热钾碱脱碳装置在合成氨生产中的腐蚀和防护

摘要：在合成氨生产过程中，脱碳系统的热碳酸钾溶液会对系统的设备产生一定的腐蚀，容易有稳定性泡沫产生于装置运行过程中，增大塔内阻力，严重的话，还会导致拦液泛塔，对生产的安全稳定运行造成了严重的影响。那么就需要采取一系列的措施，做好防护工作，保证系统能够安全稳定的运行。

关键词：脱碳装置；氨生产；热钾碱；合成氨

中图分类号：TM564 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）16-0076-02

1 概述

禾丰公司在1997年尿素“四改六”技改过程中，将复合催化热钾碱脱碳技术给应用了进来，在长期的生产运行过程中，曾经出现过腐蚀问题，并且还有钒铁共沉问题的出现，严重破坏到了设备装置，对正常的生产运行造成了不良的影响，需要引起足够的重视。

热钾碱脱碳工艺的应用，将会在很大程度上腐蚀到设备结构材料，这种腐蚀主要来源于热钾碱液和湿的二氧化碳气体中的碳酸根和碳酸氢根，那么就需要结合具体情况，采取一系列的防护措施，避免腐蚀问题对正常生产运行造成危害和影响。

热钾碱脱碳装置生产运行中，要严格控制好K2CO3的浓度，贫液总钾在28%左右，低了不利于脱碳，高了会对设备的腐蚀加剧。缓蚀剂V2O5在溶液中的V5+浓度应控制在0.3%～0.5%。生产中保持溶液的清洁也非常的重要，当装置处于正常运行的状态时，就会连续进行溶液的过滤和氧化，将系统中的百分之五贫液给抽出来，经机械过滤器到溶液地下槽，将那些粒径较大的固体颗粒给滤除掉，定期用活性炭过滤器，来将溶液中的有机物给过滤掉，还有百分之五的贫液经高效过滤器把细小的杂质给滤除掉。根据V5+的浓度决定是否向地下溶液槽中送入空气，这样在槽内就会逆流接触加入的空气，促使溶液中五价钒的含量维持在一个正常水平，之后，通过溶液补液泵送入贫液泵的进品进入生产系统。

2 湿二氧化碳的腐蚀

对于金属材料来讲，如果存在着水蒸气和冷凝水，那么就会在较大程度上受到二氧化碳气体的化学腐蚀。如果温度在60℃以上，就会严重腐蚀到普通碳钢。我们可以这样理解它的腐蚀机理，会有一定的化学反应过程存在于金属铁和碳酸之间，那么就会有酸式碳酸铁生成，它具有可溶性，经过一定的受热，这种化合物会进一步分解，沉淀出来不溶性碳酸盐，或者是经过水解，形成氢氧化铁，之后发生反应，导致高铁化合物的生成，它是不会溶解的。因此，我们可以了解到二氧化碳气体的腐蚀，容易在再生塔上部和去水冷器之前发生，这是因为这些地方有着较大浓度的二氧化碳，并且有着较高的温度。针对这种情况，在这些部位的材料选用方面，就可以将不锈钢或者不锈钢复合钢板给应用过来。比如，目前在很大装置中，都将3毫米左右的不锈钢衬里应用在再生塔顶部10米左右的地方，以此来对二氧化碳的化学腐蚀作用进行有效的抵抗。如果存在着H2S，那么就可以对碳钢表面的腐蚀进行有效的抑制。

3 碳酸钾溶液中碳酸根和碳酸氢根的作用

金属材料会在较大程度上受到碳酸钾溶液的侵蚀性腐蚀，人们普遍以为碳酸根和碳酸氢根是导致碳酸钾溶液腐蚀到碳钢的主要原因，并且相较于碳酸根来讲，碳酸氢根有着更强的腐蚀作用。其中，Fe2+盐类和Fe（OH）2是主要的腐蚀产物，它们的溶解是持续进行的，那么就会不断腐蚀到金属表面。

为了解决这类腐蚀问题，通常会将缓蚀剂加入进来，将V2O5加入到复合催化剂热钾碱溶液中，将其作为氧化性的缓蚀剂，它可以氧化铁，使其生成三氧化二铁，有一层比较致密的保护膜生成于碳钢的表面，这样就可以有效隔开碳钢本体和溶液，避免进一步腐蚀到碳钢。

因此，在开工之前和检修完工之前，需要严格地预处理设备，并且将表面钝化处理严格执行下去，也就是首先对设备进行除锈，干净的清洗，然后热碱洗，之后，利用热碱液来浸渍处理设备，这种热碱液含有五氧化二钒，这样就会有一层深铁灰色的钝化膜形成于设备金属表面，之后才可以在生产运行中投入使用。在生产运行过程中，需要对溶液的颜色进行及时检查，结合相关要求对Fe2+的浓度进行严格控制，保证V2O5溶液的浓度，将其控制在每升3克到5克左右，以便将钝化膜给维持下去。

此外，我们还需要注意的是，液流不能够冲刷到液流，因此，如果某些地方有着较大的流速，需要将不锈钢应用过来，如果接管管口和泵体等。

4 碱液的应力腐蚀

如果有较大的拉应力产生于碳钢身上，那么在碱液腐蚀作用下，就会有裂缝问题产生，并且它会沿着金属材料来不断地延伸和扩大，这种延伸速度较快，在较短的时间内破坏到设备；通常情况下，都是金属内部残余应力导致了这种应力腐蚀破裂；在受压容器之外，常压容器也可能会破坏到设备，导致较为严重后果的出现，并且这种破裂问题的出现，补焊起来比较的困难，因此，在具体的操作过程中，需要对应力腐蚀破裂的产生，进行足够的重视。

具体来讲，为了避免有应力腐蚀破裂产生于吸收塔和再生塔，就需要采取这些措施；完成了设备的制造之后，需要通过热处理来消除相应的应力。比如，完成了塔体的制造之后，需要将其放在650℃左右的温度下，进行一定时间的退火处理，一般需要结合筒体壁厚度来确定退火处理时间，将其控制在1个小时到2个小时之间，以便将焊接之后的残余应力给有效地消除掉。经过热处理后，消除掉设备应力，焊接工序就不能够再次

进行。

要仔细过滤溶液，对溶液的起泡性能进行定时测定，具体来讲，泡沫高度以及消泡时间是主要的测定内容。对新活性炭进行定期更换，对机械过滤器滤芯上的杂质进行及时清理，以此来保证过滤单元运行的连续性和稳定性。如果有塔内压降增加、溶液夹带以及填料中溶液滞留量增加和液位不稳定问题出现于脱碳系统中，那么就需要将消泡剂及时加入到系统中。要结合起泡的程度来对消泡剂的加入量以及持续时间等严格控制，并且控制加入容量在溶液中的浓度。

5 结语

通过上文的叙述分析我们可以得知，在合成氨生产中，在种种因素的综合作用下，会有严重的腐蚀问题产生，对正常的生产运行造成较大的影响，针对这种情况，就需要引起人们足够的重视，采取一系列的措施和方法，来改善热钾碱系统的腐蚀问题，延长设备使用寿命，促使其更好地生产和运行。相关的施工操作人员需要努力，提升自己的防范意识，严格依据相关规定和要求来进行操作，并且采取一系列的措施，避免腐蚀到装置。本文简要分析了热钾碱脱碳装置在合成氨生产中的腐蚀和防护，希望可以提供一些有价值的参考意见。

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作者简介：唐富强（1967—），男，重庆人，重庆禾丰化工股份有限公司工程师，研究方向：化学工业。endprint