熱鉀堿脫碳裝置在合成氨生產中的腐蝕和防護

摘要：在合成氨生產過程中，脫碳系統的熱碳酸鉀溶液會對系統的設備產生一定的腐蝕，容易有穩定性泡沫產生于裝置運行過程中，增大塔內阻力，嚴重的話，還會導致攔液泛塔，對生產的安全穩定運行造成了嚴重的影響。那么就需要采取一系列的措施，做好防護工作，保證系統能夠安全穩定的運行。

關鍵詞：脫碳裝置；氨生產；熱鉀堿；合成氨

中圖分類號：TM564 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）16-0076-02

1 概述

禾豐公司在1997年尿素“四改六”技改過程中，將復合催化熱鉀堿脫碳技術給應用了進來，在長期的生產運行過程中，曾經出現過腐蝕問題，并且還有釩鐵共沉問題的出現，嚴重破壞到了設備裝置，對正常的生產運行造成了不良的影響，需要引起足夠的重視。

熱鉀堿脫碳工藝的應用，將會在很大程度上腐蝕到設備結構材料，這種腐蝕主要來源于熱鉀堿液和濕的二氧化碳氣體中的碳酸根和碳酸氫根，那么就需要結合具體情況，采取一系列的防護措施，避免腐蝕問題對正常生產運行造成危害和影響。

熱鉀堿脫碳裝置生產運行中，要嚴格控制好K2CO3的濃度，貧液總鉀在28%左右，低了不利于脫碳，高了會對設備的腐蝕加劇。緩蝕劑V2O5在溶液中的V5+濃度應控制在0.3%～0.5%。生產中保持溶液的清潔也非常的重要，當裝置處于正常運行的狀態時，就會連續進行溶液的過濾和氧化，將系統中的百分之五貧液給抽出來，經機械過濾器到溶液地下槽，將那些粒徑較大的固體顆粒給濾除掉，定期用活性炭過濾器，來將溶液中的有機物給過濾掉，還有百分之五的貧液經高效過濾器把細小的雜質給濾除掉。根據V5+的濃度決定是否向地下溶液槽中送入空氣，這樣在槽內就會逆流接觸加入的空氣，促使溶液中五價釩的含量維持在一個正常水平，之后，通過溶液補液泵送入貧液泵的進品進入生產系統。

2 濕二氧化碳的腐蝕

對于金屬材料來講，如果存在著水蒸氣和冷凝水，那么就會在較大程度上受到二氧化碳氣體的化學腐蝕。如果溫度在60℃以上，就會嚴重腐蝕到普通碳鋼。我們可以這樣理解它的腐蝕機理，會有一定的化學反應過程存在于金屬鐵和碳酸之間，那么就會有酸式碳酸鐵生成，它具有可溶性，經過一定的受熱，這種化合物會進一步分解，沉淀出來不溶性碳酸鹽，或者是經過水解，形成氫氧化鐵，之后發生反應，導致高鐵化合物的生成，它是不會溶解的。因此，我們可以了解到二氧化碳氣體的腐蝕，容易在再生塔上部和去水冷器之前發生，這是因為這些地方有著較大濃度的二氧化碳，并且有著較高的溫度。針對這種情況，在這些部位的材料選用方面，就可以將不銹鋼或者不銹鋼復合鋼板給應用過來。比如，目前在很大裝置中，都將3毫米左右的不銹鋼襯里應用在再生塔頂部10米左右的地方，以此來對二氧化碳的化學腐蝕作用進行有效的抵抗。如果存在著H2S，那么就可以對碳鋼表面的腐蝕進行有效的抑制。

3 碳酸鉀溶液中碳酸根和碳酸氫根的作用

金屬材料會在較大程度上受到碳酸鉀溶液的侵蝕性腐蝕，人們普遍以為碳酸根和碳酸氫根是導致碳酸鉀溶液腐蝕到碳鋼的主要原因，并且相較于碳酸根來講，碳酸氫根有著更強的腐蝕作用。其中，Fe2+鹽類和Fe（OH）2是主要的腐蝕產物，它們的溶解是持續進行的，那么就會不斷腐蝕到金屬表面。

為了解決這類腐蝕問題，通常會將緩蝕劑加入進來，將V2O5加入到復合催化劑熱鉀堿溶液中，將其作為氧化性的緩蝕劑，它可以氧化鐵，使其生成三氧化二鐵，有一層比較致密的保護膜生成于碳鋼的表面，這樣就可以有效隔開碳鋼本體和溶液，避免進一步腐蝕到碳鋼。

因此，在開工之前和檢修完工之前，需要嚴格地預處理設備，并且將表面鈍化處理嚴格執行下去，也就是首先對設備進行除銹，干凈的清洗，然后熱堿洗，之后，利用熱堿液來浸漬處理設備，這種熱堿液含有五氧化二釩，這樣就會有一層深鐵灰色的鈍化膜形成于設備金屬表面，之后才可以在生產運行中投入使用。在生產運行過程中，需要對溶液的顏色進行及時檢查，結合相關要求對Fe2+的濃度進行嚴格控制，保證V2O5溶液的濃度，將其控制在每升3克到5克左右，以便將鈍化膜給維持下去。

此外，我們還需要注意的是，液流不能夠沖刷到液流，因此，如果某些地方有著較大的流速，需要將不銹鋼應用過來，如果接管管口和泵體等。

4 堿液的應力腐蝕

如果有較大的拉應力產生于碳鋼身上，那么在堿液腐蝕作用下，就會有裂縫問題產生，并且它會沿著金屬材料來不斷地延伸和擴大，這種延伸速度較快，在較短的時間內破壞到設備；通常情況下，都是金屬內部殘余應力導致了這種應力腐蝕破裂；在受壓容器之外，常壓容器也可能會破壞到設備，導致較為嚴重后果的出現，并且這種破裂問題的出現，補焊起來比較的困難，因此，在具體的操作過程中，需要對應力腐蝕破裂的產生，進行足夠的重視。

具體來講，為了避免有應力腐蝕破裂產生于吸收塔和再生塔，就需要采取這些措施；完成了設備的制造之后，需要通過熱處理來消除相應的應力。比如，完成了塔體的制造之后，需要將其放在650℃左右的溫度下，進行一定時間的退火處理，一般需要結合筒體壁厚度來確定退火處理時間，將其控制在1個小時到2個小時之間，以便將焊接之后的殘余應力給有效地消除掉。經過熱處理后，消除掉設備應力，焊接工序就不能夠再次

進行。

要仔細過濾溶液，對溶液的起泡性能進行定時測定，具體來講，泡沫高度以及消泡時間是主要的測定內容。對新活性炭進行定期更換，對機械過濾器濾芯上的雜質進行及時清理，以此來保證過濾單元運行的連續性和穩定性。如果有塔內壓降增加、溶液夾帶以及填料中溶液滯留量增加和液位不穩定問題出現于脫碳系統中，那么就需要將消泡劑及時加入到系統中。要結合起泡的程度來對消泡劑的加入量以及持續時間等嚴格控制，并且控制加入容量在溶液中的濃度。

5 結語

通過上文的敘述分析我們可以得知，在合成氨生產中，在種種因素的綜合作用下，會有嚴重的腐蝕問題產生，對正常的生產運行造成較大的影響，針對這種情況，就需要引起人們足夠的重視，采取一系列的措施和方法，來改善熱鉀堿系統的腐蝕問題，延長設備使用壽命，促使其更好地生產和運行。相關的施工操作人員需要努力，提升自己的防范意識，嚴格依據相關規定和要求來進行操作，并且采取一系列的措施，避免腐蝕到裝置。本文簡要分析了熱鉀堿脫碳裝置在合成氨生產中的腐蝕和防護，希望可以提供一些有價值的參考意見。

參考文獻

[1] 楊二林.關于合成氨生產中熱鉀堿脫碳裝置的腐蝕

和防護[J].山西化工，2001，2（4）：123-125.

[2] 伍能馳.活化MDEA脫除二氧化碳技術在合成

氨裝置上的應用研究[D].大連理工大學，2012.

[3] 王軍，蔣云龍.有機活化劑在改良熱鉀堿法脫碳工

藝上的應用[J].中氮肥，2004，2（1）：199-201.

[4] 張洪棟.熱鉀堿脫碳技術在煤間接液化中的應用

[J].中國化工貿易，2012，2（8）：199-204.

作者簡介：唐富強（1967—），男，重慶人，重慶禾豐化工股份有限公司工程師，研究方向：化學工業。endprint