無水氟化氫反應轉爐的腐蝕與防護

李波(陜西延長石油礦業有限責任公司,陜西 西安 710061)

無水氟化氫反應轉爐的腐蝕與防護

李波(陜西延長石油礦業有限責任公司,陜西 西安 710061)

作為石油化學最基本的化工原料，無水氟化氫可以廣泛應用于氟利昂制備、氟鹽的生產、高分子材料氟摻雜、含氟滅火劑生產等。對于化學工業的發展和經濟增長發揮著重要的作用，然而無水氟化氫對于設備的損害極大，需要充分進行防腐措施的實施。

反應轉爐;無水氟化氫;腐蝕;防護;對策

氟化氫基本的化學性質就是具有強氧化性、強腐蝕性和酸性。室溫下與水劇烈反應放出大量氧氣，其強腐蝕性主要表現在對于接觸金屬、玻璃的化學腐蝕，可將其部分溶解。然而，生產無水氟化氫的核心設備就是由大量金屬結構形成的反應轉爐。如何防止反應轉爐在工作中的腐蝕現象的發生，成為許多無水氟化氫生產廠家的關注重點。本文淺析了無水氟化氫腐蝕的危害和防腐的意義，針對反應轉爐常見的腐蝕問題，提出了有效的解決對策。

1 無水氟化氫腐蝕的危害以及防腐的意義

1.1 無水氟化氫腐蝕的危害

由于無水氟化氫的生產設備主要材質是金屬，反應轉爐與無水氟化氫的接觸加重了對于設備自身的腐蝕程度，大大降低了反應轉爐設備的使用壽命。無水氟化氫的強腐蝕性，會直接改變反應轉爐設備表面的形貌以及抗腐蝕涂層的性能，進而是設備材質性質發生變化，不但增加了設備的維修人力與財力成本的投入，同時會導致氟化氫泄漏，直接污染環境，對生產人員的生命安全構成威脅。除此之外，無水氟化氫對于設備的腐蝕，會降低氟化氫的純度，引入一定的“雜質”，無法實現無水氟化氫的穩定連續生產。因此，無水氟化氫對于反應轉爐設備的腐蝕對于許多生產環節危害重大，需要認清腐蝕對生產造成的不利影響。

1.2 有利于保障無水氟化氫安全生產

加強對于無水氟化氫反應轉爐設備的防腐工作的開展，一方面有利于保障無水氟化氫的安全生產，另一方面有利于推動防腐技術的不斷完善。反應轉爐在實際生產中腐蝕程度隨時間日益嚴重，會對無水氟化氫和人的安全生產產生很大的危害，通過對反應轉爐進行設備腐蝕的防護，可以提高設備生產的安全性，進而實現無水氟化氫的連續穩定生產。最重要的是，通過對反應轉爐進行腐蝕的防護處理，可以保障人的生命安全，減少由于設備腐蝕泄露的原因造成的環境污染。只有這樣才能真正實現安全生產、效率至上，不斷提高生產資金的使用質量和獲得較高的投資回報率。

1.3 有利于推動防腐技術的不斷完善

在化工原料生產過程中，有許多類似于無水氟化氫性質的液體，例如濃硫酸、濃氨水、氯堿工業的生產等，都會對其自身的生產設備造成極大的腐蝕危害。盡管與無水氟化氫不同，對于相同材質的腐蝕程度不同，然而腐蝕機理和腐蝕理論大體相同。因此，加強對于反應轉爐腐蝕問題的防護，可以進一步了解無水氟化氫的腐蝕機理，不斷在無水氟化氫的實際生產過程中，實現腐蝕現象防護措施與理論的協同進步，這樣就可以采取相關針對性的防護措施和策略來不斷完善無水氟化氫設備防腐技術的發展。防腐技術發展越快對于設備的防護實施手段越多，進而有利于對于其他腐蝕化工原料生產的防護工作的開展和解決措施的篩選。

2 反應轉爐常見的腐蝕問題

2.1 第一階段溫度控制問題

在利用反應轉爐生產氟化氫時，由于第一階段需要對于加入的反應原料進行預熱，進而實現第二階段順利完成，在氟化氫原料加入后，由于預熱的溫度偏高，并且氟化氫的腐蝕性隨著溫度的升高呈線形增加，因此，過高的預熱溫度，對反應轉爐的鋼體表面造成不可修復的腐蝕，很容易引起無水氟化氫的氣體泄露，進而與空氣的水汽結合形成酸霧，繼續腐蝕其他原料生產設備。同時，會對附近的空氣形成污染，對于周圍的具有生命體征的生物具有生命的威脅。

2.2 反應物料中水含量過高

無水氟化氫對于整個生產設備的水量控制要求嚴格，在氟化氫制備生成的第一階段需要加注一定體積的水，作為反應物料的一種，然而，前文已經介紹氟化氫氣體會與水分發生劇烈的氧化還原反應，然而，目前在實際生產設備的運轉過程中，由于所有生產設備都是全封閉的，在生成氟化氫的前一步驟對于水分的干燥程度不夠，使得氟化氫的生產效率降低，溶于水中的氟化氫會產生氫氟酸，其酸性對于反應轉爐的表面形成腐蝕層，破壞了穩定的氧化物結構。

2.3 液體氟化氫的體積比大

所謂體積比，就是生產無水氟化氫的核心設備反應轉爐的體積與液體氟化氫體積比的倒數。過大的液體氟化氫體積比，大大增加了氟化氫在設備中的存留時間，不利于對反應轉爐進行及時的抗腐蝕工作的開展，每一次防腐檢修，都需要很長時間將反應設備中的液體氟化氫排放完全。這樣對于后期無水氟化氫稀釋成合適的濃度也是極為不利的，最終導致對于反應轉爐內部殼體的深度腐蝕，以此需要合理控制液體氟化氫所占的比重。

2.4 缺乏反應轉爐綜合管理

盡管無水氟化氫對于生產核心設備反應轉爐的腐蝕現象是不可避免的，然而可以通過及時的腐蝕防護工作的開展，降低無水氟化氫的腐蝕速率，減緩對于反應轉爐的腐蝕程度。而實際情況是，由與從事氟化氫生產的操作人員素質并不高，缺乏配套的腐蝕防護監管和管理體系，使得許多可以減緩腐蝕程度的事情沒有被防止掉，失去了反應轉爐防腐檢修工作的積極意義，不但降低了反應轉爐的使用壽命，還增加了設備危險事故的發生機率。

2.5 氟化氫直接接觸面積大

氟化氫對于反應轉爐的腐蝕程度隨著接觸面積和接觸方式的不同，存在一定的差異性。由于反應轉爐內部結構設計有待完善，使得氟化氫與其直接接觸面積過大，導致對于生產設備的腐蝕面積過大，不利于防護工作的重點實施與全面檢修與維護。由于整個反應過程物料呈現一定的規律，有稀漿狀、沙粒狀和液體，僅此接觸面積過大，會使得已經腐蝕的表面殘留一些固料雜質，對于整個內部腔體形成保溫作用，不利于不同階段溫度的精確控制，很難將氟化氫腐蝕率限定在一定范圍內。

3 解決策略

無水氟化氫反應對于反應轉爐造成的腐蝕不僅影響反應的速率而且長期的腐蝕會造成轉爐的損壞進而產生一定的經濟損失，因而我們需減少腐蝕，加強對于反映轉爐的防護。

3.1 控制第一段反應不進入高溫區

將該反應進行一個分解，即把本來的一步反映變為二步反應，把需要高溫進行催化的反應階段控制在我們新增加的預反應器中。預反應器采用耐高溫耐腐蝕的材料進行制作，這樣即使是腐蝕性較強，容器也承受的住，同時也不會造成經常更換反映容器造成資源的浪費。當第一階段的反應結束后，反應已經完成o4%左右，這時再將反應移至反映轉爐中繼續進行，這時反應所需的溫度大概可以下降40攝氏度，反映的腐蝕性也大大減弱，這就可以充分起到保護反應轉爐的作用。這樣的二步反應由于降低了反應對反應轉爐的腐蝕從而延長了轉爐的使用壽命，數據反映我司采用該措施的反應轉爐運行時間已經達到了十年之久。

3.2 控制水分在一定范圍內

反應轉爐內的水分過多或過少都會對轉爐造成嚴重的腐蝕，進而影響其使用壽命。但是我們也都知道反應原料中會殘留有水分、反應的過程也會產生水甚至裝置的密封性能不好等等都會造成轉爐內的水分過量，一旦水分過量就會加劇電解質的形成，對于轉爐的內部會造成嚴重的腐蝕，但是如果系統內部的水分過分缺乏優惠導致大量反映中間產物Hs03F的生成，氟磺酸對于轉爐內部也會造成嚴重的腐蝕。因而我們需要對反應物所帶的水分進行嚴格的控制，并對反應產生的水分進行計算，定期檢查裝置的密封性。目前我司已經對反應系統內的水分進行嚴格的控制并且取得了一些成效，反應轉爐的腐蝕情況已經減輕。

3.3 控制進入反應系統內的液體HF在一定范圍內

在氟化氫反應系統中加入一定量的HF可以促進反應的進行同時還可以減少對于環境的污染降低成本，因而許多生產企業會將廢棄的液體HF加入反應轉爐中，但是要明確HF的加入量一定要適量，一旦過量就會適得其反。HF如果過量，就會造成反應物之間接觸的幾率減小，接觸的面積也會受到影響，因而反應的速率就會降低，進而影響生產效率。而且氟化氫在一定的溫度下會與硫酸進行反應，這個反應會生成腐蝕性更強的氟磺酸，會對轉爐的內部造成嚴重的腐蝕。除此之外液態的HF會吸熱，這就會影響一段反應，使得第一階段的反應速率降低，一些高腐蝕的反應物和中間產物會進入下一容器中繼續進行這一階段的反應，使得腐蝕加劇，因而需要嚴格控制系統內的液體HF的量。

3.4 加強設備管理和工藝管理

由于無水氟化氫反應產物的強腐蝕性以及反映的復雜性因而經常會造成設備出問題，被迫停工。也正是如此企業需要加強對于設備及生產工藝的管理，盡量減少停工現象的出現。生產工廠應該設置具體的的設備管理部門，定期對設備進行故障排查，發現問題及時地進行解決。同時嚴格規范生產的流程，對于原料及催化劑的加入量也要嚴格控制，減輕反應物料對于反應轉爐的腐蝕。對設備及工藝的管理控制除了可以延長的反應爐的壽命，對于保證生產的效率，提高企業的經濟效益也有著重要的意義。

3.5 減少反應物料與爐體的直接接觸

減少反應物與反應轉爐的直接接觸可以有效降低對于轉爐爐體的腐蝕。我們可以采取以下幾個措施來較少反應物與爐體的接觸：（1）在爐體內加一層防護層，可以定期對于爐體內防護層進行更換及重新涂刷，這樣就可以對反映轉爐進行有效的保護；（2）采取更大的反應轉爐，其實就是增大爐內的底面積，同時增加反應物料的高度，這樣一些腐蝕性較弱的反應產物就會墊在強腐蝕性的物料下，進而避免強腐蝕物與爐體的接觸，有效增長轉爐的壽命，降低生產的成本；（3）利用轉爐內的反應殘渣稀釋強腐蝕物從而降低其腐蝕性，也有部分公司采用是加入的爐外的殘留物，這種技術的應用對于轉爐的防護有著顯著的效果。

4 結語

經過對于無水氟化氫在反應轉爐中常見的幾種腐蝕問題，可以通過合理控制反應階段的溫度、反應物料進料控制、設備防護管理以及減少氟化氫與反應轉爐直接接觸面積的對策和措施來進行設備的抗腐蝕防護，進而不斷提高設備的利用效率和使用壽命。

[1]侯麗芳論無水氟化氫反應爐內的腐蝕防護改造[J]-《化工裝備與設計》-2015（8）.

[2]陳華強論無水氟化氫反應爐內的腐蝕防護[J]-《工業水處理技術》-2014（6）.

[3]肖玉玲無水氟化氫反應爐內的腐蝕防護[J]-《濟南設備處理技術》-2015（6）.

李波（1986-），男，陜西西安，碩士研究生