氯堿生產的腐蝕與防護

睢國慧，陳文杰

（河南神馬氯堿發展有限責任公司，河南 平頂山467000）

氯堿生產中濕熱的燒堿、高溫的氯氣、合成的鹽酸及電解中副反應產生的次氯酸鹽等都會對管道、儲罐、閥門、自控儀表產生不同程度的腐蝕。材料選擇不當，生產中就會出現跑、冒、滴、漏等安全隱患，造成維修和設備保養周期變短，不利于生產的安全穩定持續運行。因此，需要針對不同的腐蝕物質選擇可靠的防腐蝕材料。

1 氯堿生產中常見的腐蝕源

1.1 鹽水

無論是化鹽產生的鹽水還是經過管道輸送的鹵水都會對管道等產生腐蝕，其腐蝕實質是氧去極化腐蝕，也就是鹽水中的溶解氧不斷地與碳鋼發生反應而使碳鋼不斷溶解而腐蝕，而生產中用的鹽水溫度較高，流動及攪拌過程中使氧容易補給，所以腐蝕速度會加快。而鹽水對不銹鋼和鈦腐蝕較小，但是會產生孔蝕、應力腐蝕和間隙腐蝕[1]。

1.2 氯氣

氯氣是一種化學性質非?；顫姷臍怏w，既是電解的產物，又是氯氫合成工序的原料。電解產生的濕熱的氯氣對材料的腐蝕比較明顯。所以，在進行合成氯化氫之前，對氯氣除水干燥是必須要做的。這是由于濕氯氣中的氯與水發生反應生成鹽酸和次氯酸鈉，鹽酸是強腐蝕性物質，次氯酸鈉則有強氧化性，二者均在不同程度會腐蝕如不銹鋼、鋁、鎳、銅等。

1.3 鹽酸

合成的氯化氫溶解制成鹽酸后，由于制得的鹽酸的濃度較高，其腐蝕性也較強。能夠與多種金屬發生氧化還原反應，對生產設備及管道都會產生腐蝕破壞，所以無論是合成爐、換熱器還是鹽酸貯槽，都要選擇耐鹽酸腐蝕的材料。

1.4 燒堿

燒堿既是電解法制取氫氧化鈉的主要產物，也是電解過程中陰極液的原料。而燒堿與鹽酸類似，都有較強的腐蝕性，在高溫和有應力存在下對許多金屬產生嚴重的腐蝕[2]，使設備和焊縫產生應力性腐蝕開裂，而高溫濃縮的燒堿也會腐蝕相關的設備[3]。

1.5 雜散電流

在氯堿生產過程中，雜散電流的存在會使鹽水管道、電解槽等裝置發生腐蝕。也就是由于泄漏電流而使金屬發生電化學反應導致金屬溶解而形成的腐蝕現象，其破壞相對集中，速度也較快。

1.6 尾氣

在氯堿工業中主要的尾氣是氯氣、氯化氫氣體、硫酸氣體及堿霧。這些氣體與空氣中的水或其本身因含有水而形成強酸、強堿、強氧化性物質等，從而具有不同程度的腐蝕性，會對設備、廠房、管道等產生腐蝕。

2 設備的選材與防腐

2.1 鹽水系統的防腐選材

由于溶解氧與金屬反應易產生腐蝕，所以在選擇材料時，選擇在材料內部進行襯里?，F在大多數企業選擇鋼襯硬橡膠，價格相對較低，通常大修為1 年1 次，襯里質量的優劣表現在磨耗、溶脹剝離等。除此之外，可在鹽水系統的容器罐中采用內部的涂刷技術，涂刷氯化橡膠、氟橡膠及玻璃鱗片等[4]，例如某化工集團選用熱固性耐蝕樹脂作為主要成膜樹脂，以鱗片狀的玻璃為骨料，采用刷涂的方法，涂到化鹽桶中，其抗滲透性和耐磨性良好[1]。工藝管路的配管，飽和槽到反應槽之間的管路以硬橡膠為主，鐵為基材的管材占三分之一左右，其余為樹脂系的管材。塑料管50%左右選擇FRP 與PVC 的復合材料，使用壽命較長，大多數塑料管的使用壽命在10 年以上。對于儀表的選擇，由于鹽水系統的儀表外部腐蝕較嚴重，所以儀表的外殼要做樹脂處理，例如物位儀表，鹽的結晶是主要問題，選擇帶沖水的法蘭液位計或者使用非接觸的微波儀表。溫度儀表一般選擇襯聚四氟乙烯套管，流量儀表則選擇電磁流量計內襯聚四氟乙烯[5]。

2.2 電解系統的防腐選材

隨著技術的不斷提高， 離子膜電解工藝是現行的主流工藝。 盡管開發廠家不同而對工藝流程及工藝操作要求不同， 但是就其腐蝕原理來說基本相同。 陽極液系統中設備因與飽和氯的酸性淡鹽水或者濕氯氣相接觸，如氣液分離器、陽極液循環槽等，被腐蝕的速度較快，所以要選擇抗腐蝕性特別強的材料，選擇鈦材或者鈦-鋼復合材料。 相應地，該系統的泵和管道的選材也應選擇鈦泵，并且由于受電解槽漏電的影響，會產生縫隙腐蝕，所以， 對泵及管道的過流部件的密封面和縫隙處要做縫隙腐蝕處理和涂覆燒結處理， 將釕或者鈀燒結在密封面上，或者選用抗縫隙腐蝕的材料如Ti-0.15Pd 合金。而閥門的選擇可以選擇鈦材，但由于價格昂貴，相比之下PVDF 閥門使用壽命也較長，且價格相對比較低，多數廠家選擇PVDF 材質的閥門。 陰極液系統中， 其腐蝕的主要來源是氫氧化鈉，溫度較高，屬于應力腐蝕的環境，且又要考慮到雜散電流的影響，設備、管道、閥門可選擇超低碳的奧氏體不銹鋼如SUS310S。針對電解槽在工藝操作上要在電解槽斷電時及時處理抵消反向電流形成的原電池對涂層的破壞， 投入極化電流并保證鹽水的循環， 直至游離氯為零； 控制陽極液的pH 值，也能減少對陽極涂層的腐蝕；保持單元槽框工作位置的相對穩定[4]。對電解槽的的槽框的密封面也應做縫隙腐蝕的處理。 還要針對電解槽泄漏電流的腐蝕采取相應的措施， 如旭硝子公司的AZEC 系列在堿液出口管上設有斷電器來減少漏電。 電解系統儀表中溫度儀表一般可選擇鈦套管四氟法蘭接線盒鎧裝電阻體襯四氟， 流量儀表選擇電磁流量計內襯聚四氟乙烯抗強電磁干擾，調節閥選擇襯聚四氟乙烯蝶閥或隔膜閥[5]。

2.3 氯氣處理工序的防腐選材

氯氣處理工序的腐蝕主要是高溫濕氯氣、干氯氣、99%硫酸、次氯酸、濃鹽酸等的腐蝕。針對腐蝕源不同在不同設備上選擇不同的材質。脫氯塔、一段二段冷卻器、氯氣熱交換器可使用鈦材，因為鈦在反應中會生成保護性強的氧化膜，具有很強的耐腐蝕性能，能夠耐次氯酸鹽、濕氯氣等的腐蝕。但是由于鈦不耐還原性酸如硫酸、鹽酸和干氯氣的腐蝕，干燥后的設備不適用鈦材。在氯氣干燥的填料塔、泡罩塔、氣液分離器因接觸的是濕氯氣和濃硫酸，易選用耐腐蝕玻璃鋼[6]、耐酸陶瓷、硬PVC 等。合成鹽酸裝置中，合成爐、換熱器、吸收器選擇石墨材質，鹽酸貯槽則可選用玻璃鋼[7]。配管方面電解槽與熱交換器之間使用FRP 或者PVC 系列材質，熱交換器與水洗塔之間，因氯氣溫度下降，可采用PVC 材質。合成鹽酸的管道多數選擇PVC 材質，但因不耐高溫，易變形，可選用鋼襯的聚丙烯管。儀表方面物位儀表選擇法蘭液位計，溫度、流量、壓力儀表選擇SUS316L，調節閥的選擇是在濕氯氣系統選擇鈦材而干氯氣系統不能含有鈦，防止著火，干氯氣系統選擇SUS316L或者碳鋼。

3 結語

氯堿工業系統因腐蝕源不同，工藝復雜，同一區域可能出現多種腐蝕源，要根據不同區域的腐蝕源選擇合適的材質。同時要精細化管理，正確操作，避免因操作失誤造成腐蝕。另外，對腐蝕現象及時處理，堅決杜絕跑冒滴漏現象，防止腐蝕的擴大。在生產中結合工藝要積極探索和使用新的防腐蝕材料，保證生產安全穩定持續運行。

［1］田偉軍，鐘 君.氯堿工業系統的腐蝕與防護.化學工業與工程技術，2009，30（4）：49－51.

［2］賀桃香.氯堿生產中燒堿的腐蝕與防護.中國氯堿，2011，7：28－29.

［3］潘 浩，商超平.淺談氯堿工業的腐蝕與防護.科技與企業，2012，11：293.

［4］逯軍正，何冠平，王 慶.氯堿工業的腐蝕與防護.中國氯堿，2010，3：37－40.

［5］李相彪.氯堿生產技術.北京，化學工業出版社，2012，364－384.

［6］郭曉霞.氯堿工業中防腐蝕新技術的應用.價值工程，2011，8：60.

［7］陳燕鵬，董振國.氯堿生產中的腐蝕及常用防腐蝕措施.全面腐蝕控制，2010，3：36－38.