尿素合成塔腐蝕及應對措施探究

安軍 王富德 毛曉升（青海鹽湖工業股份有限公司，青海格爾木816099）

尿素合成塔腐蝕及應對措施探究

安軍 王富德 毛曉升（青海鹽湖工業股份有限公司，青海格爾木816099）

尿素合成塔是一種尿素合成裝置，通常需要在高壓及高溫的條件下生產，在實際的尿素生產過程中，會產生一定的腐蝕情況，這對尿素合成塔設備的損害較大，不利于尿素生產和企業的經濟發展。本文主要對尿素合成塔腐蝕的成因進行分析，并就青海鹽湖工業股份有限公司（以下簡稱“青海鹽湖工業”）的應對措施進行討論，以期為尿素合成塔的防腐蝕措施提供有益的思路和借鑒。

尿素生產；尿素合成塔；腐蝕成因；應對措施

尿素是一種化學氮肥，通常是由氨氣及二氧化碳在高溫及高壓的條件下合成的。而尿素合成塔作為一種尿素的合成裝置，其運行狀況對尿素的安全、長效生產會產生比較大的影響。當尿素合成塔腐蝕情況嚴重時，有可能造成裝置的泄露，嚴重情況下可能導致尿素的停產甚至員工傷亡情況，為企業帶來損失，也會影響員工的人身安全。因此，有效的防腐蝕措施，是尿素安全生產的必要條件。

1 尿素合成塔腐蝕狀況的成因

1.1 工藝介質影響下的合成塔腐蝕情況

在高溫、高壓的條件下，尿素合成塔內的氨氣（NH3）及二氧化碳（CO2）在合成尿素（CO(NH2)2）的同時，也會產生氨基甲胺，這種物質受到溫度與氣壓的影響，具有高腐蝕的特性。同時，尿素生產過程中，也會產生氰酸及氰酸銨，這兩種物質會同水發生化學反應，產生氰酸根（O→C≡N），高還原的氰酸根，會同尿素合成塔內部的氧化表面產生化學反應，腐蝕尿素合成塔。

1.2 溫度變化影響下的合成塔腐蝕情況

在溫度變化的影響下，化學介質會對尿素合成塔內部的不銹鋼表面產生不同程度的影響。在尿素生產企業中，合成塔內部襯里材料為316L,其應用較為廣泛，這種合成塔內部溫度降低時，其不銹鋼表面會產生鈍化反應，這時化學介質的腐蝕會放慢；當合成塔內部溫度上升至190℃以上時，其內部的氧含量會急劇下降，化學介質的腐蝕性大幅度增強。

1.3 氧含量濃度變化影響下的合成塔腐蝕情況

對于尿素合成塔而言，其內部的氧含量變化會在一定程度上影響設備內部表面的抗腐蝕性。當氧含量不足時，就不易產生防腐蝕效果較好的鈍化膜，在化學介質的腐蝕下，尿素合成塔內部的氧化膜會很快地被腐蝕掉；當氧含量足夠時，氨氣與二氧化碳在一定條件下產生的氨基甲胺會加速產生還原反應，改變合成塔內部溶液的性質，合成塔內部的氧化反應增強，會降低化學介質對于合成塔設備內部的腐蝕作用。

1.4 硫化物影響下的合成塔腐蝕情況

尿素的合成需要氨氣與二氧化碳，而二氧化碳中具有一定的硫化物含量，包括有機硫化物及無機硫化物，這些硫化物具備一定的還原性，在一定的條件下，硫化物在尿素合成塔內部會同其他化學介質產生氧化還原反應。例如，有機硫在尿素合成塔內部，同水發生水解反應，產生硫化氫與二氧化碳，即COS+H2O=H2S+CO2。硫化氫在尿素合成塔中，同水發生化學反應，會加速合成塔的腐蝕效果。

2 尿素合成塔的防腐蝕措施探討

青海鹽湖工業在日常的運營生產過程中，通過合理的防腐蝕手段，對尿素合成塔進行腐蝕的預防產生了非常好的效果，綜合以上對尿素合成塔腐蝕情況產生原因的描述，結合實際生產中所常用的方法，整理防腐蝕措施如下：

（1）安排檢修隊伍，對尿素合成塔設備進行定期檢查，制定合理有效的檢查方案，尋找是否產生腐蝕及泄露情況，并定期檢視檢漏孔是否通暢，嚴格記錄在案。一旦發現腐蝕嚴重造成的設備泄露問題，則停產進行設備修整。設備開車運行的過程中，檢漏孔產生泄露情況，表明設備內部已然發生腐蝕現象，需要對泄露的物質進行分析，以分析其設備的腐蝕情況。同時，對所生產的尿素進行檢視，當尿素呈現出紅色時，則尿素合成塔內部發生腐蝕情況，且問題嚴重，這時就需要進行及時的停車修整。

（2）當尿素合成塔內部溫度高于190℃時，尿素合成塔發生腐蝕的概率會大大增強，因此在日常的生產過程中，應當將尿素合成塔內部的溫度合理控制在190℃以下，并控制壓力系統，使壓力低于14.8MPa。設備的開車運行過程中，可以適當地調整氨氣與二氧化碳的比例，將其限定在3.0—3.2的區間之內，從而降低水體與二氧化碳的比例。可以適當增加設備內部的氧含量。一般而言，尿素生產時，尿素合成塔中的氧含量達到0.6以上，才能夠實現316L襯里材料所需要的鈍化效果[1]。

（3）嚴格按照操作流程與生產標準工作，嚴格把控設備內溫度及氣壓的變化，從而盡量避免設備腐蝕情況的出現，也避免因過快升溫導致的設備膨脹，損壞尿素合成塔。

除此之外，需要嚴格控制尿素合成塔內的硫化物含量，確保其在安全的范圍之內，以減少設備腐蝕的可能性。同時，盡可能縮短設備停車之后的封塔時間，將其限定在24小時之內。

對尿素合成塔腐蝕情況的預防，需要詳盡分析其腐蝕的成因，并有針對地運用對應的技術手段，才能從根本上解決尿素合成塔的腐蝕問題。綜合以上原因進行分析，青海鹽湖工業從產品原料的參數比例上，進行了合理的控制，有效地減少了尿色合成塔腐蝕情況的發生[2]。

3 結語

在尿素生產的過程中，需要在高溫及高壓的環境下使氨氣及二氧化碳發生反應，其生產設備主要依靠尿素合成塔。然而在尿素合成塔的開車運行生產過程中，受到化學介質、溫度變化、含氧量變化及硫化物的含量等因素的影響，會產生設備內部腐蝕情況，這就需要在生產開車的過程中，合理控制環境參數，并定期進行設備的檢查與修復，以此減少尿素合成塔腐蝕現象的發生。

[1] 白文斌.尿素合成塔的腐蝕及檢修[J].化工設計通訊, 2013,(03):61-64.

[2] 張生彪.尿素合成塔腐蝕及應對措施探究[J].現代商貿工業,2011,(19):268.