熱鉀堿脫碳裝置在合成氨生產(chǎn)中的腐蝕和防護(hù)

摘要：在合成氨生產(chǎn)過程中，脫碳系統(tǒng)的熱碳酸鉀溶液會對系統(tǒng)的設(shè)備產(chǎn)生一定的腐蝕，容易有穩(wěn)定性泡沫產(chǎn)生于裝置運(yùn)行過程中，增大塔內(nèi)阻力，嚴(yán)重的話，還會導(dǎo)致攔液泛塔，對生產(chǎn)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成了嚴(yán)重的影響。那么就需要采取一系列的措施，做好防護(hù)工作，保證系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：脫碳裝置；氨生產(chǎn)；熱鉀堿；合成氨

中圖分類號：TM564 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）16-0076-02

1 概述

禾豐公司在1997年尿素“四改六”技改過程中，將復(fù)合催化熱鉀堿脫碳技術(shù)給應(yīng)用了進(jìn)來，在長期的生產(chǎn)運(yùn)行過程中，曾經(jīng)出現(xiàn)過腐蝕問題，并且還有釩鐵共沉問題的出現(xiàn)，嚴(yán)重破壞到了設(shè)備裝置，對正常的生產(chǎn)運(yùn)行造成了不良的影響，需要引起足夠的重視。

熱鉀堿脫碳工藝的應(yīng)用，將會在很大程度上腐蝕到設(shè)備結(jié)構(gòu)材料，這種腐蝕主要來源于熱鉀堿液和濕的二氧化碳?xì)怏w中的碳酸根和碳酸氫根，那么就需要結(jié)合具體情況，采取一系列的防護(hù)措施，避免腐蝕問題對正常生產(chǎn)運(yùn)行造成危害和影響。

熱鉀堿脫碳裝置生產(chǎn)運(yùn)行中，要嚴(yán)格控制好K2CO3的濃度，貧液總鉀在28%左右，低了不利于脫碳，高了會對設(shè)備的腐蝕加劇。緩蝕劑V2O5在溶液中的V5+濃度應(yīng)控制在0.3%～0.5%。生產(chǎn)中保持溶液的清潔也非常的重要，當(dāng)裝置處于正常運(yùn)行的狀態(tài)時(shí)，就會連續(xù)進(jìn)行溶液的過濾和氧化，將系統(tǒng)中的百分之五貧液給抽出來，經(jīng)機(jī)械過濾器到溶液地下槽，將那些粒徑較大的固體顆粒給濾除掉，定期用活性炭過濾器，來將溶液中的有機(jī)物給過濾掉，還有百分之五的貧液經(jīng)高效過濾器把細(xì)小的雜質(zhì)給濾除掉。根據(jù)V5+的濃度決定是否向地下溶液槽中送入空氣，這樣在槽內(nèi)就會逆流接觸加入的空氣，促使溶液中五價(jià)釩的含量維持在一個(gè)正常水平，之后，通過溶液補(bǔ)液泵送入貧液泵的進(jìn)品進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng)。

2 濕二氧化碳的腐蝕

對于金屬材料來講，如果存在著水蒸氣和冷凝水，那么就會在較大程度上受到二氧化碳?xì)怏w的化學(xué)腐蝕。如果溫度在60℃以上，就會嚴(yán)重腐蝕到普通碳鋼。我們可以這樣理解它的腐蝕機(jī)理，會有一定的化學(xué)反應(yīng)過程存在于金屬鐵和碳酸之間，那么就會有酸式碳酸鐵生成，它具有可溶性，經(jīng)過一定的受熱，這種化合物會進(jìn)一步分解，沉淀出來不溶性碳酸鹽，或者是經(jīng)過水解，形成氫氧化鐵，之后發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致高鐵化合物的生成，它是不會溶解的。因此，我們可以了解到二氧化碳?xì)怏w的腐蝕，容易在再生塔上部和去水冷器之前發(fā)生，這是因?yàn)檫@些地方有著較大濃度的二氧化碳，并且有著較高的溫度。針對這種情況，在這些部位的材料選用方面，就可以將不銹鋼或者不銹鋼復(fù)合鋼板給應(yīng)用過來。比如，目前在很大裝置中，都將3毫米左右的不銹鋼襯里應(yīng)用在再生塔頂部10米左右的地方，以此來對二氧化碳的化學(xué)腐蝕作用進(jìn)行有效的抵抗。如果存在著H2S，那么就可以對碳鋼表面的腐蝕進(jìn)行有效的抑制。

3 碳酸鉀溶液中碳酸根和碳酸氫根的作用

金屬材料會在較大程度上受到碳酸鉀溶液的侵蝕性腐蝕，人們普遍以為碳酸根和碳酸氫根是導(dǎo)致碳酸鉀溶液腐蝕到碳鋼的主要原因，并且相較于碳酸根來講，碳酸氫根有著更強(qiáng)的腐蝕作用。其中，F(xiàn)e2+鹽類和Fe（OH）2是主要的腐蝕產(chǎn)物，它們的溶解是持續(xù)進(jìn)行的，那么就會不斷腐蝕到金屬表面。

為了解決這類腐蝕問題，通常會將緩蝕劑加入進(jìn)來，將V2O5加入到復(fù)合催化劑熱鉀堿溶液中，將其作為氧化性的緩蝕劑，它可以氧化鐵，使其生成三氧化二鐵，有一層比較致密的保護(hù)膜生成于碳鋼的表面，這樣就可以有效隔開碳鋼本體和溶液，避免進(jìn)一步腐蝕到碳鋼。

因此，在開工之前和檢修完工之前，需要嚴(yán)格地預(yù)處理設(shè)備，并且將表面鈍化處理嚴(yán)格執(zhí)行下去，也就是首先對設(shè)備進(jìn)行除銹，干凈的清洗，然后熱堿洗，之后，利用熱堿液來浸漬處理設(shè)備，這種熱堿液含有五氧化二釩，這樣就會有一層深鐵灰色的鈍化膜形成于設(shè)備金屬表面，之后才可以在生產(chǎn)運(yùn)行中投入使用。在生產(chǎn)運(yùn)行過程中，需要對溶液的顏色進(jìn)行及時(shí)檢查，結(jié)合相關(guān)要求對Fe2+的濃度進(jìn)行嚴(yán)格控制，保證V2O5溶液的濃度，將其控制在每升3克到5克左右，以便將鈍化膜給維持下去。

此外，我們還需要注意的是，液流不能夠沖刷到液流，因此，如果某些地方有著較大的流速，需要將不銹鋼應(yīng)用過來，如果接管管口和泵體等。

4 堿液的應(yīng)力腐蝕

如果有較大的拉應(yīng)力產(chǎn)生于碳鋼身上，那么在堿液腐蝕作用下，就會有裂縫問題產(chǎn)生，并且它會沿著金屬材料來不斷地延伸和擴(kuò)大，這種延伸速度較快，在較短的時(shí)間內(nèi)破壞到設(shè)備；通常情況下，都是金屬內(nèi)部殘余應(yīng)力導(dǎo)致了這種應(yīng)力腐蝕破裂；在受壓容器之外，常壓容器也可能會破壞到設(shè)備，導(dǎo)致較為嚴(yán)重后果的出現(xiàn)，并且這種破裂問題的出現(xiàn)，補(bǔ)焊起來比較的困難，因此，在具體的操作過程中，需要對應(yīng)力腐蝕破裂的產(chǎn)生，進(jìn)行足夠的重視。

具體來講，為了避免有應(yīng)力腐蝕破裂產(chǎn)生于吸收塔和再生塔，就需要采取這些措施；完成了設(shè)備的制造之后，需要通過熱處理來消除相應(yīng)的應(yīng)力。比如，完成了塔體的制造之后，需要將其放在650℃左右的溫度下，進(jìn)行一定時(shí)間的退火處理，一般需要結(jié)合筒體壁厚度來確定退火處理時(shí)間，將其控制在1個(gè)小時(shí)到2個(gè)小時(shí)之間，以便將焊接之后的殘余應(yīng)力給有效地消除掉。經(jīng)過熱處理后，消除掉設(shè)備應(yīng)力，焊接工序就不能夠再次

進(jìn)行。

要仔細(xì)過濾溶液，對溶液的起泡性能進(jìn)行定時(shí)測定，具體來講，泡沫高度以及消泡時(shí)間是主要的測定內(nèi)容。對新活性炭進(jìn)行定期更換，對機(jī)械過濾器濾芯上的雜質(zhì)進(jìn)行及時(shí)清理，以此來保證過濾單元運(yùn)行的連續(xù)性和穩(wěn)定性。如果有塔內(nèi)壓降增加、溶液夾帶以及填料中溶液滯留量增加和液位不穩(wěn)定問題出現(xiàn)于脫碳系統(tǒng)中，那么就需要將消泡劑及時(shí)加入到系統(tǒng)中。要結(jié)合起泡的程度來對消泡劑的加入量以及持續(xù)時(shí)間等嚴(yán)格控制，并且控制加入容量在溶液中的濃度。

5 結(jié)語

通過上文的敘述分析我們可以得知，在合成氨生產(chǎn)中，在種種因素的綜合作用下，會有嚴(yán)重的腐蝕問題產(chǎn)生，對正常的生產(chǎn)運(yùn)行造成較大的影響，針對這種情況，就需要引起人們足夠的重視，采取一系列的措施和方法，來改善熱鉀堿系統(tǒng)的腐蝕問題，延長設(shè)備使用壽命，促使其更好地生產(chǎn)和運(yùn)行。相關(guān)的施工操作人員需要努力，提升自己的防范意識，嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)規(guī)定和要求來進(jìn)行操作，并且采取一系列的措施，避免腐蝕到裝置。本文簡要分析了熱鉀堿脫碳裝置在合成氨生產(chǎn)中的腐蝕和防護(hù)，希望可以提供一些有價(jià)值的參考意見。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊二林.關(guān)于合成氨生產(chǎn)中熱鉀堿脫碳裝置的腐蝕

和防護(hù)[J].山西化工，2001，2（4）：123-125.

[2] 伍能馳.活化MDEA脫除二氧化碳技術(shù)在合成

氨裝置上的應(yīng)用研究[D].大連理工大學(xué)，2012.

[3] 王軍，蔣云龍.有機(jī)活化劑在改良熱鉀堿法脫碳工

藝上的應(yīng)用[J].中氮肥，2004，2（1）：199-201.

[4] 張洪棟.熱鉀堿脫碳技術(shù)在煤間接液化中的應(yīng)用

[J].中國化工貿(mào)易，2012，2（8）：199-204.

作者簡介：唐富強(qiáng)（1967—），男，重慶人，重慶禾豐化工股份有限公司工程師，研究方向：化學(xué)工業(yè)。endprint