直流电源的负极电连接，所述导电壳体作为正极板与所述直流电源的正极电连接。
Description
技术领域
本发明涉及防腐蚀技术领域，尤其涉及一种防腐蚀装置以及防腐蚀方法。
背景技术
在日常生产生活中，一些反应物料、传质传热介质或者存储物料中均含有或多或少的无机盐，反应物料在反应容器中进行反应，传质传热介质在管道中进行传送，存储物料在存储容器中进行存储，都对容器的材质有较高的要求，这些容器一般采用具有导电导热作用的材质制成，由于无机盐电离生成阴阳离子，其中的阴离子如Cl-、SO4 2-、PO4 3-会对导电容器的器壁产生电化学腐蚀，会造成容器的泄漏，影响容器的使用寿命与使用安全性。
尤其是当采用镍基合金制作超临界反应器时，超临界反应器的成本高昂，并且由于超临界体系为高温高压的反应体系，反应物料中含有无机盐，无机盐电离的阴离子对超临界反应器的腐蚀作用非常强烈，影响超临界反应器的使用寿命和使用效果。
发明内容
本发明的主要目的在于，提供一种防腐蚀装置以及防腐蚀方法，能够减小对容器的腐蚀，延长所述容器的使用寿命，提升使用效果。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一方面，本发明实施例提供一种防腐蚀装置，包括：
容器，所述容器用于容纳并承载含有无机盐的腐蚀性介质，所述容器的器壁为导体；
套设在所述容器的器壁外围的导电壳体，所述容器的器壁与所述导电壳体之间留有第一间隙形成电容器；
直流电源，所述容器的器壁作为负极板与所述直流电源的负极电连接，所述导电壳体作为正极板与所述直流电源的正极电连接。
可选的，所述容器为反应器、换热器或者储存器。
当所述容器为反应器，且所述反应器竖直放置时，所述导电壳体为上下贯通的筒状结构，所述筒状结构的形状与所述超临界反应器的侧壁形状一致，且所述筒状结构的中轴线与所述超临界反应器的中轴线重合。
可选的，所述容器的器壁和所述导电壳体上均设置有金属引线板，所述直流电源的负极通过第一导线与所述容器的器壁上的金属引线板电连接，所述直流电源的正极通过第二导线与所述导电壳体上的金属引线板电连接。
可选的，所述第一间隙中填充有电介质。
优选的，所述电介质为陶瓷管。
进一步地，所述陶瓷管与所述容器的器壁之间留有第二间隙，所述第二间隙中填充有保温材料，所述保温材料可用于固定所述陶瓷管。
可选的，所述防腐蚀装置还包括接地装置，所述接地装置用于对所述电容器进行放电处理。
优选的，所述防腐蚀装置还包括熔断器，所述熔断器与所述电容器串联连接。
另一方面，本发明实施例提供一种防腐蚀方法，应用于上述所述的防腐蚀装置，包括：
步骤1)将含有无机盐的腐蚀性介质承载在所述容器内；
步骤2)通过直流电源向所述电容器供电，使得所述容器的器壁带负电荷，所述导电壳体带正电荷。
优选的，在所述步骤2)之前还包括：根据所述无机盐阴离子的含量计算欲供电电量，并根据公式C＝Q/U对所述电容器的电容C大小和直流电源的电压U进行调节。
可选的，所述电容C满足公式C＝εS/4πkd，其中，S为电容正负极板的正对面积，ε为电容正负极板之间的介质的介电常数，k为静电力常量，d为电容正负极板之间的间距。
本发明实施例提供一种防腐蚀装置以及防腐蚀方法，通过在容纳并承载含有无机盐的腐蚀性介质的容器的器壁外围套设导电壳体，形成电容器结构，并通过直流电源向所述电容器结构供电，使得所述容器的器壁上聚集有负电荷，所述导电壳体上聚集正电荷，所述容器的器壁上的负电荷对所述无机盐电离的阴离子进行排斥，使得所述阴离子远离所述容器的器壁，能够减小对所述容器的器壁的腐蚀，延长容器的使用寿命与使用安全性。克服了现有技术中导电性容器的器壁容易被无机盐电离的阴离子腐蚀而使得容器的使用寿命短暂以及使用安全性低的缺陷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种防腐蚀装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种防腐蚀装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种防腐蚀装置的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种防腐蚀装置的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的再一种防腐蚀装置的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种防腐蚀方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
一方面，本发明实施例提供一种防腐蚀装置，参见图1，包括：
容器1，所述容器1用于容纳并承载含有无机盐的腐蚀性介质，所述容器1的器壁为导体；
套设在所述容器1的器壁外围的导电壳体2，所述容器1的器壁与所述导电壳体2之间留有第一间隙形成电容器；
直流电源3，所述容器1的器壁作为负极板与所述直流电源3的负极电连接，所述导电壳体2作为正极板与所述直流电源3的正极电连接。
本发明实施例提供一种防腐蚀装置，通过在容纳并承载含有无机盐的腐蚀性介质的容器1的器壁外围套设导电壳体，形成电容器结构，并通过直流电源向所述电容器结构供电，使得所述容器1的器壁上聚集有负电荷，所述导电壳体2上聚集正电荷，所述容器1的器壁上的负电荷对所述无机盐电离的阴离子进行排斥，使得所述阴离子远离所述容器1的器壁，能够减小对所述容器1的器壁的腐蚀，延长容器的使用寿命与使用安全性。克服了现有技术中导电性容器的器壁容易被无机盐电离的阴离子腐蚀而使得容器的使用寿命短暂以及使用安全性低的缺陷。
其中，对所述容器1的用途不做限定。所述容器可以为反应器、储液装置或者换热管道等。
本发明的一实施例中，所述容器1为反应器、换热器或者储存器。
在本发明实施例中，所述容器1为反应器时，含有无机盐的腐蚀性介质在所述反应器中发生化学反应时，无机盐电离产生的阴离子能够被所述反应器的器壁上的负电荷排斥，从而能够延长所述反应器的使用寿命；当所述容器1为换热器时，换热器中流经含有无机盐的腐蚀性介质，当所述容器1为储存器时，所述储存器储存含有无机盐的腐蚀性介质，同样都能够对所述换热器的器壁和储存器的器壁进行保护，防止发生电化学腐蚀。
其中，对所述直流电源3不做限定。所述直流电源3可以通过市电由整流器整流而获得。
其中，对所述导电壳体2在所述容器1的器壁外围的套设位置不做限定，套设位置与所述容器1的防腐蚀区域有关。
本发明的一实施例中，所述容器1为反应器，且所述反应器竖直放置，所述导电壳体2为上下贯通的筒状结构，所述筒状结构的形状与所述反应器1的侧壁形状一致，且所述筒状结构的中轴线与所述反应器1的中轴线重合。
在本发明实施例中，所述反应器1的侧壁和所述导电壳体2组成电容器结构，且所述电容器各个部位的正负两个极板之间的间距相等，使得正负电荷能够分别均匀聚集在所述导电壳体2和所述反应器1的侧壁上，从而能够对所述反应器1的整个侧壁进行防腐蚀，提高防腐蚀效果。
其中，对所述反应器的种类不做限定。
本发明的一实施例中，所述反应器为超临界反应器。由于超临界反应器采用镍基合金材料制成，超临界反应体系为高温高压体系，反应物料中含有无机盐，无机盐在超临界反应条件下电离为阴阳离子，阴离子与所述超临界反应器的器壁的表面发生电化学反应，对超临界反应器的器壁具有强烈的腐蚀作用，通过将所述超临界反应器的侧壁与所述导电壳体2形成电容器结构，并通过直流电源3向所述电容器供电，使得所述超临界反应器的侧壁带负电荷，所述负电荷对所述阴离子进行排斥使得所述阴离子远离所述超临界反应器的器壁，能够对所述超临界反应器进行防腐蚀保护。
本发明的又一实施例中，参见图2，所述容器1为超临界反应器，所述超临界反应器1的器壁和所述导电壳体2上均设置有金属引线板，所述直流电源3的负极通过第一导线31与所述超临界反应器1的器壁上的金属引线板4-41电连接，所述直流电源3的正极通过第二导线32与所述导电壳体2上的金属引线板4-42电连接。
由于在超临界反应过程中，超临界反应体系为高温高压体系，超临界反应器1内有热流体通过，在本发明实施例中，通过设置金属引线板，能够起到散热作用，避免温度过高而对所述第一导线31和第二导线32造成破坏。
其中，需要说明的是，由于电容器起到储存电荷以及隔直流的作用，使得正电荷聚集在正极板上，负电荷聚集在负极板上形成额定电压，当加在所述电容器两端的电压大于所述额定电压时，所述电容器会被电击穿而发生损坏。
本发明的又一实施例中，参见图3，所述第一间隙中填充有电介质5。其中，形成宏观束缚电荷的现象称为电极化，能产生电极化现象的物质统称为电介质。在外电场作用下，这些电荷也只能在微观范围内移动，产生极化，从而使得电容器的电容增大，能够防止电击穿。
其中，对所述电介质5不做限定。电介质5包括气态、液态、固态物质。
本发明的一实施例中，所述电介质5为陶瓷管。由于陶瓷管具有隔热作用，采用陶瓷管作为电介质，能够增大电容，并且能够对超临界反应体系进行隔热保温。
其中，对所述陶瓷管的具体成分不做限定，本发明的一实施例中，所述陶瓷管为钛酸钡-氧化钛陶瓷管。
本发明的又一实施例中，参见图4与图5，所述陶瓷管5与所述容器1的器壁之间留有第二间隙，所述第二间隙中填充有保温材料6，所述保温材料6可用于固定所述陶瓷管5。
通过填充保温材料6，既能够起到保温作用，也能够固定陶瓷管5，防止陶瓷管5发生滑动而破碎，对所述陶瓷管5具有缓冲保护的作用。
其中，对所述保温材料6不做限定。
本发明的一实施例中，所述保温材料6为保温棉。
本发明的又一实施例中，参见图5，所述防腐蚀装置还包括熔断器7，所述熔断器7与所述电容器串联连接。熔断器是根据电流超过规定值一定时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开的原理制成的一种电流保护器，通过串联熔断器7，能够对所述超临界反应器1起到保护作用，防止发生短路或者电流过载现象。
本发明的一实施例中，所述防腐蚀装置1还包括接地装置(图中未示出)，所述接地装置用于对所述电容器进行放电处理。
在本发明实施例中，通过设置接地装置，可以在所述容器不需要进行防腐蚀保护或者需要停止防腐蚀保护时，对所述电容器进行放电，从而起到对人体的保护作用。
其中，对所述接地装置不做限定。所述接地装置可以为接地线，也可以为接地棒。具体的，在放电时，可以将所述接地线或者接地棒的接地端接入大地，将电容器上的储存电荷放尽，直至无火花和放电声为止。
另一方面，本发明实施例提供一种防腐蚀方法，应用于上述所述的防腐蚀装置，参见图6，包括：
步骤1)将含有无机盐的腐蚀性介质承载在所述容器内；
步骤2)通过直流电源向所述电容器供电，使得所述容器的器壁带负电荷，所述导电壳体带正电荷。
本发明实施例提供一种防腐蚀方法，通过在承载含有无机盐的腐蚀性介质的容器的器壁外围套设导电壳体，形成电容器结构，并通过直流电源向所述电容器结构供电，使得所述容器的器壁上聚集有负电荷，所述导电壳体上聚集正电荷，所述容器的器壁上的负电荷对所述无机盐电离的阴离子进行排斥，使得所述阴离子远离所述容器的器壁，能够减小对所述容器的器壁的腐蚀，延长容器的使用寿命与使用安全性。克服了现有技术中导电性容器的器壁容易被无机盐电离的阴离子腐蚀而使得容器的使用寿命短暂以及使用安全性低的缺陷。
其中，步骤1)与步骤2)的先后顺序可以调换。
本发明的一实施例中，在所述步骤2)之前还包括：根据所述无机盐阴离子的含量计算欲供电电量，并根据公式C＝Q/U对所述电容器的电容C大小和直流电源的电压U进行调节。
在本发明实施例中，根据欲供电电量调节所述电容器的电容大小和直流电源的电压，使得所提供的电量尽量满足欲供电电量的大小，这样，使得电容器上的聚集电荷较多，从而使得容器的器壁排斥阴离子的能力较强，能够最大程度上减小对容器的器壁的腐蚀。
其中，在欲供电电量一定的情况下，直流电源的电压U与电容器的电容C为此消彼长的关系，因此，在电容器的电容C一定时，可以通过增大直流电源的电压U来增大供电电量，而在所述直流电源的电压U一定时，可以通过增大电容器的电容C来增大供电电量，以增大排斥阴离子的能力，提高防腐蚀效果。
本发明的一实施例中，所述电容器的电容C满足C＝εS/4πkd，其中，S为电容正负极板的正对面积，ε为电容正负极板之间的介质的介电常数，k为静电力常量，d为正负极板之间的间距。
在本发明实施例中，增大所述电容器的电容C可以对各个影响参数进行调节来实现，例如，电容器的电容C与正负极板之间的间距d呈反比例关系，正负极板之间的间距d越大，电容器的电容C越小，反之，则电容器的电容C越大。
本发明的又一实施例中，所述方法还包括：当所述容器不需要进行防腐蚀保护或者需要停止防腐蚀保护时，通过接地装置对电容器进行放电处理。
在本发明实施例中，能够保证容器的安全性，对人体进行保护，防止发生人身意外。
以下，本发明实施例通过对照例和实施例及实验例对本发明进行说明。这些实施例仅是为了具体说明本发明而提出的示例，本领域技术人员可以知道的是本发明的范围不受这些实施例、对照例以及试验例的限制。
对照例：
采用材质为C-276合金的管状超临界反应器，在所述管状超临界反应器的器壁外围套设材质为20#钢的壳体，超临界反应体系的水溶液中含有氯化钠、硫酸钠和磷酸钠，反应温度为296-303℃，所述超临界反应器的器壁与所述壳体之间的填充物为空气，在所述超临界反应器的侧壁的三个不同位置作标记，并分别检测三个不同位置(以A点、B点和C点为例)的壁厚，进行超临界反应4000h，停止反应。
实施例1
所述实施例1与所述对照例基本相同，唯一不同的是，在所述超临界反应器和壳体上连接电压为40V的直流电源，使得所述超临界反应器的侧壁带负电荷，所述壳体带正电荷。
实施例2
所述实施例1与所述对照例基本相同，唯一不同的是，在所述超临界反应器和壳体上连接电压为60V的直流电源，使得所述超临界反应器的侧壁带负电荷，所述壳体带正电荷。
实验例：
为客观地评价所述实施例1-2的防腐蚀情况，停止反应后，分别对对照例中各个位置以及实施例1-2中各个位置的壁厚进行测量，计算腐蚀厚度。
实验结果参见表1所示：
表1
| 名称 | A点腐蚀厚度 | B点腐蚀厚度 | C点腐蚀厚度 |
| 对照例 | 0.347 | 0.402 | 0.388 |
| 实施例1 | 0.268 | 0.330 | 0.289 |
| 实施例2 | 0.209 | 0.223 | 0.251 |
从表1可知：将超临界反应器的侧壁作为电容器的负极板，在超临界反应中，通过向所述电容器通电后，所述超临界反应器的侧壁带负电荷，对超临界反应体系中的阴离子进行排斥，使得阴离子远离所述超临界反应器的侧壁，从而能够减小对超临界反应器的侧壁的腐蚀，延长超临界反应器的使用寿命，从实施例1与实施例2可知：加在所述电容器两端的电压越大，所提供的电量越大，使得所述超临界反应器的侧壁上聚集的负电荷越多，能够增大对阴离子的排斥能力，防腐蚀效果越好。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种防腐蚀装置，其特征在于，包括：
容器，所述容器用于容纳并承载含有无机盐的腐蚀性介质，所述容器的器壁为导体；所述容器为超临界反应器，所述无机盐在超临界反应下电离为阴阳离子；
套设在所述容器的器壁外围的导电壳体，所述容器的器壁与所述导电壳体留有第一间隙形成电容器；所述第一间隙中填充有电介质，用以增大电容；
直流电源，所述容器的器壁作为负极板与所述直流电源的负极电连接，所述导电壳体作为正极板与所述直流电源的正极电连接。
2.根据权利要求1所述的防腐蚀装置，其特征在于，
所述超临界反应器竖直放置，所述导电壳体为上下贯通的筒状结构，所述筒状结构的形状与所述超临界反应器的侧壁形状一致，且所述筒状结构的中轴线与所述超临界反应器的中轴线重合。
3.根据权利要求1所述的防腐蚀装置，其特征在于，
所述超临界反应器的器壁和所述导电壳体上均设置有金属引线板，所述直流电源的负极通过第一导线与所述容器的器壁上的金属引线板电连接，所述直流电源的正极通过第二导线与所述导电壳体上的金属引线板电连接。
4.根据权利要求1所述的防腐蚀装置，其特征在于，
所述电介质为陶瓷管。
5.根据权利要求4所述的防腐蚀装置，其特征在于，
所述陶瓷管与所述容器的器壁之间留有第二间隙，所述第二间隙中填充有保温材料，所述保温材料可用于固定所述陶瓷管。
6.根据权利要求1所述的防腐蚀装置，其特征在于，
所述防腐蚀装置还包括接地装置，所述接地装置用于对所述电容器进行放电处理。
7.根据权利要求1所述的防腐蚀装置，其特征在于，
所述防腐蚀装置还包括熔断器，所述熔断器与所述电容器串联连接。
8.一种防腐蚀方法，其特征在于，应用于权利要求1-7任一项所述的防腐蚀装置，包括：
步骤1)将含有无机盐的腐蚀性介质承载在所述容器内；
步骤2)通过直流电源向所述电容器供电，使得所述容器的器壁带负电荷，所述导电壳体带正电荷。
9.根据权利要求8所述的防腐蚀方法，其特征在于，
在所述步骤2)之前还包括：根据所述无机盐电离的阴离子的含量计算欲供电电量Q，并根据公式C＝Q/U对所述电容器的电容C大小和直流电源的电压U进行调节。
10.根据权利要求9所述的防腐蚀方法，其特征在于，
所述电容器的电容C满足公式C＝εS/4πkd，其中，S为电容正负极板的正对面积，ε为电容正负极板之间的介质的介电常数，k为静电力常量，d为电容正负极板之间的间距。
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