耐尿素储罐涂料如何提高化肥产量

耐尿素储罐涂料如何提高化肥产量

尿素是全球最常用的氮肥来源。尿素型化肥不仅在每克化肥产生的氮量方面可实现出色的成本效益,而且相比硝酸铵构成的安全风险也更低。

但是,尿素在水溶液中的 pH 值意味着,当其存储在容器中,特别是存储在容易产生内部水分积聚或凝结的储罐中时可能会成为潜在的腐蚀源。在气候条件变化显著的地区,如亚洲、中东和北美,这可能是一个特别严重的问题,会导致储罐与其内容物之间形成明显的温度差异。

因此,必须确保使用适当的工业保护涂料为碳钢储罐施工内衬,以保护其中的内容物、保证储罐完好无损并提高生产效率。被迫停用储罐以进行维修可能会导致巨大的经济损失,而(计划内或计划外)停工也会给设施造成高达每天 1200 万美元的损失。

案例研究

最近,一家化肥制造商与佐敦接洽,希望为中国多个用于存储液体尿素的碳钢储罐找到一种有效的内衬解决方案。佐敦的实验室进行了一系列测试,以评估其涂料产品在 40% 尿素水溶液中的耐化学腐蚀性能。

我们最终选择以佐敦 Tankguard系列产品Tankguard Plus、Tankguard SF 和 Tankguard Zinc 进行测试,因为这些产品可针对高 pH 值提供保护,并且有助于客户更快地让储罐恢复使用。该系列产品展现出适合于化肥生产和存储等多个行业的广泛耐化学性能。

测试产品 1:Tankguard Plus

双组分 Tankguard Plus 是一种酚醛环氧树脂,可使涂料施工和固化速度加快高达 50%。该产品具有出色的耐化学性能和耐高温性能,能让储罐在 5 天内恢复使用。

测试产品 2:Tankguard SF

Tankguard SF 是一种无溶剂酚醛环氧树脂,可进行湿碰湿施工,仅通过一层涂层即可提供媲美两层涂层的保护。该产品对多种化学品都有很好的耐受性,施工漆膜厚度最小为 150 μm,最大为 500 μm。

测试产品 3:Tankguard Zinc

最后测试的 Tankguard Zinc 是一种无机硅酸锌储罐涂料。该产品仅作为单层涂层系统使用,符合 ASTM(美国材料试验协会)D520 II 类型锌粉颜料标准。它提供比环氧树脂涂料快 60% 的耐化学性能,不会产生任何不规则开裂。

所使用的涂料也决定了储罐恢复使用的速度。

测试条件

客户最初要求在 20°C 温度下对产品进行测试,但后来决定将温度提高到 40°C,以增强测试的侵蚀性,并确定产品的耐受性。

测试使用的是尺寸为 75 mm 宽 x 150 mm 高 x 1.5 mm 厚的低碳钢试板。测试人员在两块试板上分别施工了两层 Tankguard Plus,每层厚度为 125 μm,总厚度为 250 μm;在一块试板上施工了 Tankguard SF,厚度为 400 μm;在另一块试板上施工了 Tankguard Zinc,厚度为 100 μm。

测试人员采用市场首选测试标准 ISO 4628 确定存储尿素期间对涂层的影响,并特别检查了起泡、开裂和生锈程度。

测试人员将试板分别放入装有 40% 尿素水溶液的单独广口瓶中:将每块试板的 50% 浸泡在溶液中,使用未浸入的 50% 来测试尿素分解产生的气体的影响。然而,并未发现任何气体出现。

将这些广口瓶放入 40°C 的烤箱中保存 9 个月。第一个月时,每周对这些试板进行一次检查,之后每月检查一次,以监测影响。

结果

在存储期限结束时,所有产品均未出现起泡、开裂和生锈的情况。Zinc 试板形成了一定程度的锌盐,但这是正常的,不会影响涂层提供的耐化学性能水平。事实上,锌盐可以使涂层钝化,进一步防止尿素侵蚀和最终腐蚀。在测试的头几天就发现了锌盐开始形成,但很快稳定下来,没有对尿素、涂层或碳钢产生不良影响。

图 1:Tankguard Plus 测试结果
图 2:Tankguard SF(左)和 Tankguard Zinc(右)测试结果

发现的唯一其他变化就是,施工 Tankguard SF 的试板出现轻微褪色,但这并不影响其保护性能。

众所周知,实验室条件永远不能完全复制实地所经历的情况,例如可能的温度波动。但是,通过测试证明,在客户指定的两倍工作温度下,这些产品浸入 40% 尿素水溶液时可以提供保护,因此适合为用于存储尿素的钢质储罐施工内衬。

替代解决方案

可以采用一些替代解决方案为储罐施工内衬。工厂需要扪心自问的两个终极问题是:需要为储罐和产品提供针对什么情况的保护?商业上最具可行性的方案是什么?如果需要大型储罐,从经济效益的角度来看,通常应该使用碳钢制造,因此,这意味着应使用内衬为储罐及其内容物提供保护。

如果是小型储罐,还可采用其他方案,例如不锈钢储罐或 GRP(玻璃增强塑料/聚合物)储罐。不锈钢能够耐受大多数化学品,但卤素是最常见的例外,而且通常不需要内衬。不过与搭配适当内衬的碳钢相比,它是一种非常昂贵的材料。由于不锈钢的硬度,以及焊接和热处理时所使用材料的限制,不锈钢的建造难度也更大。这自然会影响施工期间的人力成本。

GRP(玻璃增强塑料/聚合物)储罐常用于储存水,但某些类型具有耐酸性的塑料也适用,而且如果是某些小型 GRP(玻璃增强塑料/聚合物)储罐,就不需要使用内衬。同样,这些材料也比碳钢昂贵。此外,还必须使用质量恰当的塑料或聚合物,以确保储罐在预期寿命期内保持完好。而且,GRP(玻璃增强塑料/聚合物)储罐一般只能用于存储其最初设计要存储的的化学品,也就是说,储罐的使用灵活性更小。

与所有储罐及其内容物一样,必须确保为它们提供适当保护。

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