煤制油酸性水儲(chǔ)罐內(nèi)防腐技術(shù)

摘 要:煤制油示范工程中，由于產(chǎn)生的酸性水復(fù)雜的組分造成的儲(chǔ)罐內(nèi)防腐層嚴(yán)重脫落，文章介紹了著力解決這一問(wèn)題的關(guān)于儲(chǔ)罐內(nèi)防腐技術(shù)的探索。

關(guān)鍵詞:煤制油酸性水儲(chǔ)罐防腐

中圖分類號(hào):TQ53文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)09(a)-0089-02

1 引言

煤制油酸性水儲(chǔ)罐內(nèi)壁的腐蝕特征復(fù)雜，一般的儲(chǔ)罐內(nèi)防腐材料無(wú)法滿足要求，內(nèi)防腐脫落問(wèn)題是酸性水儲(chǔ)罐設(shè)備安全的隱患，同時(shí)也是制約裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的瓶頸，已成為煤制油化工領(lǐng)域酸性水處理方面的一大課題。沒(méi)有一種涂料可以作為儲(chǔ)罐內(nèi)壁的通用防腐蝕涂料，不同的介質(zhì)和使用狀況下，需要采用不同的涂料系統(tǒng)。[1]

2 煤制油酸性水儲(chǔ)罐內(nèi)防腐存在的問(wèn)題

我公司污水汽提裝置有四臺(tái)酸性水儲(chǔ)罐，分別為兩臺(tái)公稱容積5000m3的事故緩沖罐T-103AB和兩臺(tái)工程容積3000m3的原料水罐T-101AB。自2008年10月份開始，四臺(tái)儲(chǔ)罐均在裝置運(yùn)行過(guò)程中儲(chǔ)存了煤制油產(chǎn)生的酸性水，至2009年3月份，在全公司第一周期聯(lián)動(dòng)試車后的檢修過(guò)程中發(fā)現(xiàn)四臺(tái)儲(chǔ)罐的內(nèi)防腐均嚴(yán)重脫落，不再具備防腐作用。四臺(tái)儲(chǔ)罐投用前的內(nèi)防腐使用酚醛環(huán)氧涂料，底漆涂敷層數(shù):一道，面漆涂敷層數(shù):二道，涂層厚度≥0.3mm。這種涂料和施工方法在石化行業(yè)的酸性水儲(chǔ)罐中較常見(jiàn)，但為什么應(yīng)用在煤制油酸性水儲(chǔ)罐中卻在短短幾個(gè)月的時(shí)間里便脫落了呢？對(duì)此我們結(jié)合罐內(nèi)情況進(jìn)行了分析，首先是一直處于滿液位狀態(tài)的T-101A罐的內(nèi)壁防腐全部脫落，罐壁鋼板全部裸露且隱約有腐蝕的斑點(diǎn)，罐底清理出大量防腐漆皮;而事故水罐T103AB兩罐內(nèi)由于儲(chǔ)存酸性水的時(shí)間相對(duì)較短，罐內(nèi)防腐層并未完全脫落，而是大面積的龜裂、起泡，外力作用輕易就能擦掉，另一重要現(xiàn)象就是儲(chǔ)罐中部有一條約1米寬的防腐層徹底脫落部分，這說(shuō)明油(含溶劑油)層對(duì)內(nèi)防腐的破壞作用相對(duì)酸性水更大。我們認(rèn)為:酸性水中的硫化物和氨含量較高且含有較多的酚、油(含溶劑油)等有機(jī)組分，普通的防腐材料無(wú)法滿足要求，這是四個(gè)儲(chǔ)罐內(nèi)原防腐層脫落的主要原因。

3 煤制油酸性水儲(chǔ)罐內(nèi)防腐技術(shù)的探索

3.1 防腐涂料的選擇

目前石化行業(yè)儲(chǔ)罐內(nèi)壁防腐涂層系統(tǒng)主要有環(huán)氧導(dǎo)靜電涂料、環(huán)氧涂料、溶劑型酚醛環(huán)氧、無(wú)溶劑環(huán)氧涂料、無(wú)機(jī)硅酸鋅涂料等涂層系統(tǒng)[2]。我公司酸性水儲(chǔ)罐的設(shè)備使用情況如下:工作壓力≤0.006MPa，工作溫度≤60℃，儲(chǔ)存酸性水組成:硫化物、氨、揮發(fā)酚、油(硫化物最高含量25000mg/L，氨最高含量40000 mg/L，油最高含量8%，揮發(fā)酚最高含量6000mg/L)，腐蝕環(huán)境與普通石化廠儲(chǔ)罐的腐蝕介質(zhì)有一定差別，采用通用的石化行業(yè)儲(chǔ)罐內(nèi)壁防腐涂層系統(tǒng)難以達(dá)到防腐要求。針對(duì)此特殊的腐蝕環(huán)境(溫度較高，酸堿交替，油含量和揮發(fā)酚含量高)的特點(diǎn)，我們聯(lián)系武漢材料保護(hù)研究所開發(fā)了納米二氧化硅改性酚醛環(huán)氧涂料WF40A專用涂料，在兩個(gè)公稱容積3000m3的儲(chǔ)罐T-101AB中試用，取得了較好的效果。

3.2 WF40A專用涂料性能檢測(cè)

為保證我公司酸性水儲(chǔ)罐的防腐性能，對(duì)武漢材料保護(hù)研究所提供的納米二氧化硅改性酚醛環(huán)氧涂料WF40A專用涂料性能進(jìn)行了檢測(cè)，并與使用較多的環(huán)氧涂料性能進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。

3.2.1 納米二氧化硅改性的酚醛環(huán)氧樹脂的力學(xué)性能

由表1可以看出，環(huán)氧樹脂涂膜屬于典型的脆性斷裂，斷裂伸長(zhǎng)率小。而納米二氧化硅改性酚醛環(huán)氧樹脂涂膜為韌性斷裂，其斷裂伸長(zhǎng)率比環(huán)氧樹脂涂膜提高十四倍，明顯提高了酚醛環(huán)氧樹脂的韌性，且拉伸強(qiáng)度和彈性模量均有提高，可提供高強(qiáng)度、高韌性的涂層。納米材料顆粒細(xì)小，在分散過(guò)程中由于表面特性和晶體結(jié)構(gòu)的獨(dú)特之處會(huì)使材料產(chǎn)生很高的縱橫比和表面積，能顯示出一般材料所不具有的優(yōu)異性能，使填充納米粒子的材料性能大大優(yōu)于填充傳統(tǒng)材料性能。[3]納米氧化硅分子中有羥基官能團(tuán)能與酚醛中的羥基作用，使之嵌入酚醛結(jié)構(gòu)中形成一種共聚物，從而提高酚醛環(huán)氧樹脂的力學(xué)性能。

3.2.2 WF40A專用涂料的耐水性能

表2是納米改性酚醛環(huán)氧涂料與環(huán)氧涂料在水中浸泡一段時(shí)間后涂層對(duì)金屬底材的附著性能變化，從表中可以看出，環(huán)氧涂料在水溶液中涂層的附著性能降低很快，而納米改性酚醛環(huán)氧涂料附著性能降低很慢，因此，納米改性酚醛環(huán)氧涂料的附著性保持能力更好，長(zhǎng)期防腐蝕能力更強(qiáng)。

3.2.3 WF40A專用涂料的耐溶劑性能

納米二氧化硅改性酚醛環(huán)氧涂料與環(huán)氧涂料相比，有更高的交聯(lián)密度，因此具有更好的耐溶劑性能(表3)，對(duì)我公司酸性水特殊的腐蝕環(huán)境(溫度較高，溶劑含量和揮發(fā)酚含量高)的特點(diǎn)更適合。

3.2.4 WF40A專用涂料的耐酸堿鹽腐蝕性能

納米氧化硅改性酚醛環(huán)氧樹脂WF40A專用涂料具有較高的耐溫性與耐鹽水，耐酸堿、耐溶劑腐蝕的效果(表4)。酚醛環(huán)氧樹脂經(jīng)納米二氧化硅改性不僅提高了聚合物膜的交聯(lián)密度，形成了高密度網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)涂膜，具有好的耐水性與耐鹽水腐蝕性。此外，由于納米氧化硅有其獨(dú)特的表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子效應(yīng)，納米二氧化硅的加入使樹脂交聯(lián)度增強(qiáng)從而使其硬度增加，熱變形溫度提高，耐熱性能也得到了改善。

上述防腐試驗(yàn)結(jié)果表明，WF40A專用涂料性能遠(yuǎn)優(yōu)于普通環(huán)氧防腐涂料，其較好的耐溫，耐酸、耐堿、耐溶劑性能正是煤制油酸性水儲(chǔ)罐防腐技術(shù)所要求的。

3.3 酸性水罐防腐施工

2009年5月我們采用武漢材料保護(hù)研究所開發(fā)了納米二氧化硅改性酚醛環(huán)氧涂料WF40A專用涂料在我公司的兩個(gè)公稱容積3000m3的儲(chǔ)罐，進(jìn)行了防腐施工。單臺(tái)設(shè)備直徑15m，筒體高度17.82m，罐體母材牌號(hào):Q235-B，焊接材料牌號(hào):J427，設(shè)備凈重116600kg，內(nèi)壁防腐面積2526.4m2。

3.3.1 表面處理要求

保證酸性水儲(chǔ)罐內(nèi)防腐的成功，除了選擇好的防腐材料之外，更需要高素質(zhì)的涂裝施工隊(duì)伍和設(shè)備，以及嚴(yán)格的質(zhì)量控制程序。

儲(chǔ)罐內(nèi)壁的表面處理要求十分嚴(yán)格，主要涉及到噴射清理、表面粗糙度、灰塵清潔度、鹽分測(cè)試等。噴射清理通常要求達(dá)到Sa 2.5(GB 8923—1988)表面粗糙度，對(duì)于一般涂層要求為Rz40～75μm，灰塵清潔度要求不大于ISO 8502－3的2級(jí)。對(duì)于鹽分測(cè)試，按ISO 8502－6和ISO 8502－9進(jìn)行，要求表面氯離子含量小于50mg/m2。

3.3.2 涂層體系和涂層厚度

使用WF40A改性酚醛環(huán)氧涂料，底漆涂敷層數(shù):一道，面漆涂敷層數(shù):二道，涂層總厚度≥0.3mm，采用刷涂施工。

3.3.3 質(zhì)量檢查要點(diǎn)

儲(chǔ)罐內(nèi)壁的施工需要專業(yè)的人員和專業(yè)的設(shè)備，其質(zhì)量控制要點(diǎn)可以按施工階段一般分為現(xiàn)場(chǎng)檢查、結(jié)構(gòu)和清潔檢查、表面處理檢查、施工檢查和最終檢查。必須按照施工要求，對(duì)各項(xiàng)細(xì)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格檢查。

4 WF40A專用涂料的使用情況

使用了納米二氧化硅改性酚醛環(huán)氧涂料WF40A專用涂料后，至2010年4月份裝置停工檢修再次入罐檢查，發(fā)現(xiàn)T-101A罐內(nèi)防腐層完好，而T-101B罐內(nèi)防腐層則有局部起泡的情況，分析為防腐涂料施工前的表面處理環(huán)節(jié)存在問(wèn)題。總的來(lái)說(shuō)，與武漢材料保護(hù)研究所合作開發(fā)的WF40A專用涂料基本能夠滿足煤制油酸性水的防腐要求，但還需要更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)驗(yàn)證。

5 結(jié)語(yǔ)

煤制油酸性水儲(chǔ)罐內(nèi)壁的防腐較為復(fù)雜，要考慮到不同的介質(zhì)、溫度、pH等很多因素。煤制油酸性水儲(chǔ)罐內(nèi)防腐技術(shù)的成功必須包含兩個(gè)要素:一是根據(jù)腐蝕環(huán)境的特點(diǎn)，選擇配套的防腐材料;另一個(gè)就是根據(jù)防腐材料的施工要求，嚴(yán)格控制涂裝前表面處理。根據(jù)我公司現(xiàn)有設(shè)備的試用情況，我們已經(jīng)找到了基本符合要求的防腐材料，需要我們?cè)诮窈蟮墓ぷ髦袕牟牧细牧己褪┕た刂苾煞矫嫒胧郑瑥氐捉鉀Q煤制油酸性水儲(chǔ)罐內(nèi)防腐的技術(shù)問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

[1]劉新.儲(chǔ)罐的涂裝檢查[J].現(xiàn)代涂料與涂裝.2009，12(7):44-46.

[2]王顯偉.煉油廠酸性水儲(chǔ)罐故障分析與處理[J].水工業(yè)市場(chǎng)，2009(1-2):67-69.

[3]于江波，袁曦明，陳敬中.納米發(fā)光材料的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展.材料導(dǎo)報(bào)，2001，19(1).