尿素設(shè)備腐蝕的影響因素分析及防腐措施

1、尿素設(shè)備腐蝕的影響因素分析及防腐措施設(shè)備腐蝕在化工行業(yè)中很普遍，其中尿素設(shè)備腐蝕的影響因素與防腐措施我認(rèn)為有以下幾方面：一、影響設(shè)備腐蝕的因素：1、介質(zhì)溫度介質(zhì)溫度對(duì)設(shè)備腐蝕的影響十分顯著。這是由于溫度的升高可以增加金屬在其活化態(tài)和鈍化態(tài)的腐蝕速率，使不銹鋼的鈍化區(qū)范圍變窄，加速了材質(zhì)的活化即加速了陰極、陽(yáng)極的氧化、還原過(guò)程，從而提高了設(shè)備的腐蝕速率。介質(zhì)溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速度加快，溫度低于165時(shí)，溫度的變化對(duì)不銹鋼腐蝕的影響較小；但溫度在165200時(shí)，腐蝕速率將增加34倍。尿素工程中對(duì)主要材料的使用溫度有如下規(guī)定：00Crl7Nil4Mo2、00Crl7Nil4Mo3、00Crl7Nil

2、4Mo2N等材質(zhì)使用溫度不得超過(guò)195；鈦的設(shè)計(jì)溫度為210，生產(chǎn)中一般控制在207以下；鋯的使用溫度一般不超過(guò)230；銀和鉛的使用溫度一般不超過(guò)175180；雙相鋼DP3、DPl2、R4、R5的使用溫度為190。操作溫度對(duì)設(shè)備腐蝕的影響很大，當(dāng)操作溫皮超過(guò)設(shè)計(jì)溫度時(shí)，即使僅超過(guò)12，設(shè)備腐蝕速率增加得也非常明顯。一般根據(jù)介質(zhì)中鐵、鎳含量的高低判斷設(shè)備的腐蝕程度，若介質(zhì)中的鐵、鎳含量增高，則說(shuō)明設(shè)備的腐蝕情況呈加劇趨勢(shì)，應(yīng)及時(shí)查找原因，使其盡快恢復(fù)正常值。 2、氨碳比 氨碳比升高，有利于減緩設(shè)備的腐蝕，這是由于氨碳比較高時(shí)，系統(tǒng)pH升高，使系統(tǒng)的酸性降低，從而減少了COONH2和CNO在介質(zhì)中

3、的濃度和停留時(shí)間。 3、水碳比水碳比增高，設(shè)備腐蝕程度增大。這是由于系統(tǒng)水碳比增高時(shí)，系統(tǒng)的水量相對(duì)增多，溶液濃度變小，增加了NH4COONH2和NH4CNO的解離度，溶液中的COONH2和CNO數(shù)量相對(duì)增加，因此增強(qiáng)了介質(zhì)對(duì)金屬的腐蝕性。4、甲銨液濃度甲銨液濃度愈高，設(shè)備的腐蝕性愈強(qiáng)。這是由于甲銨液濃度較高時(shí)，介質(zhì)中COONH2數(shù)量相對(duì)增多，COONH2具有強(qiáng)還原性，使金屬表面鈍化膜不斷地被破壞，從而增加了設(shè)備的腐蝕程度。尿素生產(chǎn)過(guò)程中，尿素裝置的高、中、低壓系統(tǒng)設(shè)備材質(zhì)的使用等級(jí)從前到后為由高到低排序，材料的選擇除受各系統(tǒng)操作溫度的影響外，與各系統(tǒng)甲銨液濃度的變化也有較大關(guān)系。它們使用的不

4、銹鋼材質(zhì)情況大致為：尿素高壓系統(tǒng)中合成塔用316LMOD不銹鋼，高壓甲胺冷凝器為GrNiMo25-22-2材料、汽提塔為鈦材；尿素中壓系統(tǒng)的中壓分解塔和中壓冷凝器選用316L不銹鋼；尿素低壓系統(tǒng)的低壓分解器采用316L不銹鋼，低壓回收槽選材為304L不銹鋼；蒸發(fā)系統(tǒng)中所用分離器材質(zhì)為304不銹鋼。5、氧含量系統(tǒng)的氧含量是金屬鈍化膜形成的關(guān)鍵。如果系統(tǒng)中氧的濃度低于形成鈍化膜所需的最低濃度時(shí)，氧化膜將被破壞，設(shè)備進(jìn)入活化加速腐蝕階段。應(yīng)用CO2汽提工藝的一些生產(chǎn)廠(chǎng)中，也有一些廠(chǎng)向系統(tǒng)中加入一定量的雙氧水（H2O2），以減少CO2壓縮機(jī)的生產(chǎn)負(fù)荷，提高生產(chǎn)能力。雙氧水中釋放出來(lái)的原子氧，可以直接參

5、加電極反應(yīng)，有利于鈍化膜的形成。加雙氧水的同時(shí)應(yīng)該加鈍化空氣，這是由于雙氧水穩(wěn)定性較差，當(dāng)其進(jìn)入設(shè)備后很快就會(huì)分解，使介質(zhì)中的氧不能均勻地和設(shè)備表面接觸，達(dá)不到預(yù)期的目的。6、硫含量硫具有強(qiáng)還原性，原料CO2氣體或空氣中的硫，無(wú)論以有機(jī)硫（主要是COS）還是無(wú)機(jī)硫（H2S）的形式進(jìn)入尿素合成系統(tǒng)，在高溫、高壓下進(jìn)行水解和一系列氧化還原反應(yīng)后，最終的結(jié)果都是將金屬氧化膜破壞，從而使金屬表面產(chǎn)生嚴(yán)重的活化腐蝕。由于硫的強(qiáng)還原性，在硫含量超過(guò)一定濃度后，金屬表面的氧化膜就無(wú)法形成。大型尿素生產(chǎn)裝置，設(shè)計(jì)原料CO2氣中的硫質(zhì)量濃度5mgm3，若將指標(biāo)控制在2mgm3以下，如果使用得當(dāng)，裝置一般可以運(yùn)行

6、15年左右，尿素合成塔的內(nèi)襯不會(huì)有太大問(wèn)題。在一些以煤為原料的中、小型合成氨、尿素生產(chǎn)廠(chǎng)中，對(duì)CO2氣中硫含量的控制有一定難度，其質(zhì)量濃度指標(biāo)15mgm3，實(shí)際生產(chǎn)中會(huì)經(jīng)常超標(biāo)，出現(xiàn)帶色尿素。尿素合成塔一般在10年之內(nèi)將會(huì)出現(xiàn)不同的故障，嚴(yán)重者要35年即報(bào)廢。如果原料CO2氣中的硫質(zhì)量濃度超過(guò)15mgm3，即使已經(jīng)形成的氧化鈍化膜也會(huì)逐漸被破壞掉；若原料CO2氣中的硫質(zhì)量濃度超過(guò)100mgm3，在12h內(nèi)，氧化膜就會(huì)完全被破壞掉，使設(shè)備嚴(yán)重腐蝕；如果硫含量增加，氧化膜被破壞所需的時(shí)間則更短。當(dāng)金屬表面的鈍化膜被破壞之后，設(shè)備的腐蝕速率將是正常生產(chǎn)時(shí)的幾百倍甚至上千倍，此時(shí)設(shè)備每運(yùn)行1h，對(duì)設(shè)備

7、腐蝕的損壞程度可能比正常運(yùn)行幾個(gè)月還要嚴(yán)重。所以，一旦出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕，應(yīng)立即停車(chē)，否則，對(duì)設(shè)備造成的損害將是慘重的。7、氯離子含量氯離子是導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕的主要因素，當(dāng)大量的氯離子聚集在金屬表面時(shí)，很容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，從而導(dǎo)致設(shè)備裂紋破裂或斷管。運(yùn)行中要嚴(yán)格控制尿素甲銨液、蒸汽、沖洗水等介質(zhì)中氯離子的含量，盡量防止和避免應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。停產(chǎn)時(shí)，系統(tǒng)嚴(yán)禁使用生水（包括生活水、消防水、雨水、循環(huán)水等）沖洗尿素高壓設(shè)備，并要求尿素合成塔試壓用水中氯離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)5×105；高壓換熱器試壓用水中氯離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)3×105；蒸汽中氯離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)5×107；冷卻水中氯離子質(zhì)量濃度1

8、00mgL（無(wú)緩蝕劑）。8、介質(zhì)流速介質(zhì)流速是導(dǎo)致沖刷腐蝕的一個(gè)主要因素，為減緩沖刷腐蝕，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)適當(dāng)增大管徑，以減緩介質(zhì)在設(shè)備內(nèi)的流速，以高負(fù)荷狀態(tài)下不使金屬表面的鈍化膜受到破壞為原則，在氣（汽）液共存的列管或管道內(nèi)，由于介質(zhì)對(duì)管壁的沖蝕更為嚴(yán)重，設(shè)計(jì)中需要充分考慮這些因素。二、正常生產(chǎn)中的防腐蝕控制1、嚴(yán)格控制操作溫度超溫對(duì)設(shè)備的加速腐蝕是比較明顯的，超溫幅度愈大，設(shè)備腐蝕速率增加愈快；超溫時(shí)間愈長(zhǎng)，設(shè)備腐蝕愈嚴(yán)重。所以，正常生產(chǎn)中，要嚴(yán)格控制設(shè)備的運(yùn)行溫度，盡量避免超溫現(xiàn)象的發(fā)生。如尿素合成塔的最高溫度一般不宜超過(guò)188，鈦材尿素汽提塔的溫度一般不宜超過(guò)207。若發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)超溫

9、，要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，將溫度控制在正常的指標(biāo)范圍。2、嚴(yán)格控制系統(tǒng)的加氧量系統(tǒng)的加氧量是金屬表面形成鈍化膜的關(guān)鍵。系統(tǒng)加氧量不足，會(huì)導(dǎo)致鈍化膜防腐效果不好，出現(xiàn)缺氧腐蝕；系統(tǒng)加氧量過(guò)大，尾氣放空量增多，系統(tǒng)的氨損失增加。因此，正常生產(chǎn)中以控制正常指標(biāo)的中等偏上為宜。停車(chē)期間，由于鈍化膜會(huì)受到不同程度的破壞；系統(tǒng)開(kāi)車(chē)初期，金屬表面呈現(xiàn)活化狀態(tài)，是鈍化膜處于重新形成和逐漸恢復(fù)的過(guò)渡時(shí)期，在此期間，系統(tǒng)的耗氧量相對(duì)增加。因此，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)初期，系統(tǒng)加氧量以控制指標(biāo)的上限為宜，待設(shè)備運(yùn)行幾個(gè)小時(shí)以后，再逐漸適當(dāng)降低系統(tǒng)的加氧量。系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中若出現(xiàn)鈍化空氣中斷，而且在短時(shí)間內(nèi)（一般不超過(guò)10min）不能恢復(fù)

10、時(shí)，應(yīng)做緊急停車(chē)處理。3、系統(tǒng)硫含量及氯離子含量的控制 系統(tǒng)硫含量的控制，主要是注意監(jiān)測(cè)原料CO2氣中硫含量是否超標(biāo)，尤其是以煤為原料的合成氨尿素生產(chǎn)廠(chǎng)，更應(yīng)注意監(jiān)測(cè)這一指標(biāo)。硫和氯離子對(duì)設(shè)備造成的腐蝕非常嚴(yán)重，只要有上述2種元素存在，設(shè)備腐蝕現(xiàn)象就會(huì)發(fā)生，其含量愈高，對(duì)設(shè)備造成的腐蝕愈嚴(yán)重。當(dāng)原料CO2氣中硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)1.5×105時(shí)，系統(tǒng)的鈍化膜就無(wú)法形成，設(shè)備將進(jìn)入加速活化腐蝕狀態(tài)。4、氨碳比、水碳比的控制系統(tǒng)在高氨碳比、低水碳比的狀況下運(yùn)行，有利于減緩設(shè)備的腐蝕，因此，在生產(chǎn)控制中，從保護(hù)設(shè)備的角度而言，系統(tǒng)的氨碳比應(yīng)盡可能控制在指標(biāo)的上限運(yùn)行，系統(tǒng)的水碳比應(yīng)盡可能控制在指

11、標(biāo)的下線(xiàn)運(yùn)行。三、停車(chē)封塔期間的防腐蝕控制停車(chē)封塔期間的設(shè)備防腐蝕控制也比較重要，如果操作和維護(hù)不當(dāng)，一次停車(chē)給設(shè)備造成的腐蝕有可能比正常運(yùn)行幾個(gè)月產(chǎn)生的腐蝕都嚴(yán)重。因此，掌握好停車(chē)期間減緩設(shè)備腐蝕的方法和措施，對(duì)保護(hù)尿素高壓設(shè)備而言也是非常重要的。停車(chē)時(shí)，為減緩設(shè)備的腐蝕，一般需要注意以下幾個(gè)方面。1、系統(tǒng)氨碳比的控制在停車(chē)前或停車(chē)時(shí)，適當(dāng)增加系統(tǒng)氨的加入量，提高系統(tǒng)氨碳比，有利于停車(chē)封塔期間設(shè)備的防腐。計(jì)劃停車(chē)時(shí)，可以在停車(chē)之前適當(dāng)提高送入系統(tǒng)的氨量，以提高系統(tǒng)停車(chē)期間的氨碳比；緊急停車(chē)時(shí)，只要不是因高壓氨泵發(fā)生故障引起的系統(tǒng)停車(chē)，可以在停車(chē)封塔時(shí)，適當(dāng)延長(zhǎng)氨泵向系統(tǒng)的送氨時(shí)間，提高停車(chē)封

12、塔期間系統(tǒng)的氨碳比。 2、系統(tǒng)水碳比的控制 停車(chē)期間應(yīng)盡量減少系統(tǒng)的用水量，以降低系統(tǒng)的水碳比。具體在操作中可以從2個(gè)方面注意：一是停車(chē)前，如果是計(jì)劃停車(chē)，可以適當(dāng)減少系統(tǒng)的加水量，從而達(dá)到降低系統(tǒng)水碳比的目的；其次是停車(chē)期間設(shè)備和管道沖洗時(shí)，應(yīng)盡量減少?zèng)_洗時(shí)間和沖洗頻率，以減少封塔期間系統(tǒng)的外加水量。3、封塔時(shí)間的確定由于每次停車(chē)時(shí)系統(tǒng)所處的狀況不同，嚴(yán)格講，停車(chē)后的最長(zhǎng)封塔時(shí)間也應(yīng)該不盡相同。每次停車(chē)后的最長(zhǎng)封塔時(shí)間要根據(jù)停車(chē)時(shí)的具體情況來(lái)確定，一般為1248h不等。具體情況如下：（1）系統(tǒng)因斷氨而出現(xiàn)緊急停車(chē)，若停車(chē)前系統(tǒng)氨碳比一直控制在指標(biāo)的下限運(yùn)行，停車(chē)時(shí)又不能向系統(tǒng)多加氨，這種狀況下，封塔時(shí)間一般不宜超過(guò)12 h。 （2）緊急停車(chē)，若封塔時(shí)可以向系統(tǒng)加入一定量的氨，且停車(chē)前系統(tǒng)的氨碳比控制正常，此時(shí)，封塔時(shí)間以不超過(guò)24h為宜。（3）如果計(jì)劃停車(chē)，停車(chē)前23 h內(nèi)，逐漸將系統(tǒng)氨碳比、加空氣量控制在指標(biāo)的上限，將水碳比控制在指標(biāo)的下限運(yùn)行，停車(chē)封塔時(shí)再保持向系統(tǒng)多送一定時(shí)間的氨，這種情