順丁橡膠裝置設(shè)備腐蝕與防護

朱效利 劉瀟 李澍強(四川石化公司生產(chǎn)六部，四川 彭州 611930)

順丁橡膠裝置設(shè)備腐蝕與防護

朱效利 劉瀟 李澍強(四川石化公司生產(chǎn)六部，四川 彭州 611930)

近年來隨著我國石油化工企業(yè)的不斷發(fā)展，順丁橡膠裝置也開始在這一產(chǎn)業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，針對順丁橡膠產(chǎn)品出現(xiàn)腐蝕的現(xiàn)象，引發(fā)了人們不斷地去研究預(yù)防措施。經(jīng)過長期的使用和實踐發(fā)現(xiàn)，順丁橡膠設(shè)備的腐蝕主要是在氫氟酸的作用下產(chǎn)生的，同時也包括一部分循環(huán)水換熱器的有氧腐蝕。在順丁橡膠裝置運行較長時間之后，兩類物質(zhì)的作用相互交替，就會產(chǎn)生嚴重的腐蝕性問題。本文針對氫氟酸和循環(huán)水換熱器的氧腐蝕進行研究，提出設(shè)備腐蝕原理和相對應(yīng)的防護措施。

氧腐蝕；堿洗塔；順丁橡膠；裝置設(shè)備；緩蝕劑

1 順丁橡膠裝置設(shè)備腐蝕特點

順丁橡膠生產(chǎn)在我國已經(jīng)形成了成熟的工藝和技術(shù)，由于順丁橡膠裝置生產(chǎn)與石化企業(yè)存在密切的關(guān)系，所以雙方在不斷磨合下形成了順丁橡膠裝置成套生產(chǎn)技術(shù)，這種技術(shù)中也包括了一部分防腐蝕性措施，例如丁二烯水洗系統(tǒng)、堿洗系統(tǒng)、丁二烯回收系統(tǒng)等等；

結(jié)合工業(yè)級的順丁橡膠裝置設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)，不難發(fā)現(xiàn)在設(shè)鞥產(chǎn)中要甬道催化劑、防老劑、聚合劑等物質(zhì)。其中催化劑部分主要包括了環(huán)烷酸鎳、三異丁基鋁（加入聚合釜預(yù)混管線）、三氟化硼乙醚絡(luò)化合物三種。

由于順丁橡膠在工業(yè)中的用途較為廣泛，尤其是一些易燃易爆高毒的工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)，更離不開順丁橡膠裝置。因此腐蝕性就如同一枚定時炸彈，不知道什么時候會演變成安全事故；化工企業(yè)發(fā)生事故往往是比較可怕的，爆炸、火災(zāi)、有毒氣體泄漏等，不僅造成國家的財產(chǎn)損失，同時也給人民群眾的生民財產(chǎn)安全帶來了威脅，對環(huán)境的污染是不言而喻的。

關(guān)注順丁橡膠設(shè)備腐蝕性的關(guān)鍵在于社會資源節(jié)約和財富保持，據(jù)不完全統(tǒng)計，世界范圍內(nèi)每年因為腐蝕原因造成的鋼鐵損失，幾乎占全年總產(chǎn)量的30%；而集中在石化工業(yè)方面，除了經(jīng)濟損失之外還會造成負面的社會輿論影響。

簡單地說，順丁橡膠裝置設(shè)備腐蝕具有以下的特點：

第一，不可避免性。腐蝕是一種化學(xué)反應(yīng)，只要物質(zhì)存在與自然界就不可避免地會發(fā)生，只是發(fā)生速度不同。由于金屬物質(zhì)的性質(zhì)比較活躍，在化工作業(yè)環(huán)境中容易接觸到各類腐蝕性物質(zhì)，包括游離在空氣和水分子中的酸性物質(zhì)，一旦結(jié)合之后就會發(fā)生氧化還原反應(yīng)和電化學(xué)反應(yīng)，形成氧化鐵類的腐蝕。

第二，不可預(yù)測性。腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生是連續(xù)進行的，但是大部分情況下是十分緩慢的，因此無法對其進行危害性預(yù)測。例如一些不銹鋼管線在較為完整的情況下，可以使用十年左右，但是一旦表面出現(xiàn)裂縫或者肉眼看不到的縫隙，腐蝕甚至?xí)膬?nèi)部開始蔓延，在很短的時間內(nèi)就會腐蝕斷裂。而這些除非依靠特殊的檢測儀器（X光），靠肉眼是無法識別的。

2 順丁橡膠裝置發(fā)生腐蝕的原因分析

能夠?qū)樁∠鹉z產(chǎn)生腐蝕反應(yīng)的物質(zhì)主要是酸，但是在順丁橡膠生產(chǎn)的過程中并不涉及酸類，為什么會發(fā)生腐蝕現(xiàn)象？這是因為酸類的來源是中介物質(zhì)，它在整個反應(yīng)過程中，質(zhì)量、能量和形態(tài)都不會發(fā)生改變。但是在最終閃蒸析出的過程中，會變化成酸類物質(zhì)。

這種中介物質(zhì)就是催化劑，目前在順丁橡膠生產(chǎn)的過程中主要有三類催化劑，分別是環(huán)烷酸鎳、三異丁基鋁（加入聚合釜預(yù)混管線）、三氟化硼乙醚絡(luò)化合物。其中，三氟化硼乙醚絡(luò)化合物對溶劑油的親和力很差，能夠融入進去的部分很少，所以在殘留的順丁橡膠生產(chǎn)液中，會有大部分的殘留。

閃蒸過程中壓力迅速下降，殘留的三氟化硼乙醚絡(luò)化合物就會和析出的水分子結(jié)合，轉(zhuǎn)化為氫氟酸和硼酸，這就是酸性物質(zhì)的來源。

雖然酸性物質(zhì)是從催化劑與水分子結(jié)合形成的，但氫氟酸本身就是一種強電解質(zhì)，當(dāng)氫氟酸接觸到金屬（碳鋼或者合金）之后就會法神更強烈的電化學(xué)反應(yīng)，將鐵離子還原出來，轉(zhuǎn)變成氧化鐵，就是俗稱的鐵銹。氫氟酸與碳鋼中的鐵化學(xué)方程式為：2Fe+6HF=2FeF3+3H2。

3 順丁橡膠裝置設(shè)備腐蝕形式與防護原則

3.1 常見的腐蝕形式

第一，氫損傷。所謂氫損傷，參見上述的化學(xué)方程式可知，在氫氟酸的作用下，鐵離子被還原出來，形成鐵氟化合物，同時生成氫氣（H2）。這一過程中由于氫氣的產(chǎn)生會導(dǎo)致管線膨脹或造成裂縫，氫原子一旦擴散到其他部分也會形成一定的孫山個，例如導(dǎo)致金屬變形或者整體韌性下降。這就是所謂的“氫損傷”。

第二，縫隙腐蝕。普遍采用金屬作為管線的情況下，在焊接工藝中難免出現(xiàn)一些焊接縫隙，一部分氫氟酸液體隨著縫隙侵入金屬內(nèi)部，腐蝕的速度會加劇。同時，氟化鐵物質(zhì)生成的過程中會導(dǎo)致空間膨脹，加速腐蝕。

3.2 腐蝕防護原則

目前的順丁橡膠工藝技術(shù)已經(jīng)很成熟了，但在催化劑的可替代性方面還沒有更好的方法，因此只能通過主動預(yù)防來減少腐蝕的出現(xiàn)。

首先，降低三氟化硼乙醚絡(luò)化合物催化劑的使用量，由于是催化劑的性質(zhì)，降低使用量不會改變反應(yīng)的結(jié)果，但是可以減少腐蝕酸液產(chǎn)生的總量，對氫氟酸實現(xiàn)有效控制。

其次，引進酸堿中和系統(tǒng)，通過堿液與酸液的中和反應(yīng)，可以有效環(huán)節(jié)腐蝕性問題。但是由于烴類的存在，使用堿液進行中和還存在一些困難，因此引入二級堿洗裝置是較好的解決方案。

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