煤制油酸性水儲罐內防腐技術

摘 要:煤制油示范工程中，由于產生的酸性水復雜的組分造成的儲罐內防腐層嚴重脫落，文章介紹了著力解決這一問題的關于儲罐內防腐技術的探索。

關鍵詞:煤制油酸性水儲罐防腐

中圖分類號:TQ53文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)09(a)-0089-02

1 引言

煤制油酸性水儲罐內壁的腐蝕特征復雜，一般的儲罐內防腐材料無法滿足要求，內防腐脫落問題是酸性水儲罐設備安全的隱患，同時也是制約裝置長周期運行的瓶頸，已成為煤制油化工領域酸性水處理方面的一大課題。沒有一種涂料可以作為儲罐內壁的通用防腐蝕涂料，不同的介質和使用狀況下，需要采用不同的涂料系統。[1]

2 煤制油酸性水儲罐內防腐存在的問題

我公司污水汽提裝置有四臺酸性水儲罐，分別為兩臺公稱容積5000m3的事故緩沖罐T-103AB和兩臺工程容積3000m3的原料水罐T-101AB。自2008年10月份開始，四臺儲罐均在裝置運行過程中儲存了煤制油產生的酸性水，至2009年3月份，在全公司第一周期聯動試車后的檢修過程中發現四臺儲罐的內防腐均嚴重脫落，不再具備防腐作用。四臺儲罐投用前的內防腐使用酚醛環氧涂料，底漆涂敷層數:一道，面漆涂敷層數:二道，涂層厚度≥0.3mm。這種涂料和施工方法在石化行業的酸性水儲罐中較常見，但為什么應用在煤制油酸性水儲罐中卻在短短幾個月的時間里便脫落了呢？對此我們結合罐內情況進行了分析，首先是一直處于滿液位狀態的T-101A罐的內壁防腐全部脫落，罐壁鋼板全部裸露且隱約有腐蝕的斑點，罐底清理出大量防腐漆皮;而事故水罐T103AB兩罐內由于儲存酸性水的時間相對較短，罐內防腐層并未完全脫落，而是大面積的龜裂、起泡，外力作用輕易就能擦掉，另一重要現象就是儲罐中部有一條約1米寬的防腐層徹底脫落部分，這說明油(含溶劑油)層對內防腐的破壞作用相對酸性水更大。我們認為:酸性水中的硫化物和氨含量較高且含有較多的酚、油(含溶劑油)等有機組分，普通的防腐材料無法滿足要求，這是四個儲罐內原防腐層脫落的主要原因。

3 煤制油酸性水儲罐內防腐技術的探索

3.1 防腐涂料的選擇

目前石化行業儲罐內壁防腐涂層系統主要有環氧導靜電涂料、環氧涂料、溶劑型酚醛環氧、無溶劑環氧涂料、無機硅酸鋅涂料等涂層系統[2]。我公司酸性水儲罐的設備使用情況如下:工作壓力≤0.006MPa，工作溫度≤60℃，儲存酸性水組成:硫化物、氨、揮發酚、油(硫化物最高含量25000mg/L，氨最高含量40000 mg/L，油最高含量8%，揮發酚最高含量6000mg/L)，腐蝕環境與普通石化廠儲罐的腐蝕介質有一定差別，采用通用的石化行業儲罐內壁防腐涂層系統難以達到防腐要求。針對此特殊的腐蝕環境(溫度較高，酸堿交替，油含量和揮發酚含量高)的特點，我們聯系武漢材料保護研究所開發了納米二氧化硅改性酚醛環氧涂料WF40A專用涂料，在兩個公稱容積3000m3的儲罐T-101AB中試用，取得了較好的效果。

3.2 WF40A專用涂料性能檢測

為保證我公司酸性水儲罐的防腐性能，對武漢材料保護研究所提供的納米二氧化硅改性酚醛環氧涂料WF40A專用涂料性能進行了檢測，并與使用較多的環氧涂料性能進行了對比試驗。

3.2.1 納米二氧化硅改性的酚醛環氧樹脂的力學性能

由表1可以看出，環氧樹脂涂膜屬于典型的脆性斷裂，斷裂伸長率小。而納米二氧化硅改性酚醛環氧樹脂涂膜為韌性斷裂，其斷裂伸長率比環氧樹脂涂膜提高十四倍，明顯提高了酚醛環氧樹脂的韌性，且拉伸強度和彈性模量均有提高，可提供高強度、高韌性的涂層。納米材料顆粒細小，在分散過程中由于表面特性和晶體結構的獨特之處會使材料產生很高的縱橫比和表面積，能顯示出一般材料所不具有的優異性能，使填充納米粒子的材料性能大大優于填充傳統材料性能。[3]納米氧化硅分子中有羥基官能團能與酚醛中的羥基作用，使之嵌入酚醛結構中形成一種共聚物，從而提高酚醛環氧樹脂的力學性能。

3.2.2 WF40A專用涂料的耐水性能

表2是納米改性酚醛環氧涂料與環氧涂料在水中浸泡一段時間后涂層對金屬底材的附著性能變化，從表中可以看出，環氧涂料在水溶液中涂層的附著性能降低很快，而納米改性酚醛環氧涂料附著性能降低很慢，因此，納米改性酚醛環氧涂料的附著性保持能力更好，長期防腐蝕能力更強。

3.2.3 WF40A專用涂料的耐溶劑性能

納米二氧化硅改性酚醛環氧涂料與環氧涂料相比，有更高的交聯密度，因此具有更好的耐溶劑性能(表3)，對我公司酸性水特殊的腐蝕環境(溫度較高，溶劑含量和揮發酚含量高)的特點更適合。

3.2.4 WF40A專用涂料的耐酸堿鹽腐蝕性能

納米氧化硅改性酚醛環氧樹脂WF40A專用涂料具有較高的耐溫性與耐鹽水，耐酸堿、耐溶劑腐蝕的效果(表4)。酚醛環氧樹脂經納米二氧化硅改性不僅提高了聚合物膜的交聯密度，形成了高密度網狀結構涂膜，具有好的耐水性與耐鹽水腐蝕性。此外，由于納米氧化硅有其獨特的表面效應、體積效應、量子效應，納米二氧化硅的加入使樹脂交聯度增強從而使其硬度增加，熱變形溫度提高，耐熱性能也得到了改善。

上述防腐試驗結果表明，WF40A專用涂料性能遠優于普通環氧防腐涂料，其較好的耐溫，耐酸、耐堿、耐溶劑性能正是煤制油酸性水儲罐防腐技術所要求的。

3.3 酸性水罐防腐施工

2009年5月我們采用武漢材料保護研究所開發了納米二氧化硅改性酚醛環氧涂料WF40A專用涂料在我公司的兩個公稱容積3000m3的儲罐，進行了防腐施工。單臺設備直徑15m，筒體高度17.82m，罐體母材牌號:Q235-B，焊接材料牌號:J427，設備凈重116600kg，內壁防腐面積2526.4m2。

3.3.1 表面處理要求

保證酸性水儲罐內防腐的成功，除了選擇好的防腐材料之外，更需要高素質的涂裝施工隊伍和設備，以及嚴格的質量控制程序。

儲罐內壁的表面處理要求十分嚴格，主要涉及到噴射清理、表面粗糙度、灰塵清潔度、鹽分測試等。噴射清理通常要求達到Sa 2.5(GB 8923—1988)表面粗糙度，對于一般涂層要求為Rz40～75μm，灰塵清潔度要求不大于ISO 8502－3的2級。對于鹽分測試，按ISO 8502－6和ISO 8502－9進行，要求表面氯離子含量小于50mg/m2。

3.3.2 涂層體系和涂層厚度

使用WF40A改性酚醛環氧涂料，底漆涂敷層數:一道，面漆涂敷層數:二道，涂層總厚度≥0.3mm，采用刷涂施工。

3.3.3 質量檢查要點

儲罐內壁的施工需要專業的人員和專業的設備，其質量控制要點可以按施工階段一般分為現場檢查、結構和清潔檢查、表面處理檢查、施工檢查和最終檢查。必須按照施工要求，對各項細節進行嚴格檢查。

4 WF40A專用涂料的使用情況

使用了納米二氧化硅改性酚醛環氧涂料WF40A專用涂料后，至2010年4月份裝置停工檢修再次入罐檢查，發現T-101A罐內防腐層完好，而T-101B罐內防腐層則有局部起泡的情況，分析為防腐涂料施工前的表面處理環節存在問題。總的來說，與武漢材料保護研究所合作開發的WF40A專用涂料基本能夠滿足煤制油酸性水的防腐要求，但還需要更長的時間來驗證。

5 結語

煤制油酸性水儲罐內壁的防腐較為復雜，要考慮到不同的介質、溫度、pH等很多因素。煤制油酸性水儲罐內防腐技術的成功必須包含兩個要素:一是根據腐蝕環境的特點，選擇配套的防腐材料;另一個就是根據防腐材料的施工要求，嚴格控制涂裝前表面處理。根據我公司現有設備的試用情況，我們已經找到了基本符合要求的防腐材料，需要我們在今后的工作中從材料改良和施工控制兩方面入手，徹底解決煤制油酸性水儲罐內防腐的技術問題。

參考文獻

[1]劉新.儲罐的涂裝檢查[J].現代涂料與涂裝.2009，12(7):44-46.

[2]王顯偉.煉油廠酸性水儲罐故障分析與處理[J].水工業市場，2009(1-2):67-69.

[3]于江波，袁曦明，陳敬中.納米發光材料的研究現狀及進展.材料導報，2001，19(1).