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氯碱生产中的腐蚀与防护技术分析

2017-02-21郭美燕

科技创新与应用 2016年35期
关键词:防护技术腐蚀

郭美燕

摘 要:我国化工生产企业中,氯碱生产企业是十分重要的组成部分,有助于促进工业经济的顺利发展。工业生产中,氯碱化工是重要的内容,氯碱生产中使用的氯气、烧碱以及盐酸等有很强的腐蚀性,将对生产装置产生一定的腐蚀,因此需要对生产工艺、机械设备等做好防护措施,使得生产经营更加安全。文章就氯碱生产中的腐蚀以及防护技术措施进行分析研究,保证氯碱生产企业能够安全运行。

关键词:氯碱生产;腐蚀;防护技术

氯碱化工生产中,使用的原料、半成品以及成品等有很强的腐蚀性,氯碱生产过程中出现的氯气、盐酸以及酸等物质有很强的腐蚀性,腐蚀生产设备,如果生产设备缺少防腐性,将会造成极为严重的经济损失,甚至会威胁化工企业的生产安全性。所以需要加强氯碱生产工艺流程,并做好防腐工作,使得生产工艺以及设备材料等进行优化,将腐蚀性的危害减少到最低程度,保证生产更加安全。

1 氯气的腐蚀与防护技术措施

氯碱生产过程中,氯气是十分重要的原料,将对生产设备造成极为严重的腐蚀,因此必须要做好防腐蚀的工作,这是极为重要的。氯有着较强的化学性质,常温、干燥情况下的氯对大部分的金属腐蚀性不强,如果温度增高,腐蚀性就会加强。湿氯气中氯与水反应产生盐酸和次氯酸,盐酸的腐蚀性比较强,次氯酸的氧化性比较强。很多金属,如铜、不锈钢、碳钢、铝等都可以被腐蚀,[1]只有一些金属、非金属材料才能够在一定条件下对湿氯气的腐蚀进行抵抗。在氯气的生产和使用过程中,必须要对电解生成的湿氯气除水干燥操作在低于90℃的干燥氯气中,碳钢的应用是比较稳定的,湿氯气环境中则容易被腐蚀。可以将碳钢材质的透平压缩机、设备以及输送管线等用作水的冷却、干燥等氯气环境中,需要将氯气的温度控制在90℃以下。如果氯气压缩机的出口温度对于90℃,压缩机和后冷却材质需要使用不锈钢316L。[2]

钛本身是活性金属,常温情况下能够产生保护性的氧化膜,有很好的耐蚀性,能够防止各种氯化物、次氯酸盐、氧化性酸、有机酸以及碱等腐蚀。不受到还原性酸的腐蚀。常温情况下,钛能够耐小于10%的盐酸,温度达到50℃时,能够耐3%的盐酸。加入少量的贵金属,能够使得钛的耐蚀性得到提升。

生产中橡胶的使用范围很广。可以用来制作橡胶制品,主要是橡胶的耐腐蚀性和防渗透性比较强,可以在金属设备的防腐以及复合衬里防渗层使用。橡胶有天然和合成两种,天然橡胶有很好的化学性能,能够耐非氧化性强酸、盐溶液、有机酸、碱溶液等腐蚀,在强氧化酸以及芳香族化合物中并不稳定。氯碱生产中,橡胶能够很好的避免湿氯、氯水等腐蚀,干燥氯气中,会被腐蚀成粉末。使用橡胶作为设备、管路等材质,能够提高其使用寿命。

2 酸腐蚀与防护技术措施

氯碱工业产生中,氯化氢是重要的产物,遇到水之后,盐酸溶液有很强的腐蚀性,会损坏生产设备和管道。在生产过程中,硫酸的使用也会腐蚀设备。盐酸装置使用的材料需要科学的选择,保证防腐工作的顺利推进。当前,吸收器、换热器等都是将石墨作为主要的材质,主要使用玻璃钢作为盐酸贮槽。

玻璃钢的原材料有增强和基体材料两种,增强材料是玻璃钢的主要承载材料,会对玻璃钢的强度、刚度等产生直接性的影响,一般是玻璃纤维或织物等。基体材料以合成树脂作为主要的成分,组成的物质是合成树脂和辅料。[3]基体材料的主要作用是传递纤维间的有效载荷,保证载荷的分布均匀。玻璃钢的性能会受到基体材料性能的影响,在化工生产企业中,碳钢以及不锈钢等逐渐被玻璃钢所代替。不透性石墨有很好的耐腐蚀性,能够满足恶劣环境的需要,在强氧化介质等中防腐性也比较差。

3 烧碱腐蚀与防护技术措施

在氯碱生产过程中,烧碱是十分重要的产品,锅式法同碱生产中,烧碱溶液的浓缩会腐蚀设备,因此需要采取有效的措施使得设备装置的使用寿命得以延长。

3.1 大锅腐蚀和防腐材料

大锅的材质主要是铸铁,大锅之所以会损坏,一方面是因为用大锅熬煮碱液中氯酸盐时会产生腐蚀,此外大锅是明火加热,锅内的温度是450℃左右。锅底的外壁温度能够达到1100-1200℃。[4]大锅反复不均匀加热、冷却时容易产生应力。应力在高温、浓碱作用下,会出现应力腐蚀破裂,也就是碱脆现象,这是大锅出现破坏的重要因素。

镍有很好的加工、机械性能,耐蚀性也比较好。镍是耐热浓碱液腐蚀的材料,能够耐中性、微酸性溶液、有机溶剂的腐蚀。不耐氧化性酸、融金属等腐蚀,在碱液蒸发器、乙烯法氯乙烯装置的固定床氧氯化反应器中有很好的应用。

3.2 膜式法同碱生产中的材料

固、片碱生产中,高温浓碱会腐蚀设备,利用膜式蒸发器將45%的碱液浓缩到60%。温度低于150℃时,使用镍作为材料,其使用寿命更长。250℃以上,氯酸盐可以逐步分解,产生新生态氧,这种新生态氧与镍制的蒸发器产生反应出现氧化镍层。在高温情况下,氧化镍会在浓碱中溶解,然后被带走。新生态氧与镍管发生反应产生氧化镍层。氯酸盐被镍管氧化,氧化层被浓碱冲刷、溶解,镍制蒸发器在运行时会被腐蚀,使得寿命得以缩短。

4 次氯酸钠腐蚀与防护技术措施

强酸性、碱性条件下次氯酸钠比较稳定,次氯酸钠腐蚀性比较强,温度比较高的情况下,腐蚀性是最大的。次氯酸钠比较稳定时,很多非金属材料有比较强的防腐蚀性。PVC、乙烯酯FRP、聚酯FRP等经济性和适用性比较强。[5]次氯酸钠分解会产生大量的热,如果热量不能散去,也使局部温度过高,使得设备出现损坏,分解反应会破坏很多金属材料。FEP及PFA等材质对次氯酸钠的防腐性比较好,满足防腐需要。

次氯酸钠温度比较高时,对大部分金属物质都会产生腐蚀,如果严重会使得金属出现穿孔的情况。使用钛金属材料能够很好的防止次氯酸钠的腐蚀,在设计的运行过程中效果也比较好。氯碱生产中,可以使用玻璃钢、PVC材料等对次氯酸钠进行输送,使其更加经济。

5 尾气腐蚀与防护技术措施

氯碱生产过程中会出现尾气,其中有很多氯气、氯化氢气体等,这些物质的腐蚀性比较强,容易腐蚀生产设备、管路、管架等,使得生产不够安全,并且会产生一定的经济损失。

要防止氯碱生产中出现的尾气,就可以粉刷涂料,使得生产设备、管路、管架等的抗腐蚀性得到提升。但是这种方法是被动防范,不能从根本上解决问题,以此需要对生产工艺进行改进,使得生产过程中出现的腐蚀性物质含量降低,减少尾气的腐蚀性。

6 结束语

氯碱生产过程中,由于原料、半成品、成品等腐蚀性是存在差异的,会腐蚀生产设备,对工业生产的安全产生威胁,甚至会威胁生产环境,使得化工生产的经济效益受到影响。在氯碱生产过程中需要科学的分析腐蚀机理,采取有效地技术措施进行防范,使得腐蚀性得以降低。可以对化工生产设备进行防腐,选择合适的设备材料,此外还需要对生产工艺进行改进,使得生产环境得以优化,减少对生产设备的腐蚀,使氯碱化工企业能够有好的、安全的生产环境,实现良好的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]魏志国.关于氯碱生产腐蚀与防护技术的探讨[J].黑龙江科技信息,2011,04:36.

[2]孙国华.氯碱生产中的腐蚀及防腐蚀措施分析[J].黑龙江科技信息,2014,26:77.

[3]刘玄渊.氯碱化工生产过程中的腐蚀及防护措施的研究[J].科技致富向导,2012,32:242.

[4]杜颖玉.浅析氯碱生产的腐蚀与防护措施[J].黑龙江科技信息,2016,20:49.

[5]逯军正,何冠平,王庆.氯碱工业中的腐蚀与防护[J].中国氯碱,2010,03:37-41.

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