站点首页关于我们新闻资讯产品展示工程实景工程案例公司资质资源下载信息反馈人才招聘联系我们

新闻中心
信息搜索
关键字：
范　围：
首页新闻中心 实用技术重防腐实用技术
 
尿素汽提塔的腐蚀特点与防腐蚀分析和控制
新闻来源：四川祥和重防腐涂料公司(028-88042620)    点击数：354    更新时间：2009-10-9 13:44:31    收藏此页
引言


尿素甲铵溶液具有强腐蚀性，浓度愈高温度愈高，对设备腐蚀愈强，其对金属的腐蚀过程是一个化学反应和电化学腐蚀过程。在尿素生产过程中，高压设备处于高温、高压、甲铵浓度相对较高的环境中，所以尿素高压设备的腐蚀情况一般要比其他系统的设备腐蚀严重。本文重点对尿素汽提塔腐蚀特点与防护情况进行分析，同时，介绍正常生产和停车封塔时的设备防腐蚀控制。
1、尿素汽提塔的腐蚀特点

尿素汽提塔内的主要腐蚀形式为汽提塔上部汽提管的冲刷腐蚀。汽提塔的上管箱、封头和其他内件为均匀腐蚀，汽提塔的下管箱、封头表面有一层致密而坚硬的垢层，设备的腐蚀状况不明显。汽提塔的进液管、分布器、升气帽、挡液板等均表现为一定的冲刷腐蚀。

汽提塔冲刷腐蚀最严重的区域，主要在上管板以下1.0～1.5m(包括上管板厚度)的部位，其腐蚀原因：一是该处是蒸汽进口，所以从整根汽提管温度分布上来说，该处温度最高，达220℃，由于温度升高，钛材的耐腐蚀性能有所下降；二是该处的气提作用最强，由于温度高，使得与管壁相接触的溶液中的气相急剧蒸发，从而形成湍流造成冲刷腐蚀。距上管板2m以下的汽提管腐蚀情况很小。由于表面附着有一层致密而坚硬的垢层，很难监测垢层以下各管段管壁的准确腐蚀情况。某厂汽提塔运行10a后，用物理方法对汽提管垢层清除，监测汽提管的壁厚，与原始设计壁厚基本吻合。从监测情况说明，汽提塔管壁内致密而坚硬的垢层确实对汽提管有一种保护作用，由于垢层比较致密坚硬且与管壁结合比较紧密，不仅阻挡了介质与金属表面的接触腐蚀，还避免了垢下腐蚀。

汽提管的管壁减薄，是影响汽提塔使用寿命的关键。导致汽提管减薄的因素很多，主要跟管壁的光滑程度、系统的负荷、列管上管口的腐蚀程度等有关。

汽提塔的汽提管在最初使用的几年中，管壁减薄比较缓慢，主要是由于设备刚投用时，列管内壁比较光滑，设备冲蚀不明显；同时，汽提管的上管口密封比较好，介质分布比较均匀，不存在介质偏流等现象，在这个阶段汽提管的腐蚀状况一般较小，列管的腐蚀速率一般在0.1mm／a以下。随着汽提管列管内壁光滑的表面层被破坏，汽提管管壁的腐蚀呈现出一种加速状态，在此期间管壁的年腐蚀速率一般在0.25～0.35mm／a左右。当汽提管列管进入加速腐蚀阶段后，每次大修时，应注意监测、检查列管的壁厚的变化情况，以防止不必要的状况发生。

对于使用钛材的液体分布器外插式的汽提塔来说，汽提塔列管上管口损坏，对列管的冲刷腐蚀影响非常大。汽提管上管口损坏后的列管，年腐蚀率最大可达0.6mm／a，对于设计壁厚一般只有3.5mm的汽提管来说，这种情况是比较危险的，如果使用或维护不当，运行中就有可能出现爆管等恶**故，一旦出现爆管，对设备的损坏是非常严重的。一些中小型化肥厂因为汽提塔出现大面积爆管，而导致设备的提前报废。汽提塔不同阶段的大致腐蚀情况见表1。


由此可见，汽提塔管口一旦发生损坏，应及时更换管口，进行彻底修复，以延长汽提管的使用寿命。更换管口后的汽提管年腐蚀速率一般可控制在0.25～0.35mm／a左右。

汽提塔列管的腐蚀速率受负荷的影响比较容易理解，由于汽提塔列管内主要表现为冲蚀，所以系统负荷愈高，每个汽提管的负荷相应增高，冲蚀应愈严重；负荷愈低，冲蚀愈轻。

汽提塔上部和下部管箱的腐蚀主要为均匀腐蚀。某厂汽提塔上、下管箱腐蚀情况见表2。

注：1.监测衬里壁厚包括表层垢层厚度

2.由于监测结果包括垢层厚度，所以统计的设备年腐蚀率仅为一个大致参考值。

汽提塔上、下管箱的腐蚀，主要为垢下均匀腐蚀。汽提塔上管箱由于存在气相层，垢层相对较薄，一般只有0.2～0.3mm，由于上部温度比下部低10～15℃左右，所以上管箱的腐蚀相对较轻；下管箱处于液相中，设备表面的垢层相对较厚，一般有0.5～1.5mm左右，由于下部管箱内的垢层相对比较疏松，在介质温度比较高的环境中，下部管箱衬里的垢下腐蚀情况要比上部重一些，年腐蚀率大约在0.1～0.15mm左右。

汽提塔内件的腐蚀主要为冲刷式均匀腐蚀。汽提塔内件的腐蚀如填料、压栅、分布器、液体分布器、进液管等，它们的腐蚀情况也有一定的区别，在使用和维修中注意的侧重点也各不相同。

第一，汽提塔塔内进液法兰的腐蚀问题。许多厂汽提塔塔内的进液法兰冲蚀比较严重，主要是因为法兰未装密封垫或密封不好造成的，若发现法兰面有冲蚀现象时，用软四氟带进行密封一般效果较好。

第二，汽提塔内的鲍尔环填料的腐蚀减薄问题。汽提塔内的鲍尔环填料使用一定的周期后，若减薄比较严重，强度比较差时，则需要定期更换，更换填料的材质最好采用CrNiMo25-22-2材质，这样可以延长填料的使用寿命。

第三，液体分布器的腐蚀问题。要定期检查下部沿切线方向分布孔的孔径，如果孔径增加幅度比较大，超过设计要求，要对液体分布器进行更换。液体分布器更换时最好一次性全部更换，如果仅对部分进行更换，由于新旧液体分布器分布孔的孔径不一致，很容易造成汽提管内液体分布不均，影响气提效率和加速部分列管腐蚀等现象发生。

第四，液体分布器上部压栅的腐蚀问题。液体分布器上部压栅一旦腐蚀减薄，强度降低，压栅对液体分布器的压紧程度就会受到不同程度的影响，这样就有可能导致液体分布器与列管的上管口之间松动、密封不严，使列管的上管口发生严重的冲蚀，直接影响汽提管的使用寿命等。因此，在液体分布器上部的压栅出现腐蚀减薄时，要提前做好备件准备，防止因压栅问题引起的管口腐蚀。
2、影响腐蚀的因素

影响腐蚀的因素很多，从工艺操作方面分析认为，对尿素汽提塔产生腐蚀影响的主要因素有：温度、氨碳比、水碳比、甲铵液浓度、氧含量、硫和氯离子含量、介质的流速等。
2.1介质温度


介质温度对设备腐蚀的影响十分显著。这是由于温度的升高可以增加金属在其活化态和钝化态的腐蚀速率，使不锈钢的钝化区范围变窄，加速了材质的活化，即加速了阴极、阳极的氧化、还原过程，从而提高了设备的腐蚀速率。介质温度升高，化学反应速度加快，温度低于165℃时，温度的变化对不锈钢腐蚀的影响较小；但温度在165～200℃时，腐蚀速率将增加3～4倍。

操作温度对设备腐蚀的影响很大，当操作温度超过设计温度时，即使仅超过1～2℃，设备腐蚀速率增加得也非常明显。一般根据介质中铁、镍含量的高低判断设备的腐蚀程度，若介质中的铁、镍含量增高，则说明设备的腐蚀情况呈加剧趋势，应及时查找原因，使其尽快恢复正常值。
2.2、氨碳比

氨碳比升高，有利于减缓设备的腐蚀，这是由于氨碳比较高时，系统pH升高，使系统的酸性降低，从而减少了NH2COO－和NCO－在介质中的浓度和停留时间。即发生如下反应：

NH3＋H2O→NH4＋＋OH—
(1)、NH4＋＋NH2COO—→NH2COONH4
(2)、NH4＋＋NCO—→NH4OCN
(3)、关于高氨碳比可以减缓设备腐蚀这一观点，在氨汽提和CO2汽提两种不同的工艺对比中也可以得到证实。氨汽提工艺设计氨碳比比较高，为3.56；而CO2汽提工艺设计的氨碳比为2.89，两种工艺的操作温度相同，塔顶温度都不超过188℃。正常运行时，CO2汽提工艺设备的腐蚀速率一般比氨汽提工艺的腐蚀速率高。停车封塔时，CO2汽提工艺封塔时间一般要求不超过24h，而氨汽提工艺一般可封塔48h以上。
2.3、水碳比

水碳比增高，设备腐蚀程度增大。这是由于系统水碳比增高时，系统的水量相对增多，溶液浓度变小，增加了NH4COONH2和NH4OCN的解离度，溶液中的COONH2－和CNO－数量相对增加，因此增强了介质对金属的腐蚀性。
2.4、甲铵液浓度

甲铵液浓度愈高，其腐蚀性愈强。这是由于甲铵液浓度较高时，介质中COONH2—数量相对增多，COONH2—具有强还原性，使金属表面钝化膜不断地被破坏，从而增加了设备的腐蚀程度。

2.5、氧含量

系统的氧含量是金属钝化膜形成的关键。如果系统中氧的浓度低于形成钝化膜所需的最低浓度时，氧化膜将被破坏，设备进入活化加速腐蚀阶段。应用CO2汽提工艺的一些生产厂中，也有一些厂向系统中加入一定量的双氧水(H2O2)，以减少CO2压缩机的生产负荷，提高生产能力。双氧水中释放出来的原子氧，可以直接参加电极反应，有利于钝化膜的形成。加双氧水的同时应该加钝化空气，这是由于双氧水稳定性较差，当其进入设备后很快就会分解，使介质中的氧不能均匀地和设备表面接触，达不到预期的目的。
2.6、硫含量

硫具有强还原性，原料CO2气体或空气中的硫，无论以有机硫(主要是COS)还是无机硫(H2S)的形式进入尿素合成系统，在高温、高压下进行水解和一系列氧化还原反应后，最终的结果都是将金属氧化膜破坏，从而使金属表面产生严重的活化腐蚀。由于硫的强还原性，在硫含量超过一定浓度后，金属表面的氧化膜就无法形成。
2.7、氯离子含量

氯离子是导致应力腐蚀的主要因素，当大量的氯离子聚集在金属表面时，很容易产生应力腐蚀，从而导致设备裂纹破裂或断管。运行中要严格控制尿素甲铵液、蒸汽、冲洗水等介质中氯离子的含量，尽量防止和避免应力腐蚀现象的发生。停产时，系统严禁使用生水(包括生活水、消防水、雨水、循环水等)冲洗尿素高压设备。
2.8、介质流速


介质流速是导致冲刷腐蚀的一个主要因素，为减缓冲刷腐蚀，设计时应适当增大管径，以减缓介质在设备内的流速，以高负荷状态下不使金属表面的钝化膜受到破坏为原则，在气(汽)液共存的列管或管道内，由于介质对管壁的冲蚀更为严重，设计中需要充分考虑这些因素。
3、正常生产中的防腐蚀控制
3.1、严格控制操作温度

超温对设备的加速腐蚀是比较明显的，超温幅度愈大，设备腐蚀速率增加愈快；超温时间愈长，设备腐蚀愈严重。所以，正常生产中，要严格控制设备的运行温度，尽量避免超温现象的发生。钛材尿素汽提塔的温度一般不宜超过207℃。若发现系统在运行时出现超温，要及时进行调整，将温度控制在正常的指标范围。
3.2、严格控制系统的加氧量

系统的加氧量是金属表面形成钝化膜的关键。系统加氧量不足，会导致钝化膜防腐效果不好，出现缺氧腐蚀；系统加氧量过大，尾气放空量增多，系统的氨损失增加。因此，正常生产中以控制正常指标的中等偏上为宜。停车期间，由于钝化膜会受到不同程度的破坏；系统开车初期，金属表面呈现活化状态，是钝化膜处于重新形成和逐渐恢复的过渡时期，在此期间，系统的耗氧量相对增加。因此，设备运转初期，系统加氧量以控制指标的上限为宜，待设备运行几个小时以后，再逐渐适当降低系统的加氧量。系统在运行过程中若出现钝化空气中断，而且在短时间内(一般不超过10min)不能恢复时，应做紧急停车处理。
3.3、系统硫含量及氯离子含量的控制

系统硫含量的控制，主要是注意监测原料CO2气中硫含量是否超标，尤其是以煤为原料的合成氨一尿素生产厂，更应注意监测这一指标。硫和氯离子对设备造成的腐蚀非常严重，只要有上述两种元素存在，设备腐蚀现象就会发生，其含量愈高，对设备造成的腐蚀愈严重。当原料CO2气中硫质量分数超过1.5×10—5时，系统的钝化膜就无法形成，设备将进入加速活化腐蚀状态。
3.4、氨碳比、水碳比的控制

系统在高氨碳比、低水碳比的状况下运行，有利于减缓设备的腐蚀，因此，在生产控制中，从保护设备的角度而言，系统的氨碳比应尽可能控制在指标的上限运行，系统的水碳比应尽可能控制在指标的下限运行。
3.5、设备发生腐蚀的现象及处理

设备处于正常状态时，生产出的尿素呈白色半透明状。如果设备发生腐蚀，尿素颜色会根据腐蚀程度不同有不同的变化。设备腐蚀程度愈严重，尿素颜色愈深，其变化趋势为：白色一浅黄色一红棕色一棕褐色。正常生产中若出现浅黄色或红棕色尿素，说明设备的钝化膜已被破坏或根本无法形成钝化膜，设备完全处于活化加速腐蚀状态。若短时间内很难查明原因，应立即停车排塔。待查出原因后，重新升温钝化后再开车。
4、停车封塔期间的防腐蚀控制

停车封塔期间的设备防腐蚀控制也比较重要，如果操作和维护不当，一次停车给设备造成的腐蚀有可能比正常运行几个月产生的腐蚀都严重。因此，掌握好停车期间减缓设备腐蚀的方法和措施，对保护尿素高压设备而言也是非常重要的。停车时，为减缓设备的腐蚀，一般需要注意以下几个方面。
4.1、系统氨碳比的控制

在停车前或停车时，适当增加系统氨的加入量，提高系统氨碳比，有利于停车封塔期间设备的防腐。计划停车时，可以在停车之前适当提高送人系统的氨量，以提高系统停车期间的氨碳比；紧急停车时，只要不是因高压氨泵发生故障引起的系统停车，可以在停车封塔时，适当延长氨泵向系统的送氨时间，提高停车封塔期间系统的氨碳比。
4.2、系统水碳比的控制

停车期间应尽量减少系统的水量，以降低系统的水碳比。具体在操作中可以从两个方面注意：首先是停车前，如果是计划停车，可以适当减少系统的加水量，从而达到降低系统水碳比的目的；其次是停车期间设备和管道冲洗时，应尽量减少冲洗时间和冲洗频率，以减少封塔期间系统的外加水量。
4.3、封塔时间的确定

由于每次停车时系统所处的状况不同，严格讲，停车后的最长封塔时间也应该不尽相同。每次停车后的最长封塔时间要根据停车时的具体情况来确定，一般为12～48h。具体情况如下：

(1)系统因断氨而出现紧急停车，若停车前系统氨碳比一直控制在指标的下限运行，停车时又不能向系统多加氨，这种状况下，封塔时间一般不宜超过12h。

(2)紧急停车，若封塔时可以向系统加入一定量的氨，且停车前系统的氨碳比控制正常，此时，封塔时间以不超过24h为宜。

(3)如果计划停车，停车前2～3h内，逐渐将系统氨碳比、加空气量控制在指标的上限，将水碳比控制在指标的下限运行，停车封塔时再保持向系统多送一定时间的氨，这种情况下，系统封塔时间一般可保持48h左右。

(4)因钝化空气中断而停车，一般不宜封塔，应立即做排塔处理，查明原因，重新升温后钝化开车。

(5)若系统在运行中，设备出现不明原因的严重腐蚀，在这种情况下的停车，高压系统不宜封塔。
5、小结

尿素汽提塔是尿素生产的关键设备之一，腐蚀是长期存在的，但腐蚀速率是相对的，只有充分认识和掌握其腐蚀规律和影响因素，才能减缓或避免一些不必要的腐蚀情况发生。同时，在正常操作中注意控制，在停车封塔时注意保护，其腐蚀就会减轻，使用寿命就能延长。
总页数：1  第 1 页 
上一篇：不锈钢酸洗工程腐蚀与防腐蚀材料的选择
下一篇：火电厂防腐涂装选型方案
【刷新页面】【加入收藏】【打印此文】 【关闭窗口】
  
联系我们 | 关于我们 | 网站地图 | 合作伙伴 | 招贤纳士 | 法律条款 | 隐私权声明

四川防腐涂料网 四川祥和重防腐涂料公司 版权所有 © 2006-2008
电话：028-88042620 手机：15884565503 传真：028-85141409 邮件：wu0319@126.com
地址：成都市高新区创业路49号 邮编：610041