氯堿化工生產(chǎn)過程中的腐蝕及防護(hù)措施的研究

【摘要】本文通過分析在氯堿化工生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的腐蝕問題成因，進(jìn)而根據(jù)其裝置中介質(zhì)的特殊性質(zhì)及常用材料的耐腐蝕性提出相關(guān)建議。

【關(guān)鍵詞】氯氣；化工生產(chǎn)；材料；腐蝕

1.氯氣的腐蝕原因和防護(hù)措施

氯氣是氯堿化工生產(chǎn)中的主要原料之一，它會對生產(chǎn)裝置造成嚴(yán)重腐蝕，因此對于它的防腐是至關(guān)重要的。

氯的化學(xué)性質(zhì)非常活潑，常溫干燥（含水<100×10-6）無嚴(yán)格劃分，能使碳鋼材質(zhì)的氯氣透平壓縮機(jī)及千氯氣輸送管線長期穩(wěn)定運行需滿足的含水要求。氯對大多數(shù)金屬的腐蝕都很輕，但當(dāng)溫度升高時腐蝕加劇。濕氯7t（含水>100pX10。6）由于氯與水反應(yīng)生成強(qiáng)腐蝕性的鹽酸和強(qiáng)氧化性的次氯酸，許多金屬如碳鋼、鋁、銅、鎳、不銹鋼等均被腐蝕，只有某些金屬或非金屬材料在一定條件下能抵抗?jié)衤葰獾母g。因此，將電解生成的濕氯氣除水的干燥操作是生產(chǎn)祁使用氯氣過程中所必須的。

碳鋼應(yīng)用在<90℃干燥的氯氣中是穩(wěn)定的，但對濕的氯氣則被腐蝕；因此，濕氯氣經(jīng)冷卻、干燥后含水控制指標(biāo)<100×10，正常所使用的透平壓縮極、輸送管線、設(shè)備皆可使用碳鋼材質(zhì)，但必須控制氯氣溫度<90℃。當(dāng)氯氣壓縮機(jī)出口溫度>90℃（如采用單級壓縮將氯氣由0.15MPaG增壓到0.5MPaG，出口溫度達(dá)120℃以上），壓縮機(jī)及后冷卻器材質(zhì)應(yīng)聚用316L（A35ICF3M）。另外，氯氣采縮機(jī)級間或出口冷卻器冷卻水壓力要盡可能設(shè)計成低于氯氣壓力，通過在線檢測回水pH值確定冷卻器是否泄漏，同時也避免了水漏到氯氣側(cè)造成設(shè)備的嚴(yán)重腐蝕。

鈦本身為活性金屬，但在常溫下能生成保護(hù)性很強(qiáng)的氧化膜，因而具有非常優(yōu)良的耐蝕性能。能耐海水、各種氯化物和次氯酸鹽、濕氯、氧化性酸（包括發(fā)煙硝酸）、有機(jī)酸、堿等的腐蝕。不耐還琢性酸（如硫酸、鹽酸）的腐蝕。鈦耐腐蝕的特性不管是在濕氯氣還是在次氯酸鹽溶液都發(fā)揮得很好，利用鈣法進(jìn)行制造的精裝置的離心機(jī)、真空過濾機(jī)及樣化反應(yīng)釜等都是鈦質(zhì)材料或者鈦質(zhì)復(fù)合板制造的；鈦質(zhì)冷卻器在電解式氯氣中也被普遍采用；使用氯醇法生產(chǎn)出來的環(huán)氧丙烷進(jìn)行的氯醇化反應(yīng)所使用的反應(yīng)器材的材質(zhì)也為鈦質(zhì)，且壽命期限很長。但還有一種情況需要注意，當(dāng)鈦處于無水的氯氣中時會產(chǎn)生腐蝕和燃燒。曾經(jīng)有一個廠房發(fā)生過因為鈦質(zhì)管線中進(jìn)入氯氣而引發(fā)著火燃燒的重大事故。

2.鹽酸的腐蝕成因與防護(hù)措施

鹽酸是氯堿生產(chǎn)中的潮產(chǎn)物之一，它對設(shè)備及管道也會產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕，對它的防腐也是必不可少的。

在合成鹽酸裝置中。合理選材、做好防腐蝕工作就能減少跑、冒、滴、漏。石墨合成爐、石墨列管或塊孔式換熱器、石墨降膜吸收器已廣泛應(yīng)用，鹽酸儲槽普遍采用鋼襯膠、玻璃鋼（后者更多用）等。

玻璃鋼（FRP）的原材料分為增強(qiáng)材料和基體材料兩類。增強(qiáng)材料由玻璃纖維及其織物組成，是玻璃鋼主要承載組分材料，直接影響玻璃鋼的強(qiáng)度和剛度。基體材料由合成樹脂和輔籽組成，其中合成樹脂是主要成分。基體材料的作用是在纖維問傳遞載荷，并使載荷均衡。基體材料的性能，如耐腐蝕性、耐熱健等，直接影響玻璃鋼的性能。

非金屬材料有著較好的耐腐蝕性能，但其使用一般會受介質(zhì)、使用溫度等限制。聚氯乙烯（PVC）耐酸、堿、鹽、等腐蝕，但不耐濃硝酸、發(fā)煙硫酸、酮、醚、鹵代烴等腐蝕：應(yīng)用溫度一般不超過40～60℃，如作為設(shè)備、管路襯里，使用溫度可高些。聚四氟乙烯（t'TFE）具有非常優(yōu)良的耐蝕、耐熱性能，除熔金屬鋰、鈉、鉀、三氟化氯、高溫三氟化氧、高流速液氟外，幾乎可以抵抗所有化學(xué)介質(zhì)，使用溫度200～260℃。目前，國內(nèi)襯PTFE設(shè)備技術(shù)已經(jīng)成熟，如湖北大昌氟碳技術(shù)有限公司的PTFE襯里質(zhì)量完全可與進(jìn)口相媲美。聚偏二氟乙烯（PVDF），耐腐蝕性比冊略差，使用溫度20～140℃。全氟烷氧乙烯與四氟乙烯的共聚物（PFA）耐腐蝕性與PTFE相近，使用溫度200～260℃，加工性能較PTFE好，可用作PTFE焊條。

3.燒堿產(chǎn)生的腐蝕及防護(hù)措施

燒堿是氯堿生產(chǎn)的主要產(chǎn)品，在鍋式法固堿生產(chǎn)過程中，燒堿溶液的濃縮會對設(shè)備造成腐蝕。因此應(yīng)采取措施來延長裝置的使用壽命。大鍋的腐蝕：大鍋的材廈為鑄鐵，大鍋的損壞除了堿液中氯酸鹽在熬煮中對大鍋的腐蝕外，還由于大鍋采用明火加熱，鍋內(nèi)堿溫在450℃左右而鍋底外壁溫度可達(dá)1100～1200℃，大鍋在反復(fù)遭受不均勻的周期性的加熱（熬堿）與冷卻（出堿洗鍋）時，容易使鑄鐵大鍋產(chǎn)生應(yīng)力。這種應(yīng)力在高溫濃堿的共同作用下產(chǎn)生了應(yīng)力腐蝕破裂—“堿脆”，這是造成大鍋破壞的主要原因之一。實際上常用的耐堿金屬差不多均具有產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂的特性常用的碳鋼、18-8不銹鋼、鉻鎳鋁鋼、鎳、鎳鉻鐵臺金等材料均在一定條件下的燒堿中產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂。

鎳和鎳基合金具有較高的耐力腐蝕破裂的性能，它的堿脆范圍變得狹窄，而且位于高溫濃堿區(qū)域內(nèi)。鍋式法圓堿生產(chǎn)中延長鑄鐵大鍋壽命的主要方法有：

（1）嚴(yán)格控制電解工序中的每一項工藝，最大程度的降低原料建鄴中生成氯酸鹽，從而減少氯堿對大鍋造成的腐蝕。

（2）堿鍋內(nèi)放入料之后在點火之前要將少量的硝酸鈉加入國內(nèi)，讓鍋內(nèi)的表面生成氧化保護(hù)膜，這樣可以防止大鍋受到腐蝕。

（3）增加預(yù)熱鍋，讓堿液預(yù)熱達(dá)到一百四十度到一百五十度在進(jìn)入熬堿鍋。

（4）鍋底的堿需要清除的話最先可以使用熱堿進(jìn)行溶解，然后加入熱水進(jìn)行清洗，以免鍋溫變化的太快。

（5）對爐膛的結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，使得鍋體的受熱變得均勻，不出現(xiàn)偏燒現(xiàn)象。每月進(jìn)行轉(zhuǎn)鍋，角度可以是六十度、九十度或者一百二十度，根據(jù)實際情況自行定取。

（6）操作要嚴(yán)格進(jìn)行，均勻升溫或者降溫。是多種結(jié)晶水形式的固體都是在不同濃度的堿溶中形成的，因此，操作過程中的要特別注意溫度的控制和堿液的濃度控制，避免設(shè)備、管路等被低于冰點而產(chǎn)生的水晶體堵塞。設(shè)備和管路選用伴熱時要合理選擇熱介質(zhì)，避免設(shè)備和管路腐蝕破裂的情況出現(xiàn)。

綜上所述，任何一套化工類的裝置，特別是氯堿化工的設(shè)備裝置，不管是設(shè)計還是選材，無論是生產(chǎn)還是管理，都需要熟悉掌握裝置介質(zhì)的特殊性質(zhì)及工況，同時也要知道各類材料的性能，盡量避免因為腐蝕問題而來來的經(jīng)濟(jì)損失。