順丁橡膠裝置設備腐蝕與防護

朱效利 劉瀟 李澍強(四川石化公司生產六部，四川 彭州 611930)

順丁橡膠裝置設備腐蝕與防護

朱效利 劉瀟 李澍強(四川石化公司生產六部，四川 彭州 611930)

近年來隨著我國石油化工企業的不斷發展，順丁橡膠裝置也開始在這一產業中得到了廣泛的應用，針對順丁橡膠產品出現腐蝕的現象，引發了人們不斷地去研究預防措施。經過長期的使用和實踐發現，順丁橡膠設備的腐蝕主要是在氫氟酸的作用下產生的，同時也包括一部分循環水換熱器的有氧腐蝕。在順丁橡膠裝置運行較長時間之后，兩類物質的作用相互交替，就會產生嚴重的腐蝕性問題。本文針對氫氟酸和循環水換熱器的氧腐蝕進行研究，提出設備腐蝕原理和相對應的防護措施。

氧腐蝕；堿洗塔；順丁橡膠；裝置設備；緩蝕劑

1 順丁橡膠裝置設備腐蝕特點

順丁橡膠生產在我國已經形成了成熟的工藝和技術，由于順丁橡膠裝置生產與石化企業存在密切的關系，所以雙方在不斷磨合下形成了順丁橡膠裝置成套生產技術，這種技術中也包括了一部分防腐蝕性措施，例如丁二烯水洗系統、堿洗系統、丁二烯回收系統等等；

結合工業級的順丁橡膠裝置設備生產技術，不難發現在設鞥產中要甬道催化劑、防老劑、聚合劑等物質。其中催化劑部分主要包括了環烷酸鎳、三異丁基鋁（加入聚合釜預混管線）、三氟化硼乙醚絡化合物三種。

由于順丁橡膠在工業中的用途較為廣泛，尤其是一些易燃易爆高毒的工業產品生產，更離不開順丁橡膠裝置。因此腐蝕性就如同一枚定時炸彈，不知道什么時候會演變成安全事故；化工企業發生事故往往是比較可怕的，爆炸、火災、有毒氣體泄漏等，不僅造成國家的財產損失，同時也給人民群眾的生民財產安全帶來了威脅，對環境的污染是不言而喻的。

關注順丁橡膠設備腐蝕性的關鍵在于社會資源節約和財富保持，據不完全統計，世界范圍內每年因為腐蝕原因造成的鋼鐵損失，幾乎占全年總產量的30%；而集中在石化工業方面，除了經濟損失之外還會造成負面的社會輿論影響。

簡單地說，順丁橡膠裝置設備腐蝕具有以下的特點：

第一，不可避免性。腐蝕是一種化學反應，只要物質存在與自然界就不可避免地會發生，只是發生速度不同。由于金屬物質的性質比較活躍，在化工作業環境中容易接觸到各類腐蝕性物質，包括游離在空氣和水分子中的酸性物質，一旦結合之后就會發生氧化還原反應和電化學反應，形成氧化鐵類的腐蝕。

第二，不可預測性。腐蝕現象的發生是連續進行的，但是大部分情況下是十分緩慢的，因此無法對其進行危害性預測。例如一些不銹鋼管線在較為完整的情況下，可以使用十年左右，但是一旦表面出現裂縫或者肉眼看不到的縫隙，腐蝕甚至會從內部開始蔓延，在很短的時間內就會腐蝕斷裂。而這些除非依靠特殊的檢測儀器（X光），靠肉眼是無法識別的。

2 順丁橡膠裝置發生腐蝕的原因分析

能夠對順丁橡膠產生腐蝕反應的物質主要是酸，但是在順丁橡膠生產的過程中并不涉及酸類，為什么會發生腐蝕現象？這是因為酸類的來源是中介物質，它在整個反應過程中，質量、能量和形態都不會發生改變。但是在最終閃蒸析出的過程中，會變化成酸類物質。

這種中介物質就是催化劑，目前在順丁橡膠生產的過程中主要有三類催化劑，分別是環烷酸鎳、三異丁基鋁（加入聚合釜預混管線）、三氟化硼乙醚絡化合物。其中，三氟化硼乙醚絡化合物對溶劑油的親和力很差，能夠融入進去的部分很少，所以在殘留的順丁橡膠生產液中，會有大部分的殘留。

閃蒸過程中壓力迅速下降，殘留的三氟化硼乙醚絡化合物就會和析出的水分子結合，轉化為氫氟酸和硼酸，這就是酸性物質的來源。

雖然酸性物質是從催化劑與水分子結合形成的，但氫氟酸本身就是一種強電解質，當氫氟酸接觸到金屬（碳鋼或者合金）之后就會法神更強烈的電化學反應，將鐵離子還原出來，轉變成氧化鐵，就是俗稱的鐵銹。氫氟酸與碳鋼中的鐵化學方程式為：2Fe+6HF=2FeF3+3H2。

3 順丁橡膠裝置設備腐蝕形式與防護原則

3.1 常見的腐蝕形式

第一，氫損傷。所謂氫損傷，參見上述的化學方程式可知，在氫氟酸的作用下，鐵離子被還原出來，形成鐵氟化合物，同時生成氫氣（H2）。這一過程中由于氫氣的產生會導致管線膨脹或造成裂縫，氫原子一旦擴散到其他部分也會形成一定的孫山個，例如導致金屬變形或者整體韌性下降。這就是所謂的“氫損傷”。

第二，縫隙腐蝕。普遍采用金屬作為管線的情況下，在焊接工藝中難免出現一些焊接縫隙，一部分氫氟酸液體隨著縫隙侵入金屬內部，腐蝕的速度會加劇。同時，氟化鐵物質生成的過程中會導致空間膨脹，加速腐蝕。

3.2 腐蝕防護原則

目前的順丁橡膠工藝技術已經很成熟了，但在催化劑的可替代性方面還沒有更好的方法，因此只能通過主動預防來減少腐蝕的出現。

首先，降低三氟化硼乙醚絡化合物催化劑的使用量，由于是催化劑的性質，降低使用量不會改變反應的結果，但是可以減少腐蝕酸液產生的總量，對氫氟酸實現有效控制。

其次，引進酸堿中和系統，通過堿液與酸液的中和反應，可以有效環節腐蝕性問題。但是由于烴類的存在，使用堿液進行中和還存在一些困難，因此引入二級堿洗裝置是較好的解決方案。

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