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顺丁橡胶装置设备腐蚀与防护

2015-03-25朱效利刘潇李澍强四川石化公司生产六部四川彭州611930

化工管理 2015年21期
关键词:顺丁橡胶氢氟酸腐蚀性

朱效利 刘潇 李澍强(四川石化公司生产六部,四川 彭州 611930)

顺丁橡胶装置设备腐蚀与防护

朱效利 刘潇 李澍强(四川石化公司生产六部,四川 彭州 611930)

近年来随着我国石油化工企业的不断发展,顺丁橡胶装置也开始在这一产业中得到了广泛的应用,针对顺丁橡胶产品出现腐蚀的现象,引发了人们不断地去研究预防措施。经过长期的使用和实践发现,顺丁橡胶设备的腐蚀主要是在氢氟酸的作用下产生的,同时也包括一部分循环水换热器的有氧腐蚀。在顺丁橡胶装置运行较长时间之后,两类物质的作用相互交替,就会产生严重的腐蚀性问题。本文针对氢氟酸和循环水换热器的氧腐蚀进行研究,提出设备腐蚀原理和相对应的防护措施。

氧腐蚀;碱洗塔;顺丁橡胶;装置设备;缓蚀剂

1 顺丁橡胶装置设备腐蚀特点

顺丁橡胶生产在我国已经形成了成熟的工艺和技术,由于顺丁橡胶装置生产与石化企业存在密切的关系,所以双方在不断磨合下形成了顺丁橡胶装置成套生产技术,这种技术中也包括了一部分防腐蚀性措施,例如丁二烯水洗系统、碱洗系统、丁二烯回收系统等等;

结合工业级的顺丁橡胶装置设备生产技术,不难发现在设鞥产中要甬道催化剂、防老剂、聚合剂等物质。其中催化剂部分主要包括了环烷酸镍、三异丁基铝(加入聚合釜预混管线)、三氟化硼乙醚络化合物三种。

由于顺丁橡胶在工业中的用途较为广泛,尤其是一些易燃易爆高毒的工业产品生产,更离不开顺丁橡胶装置。因此腐蚀性就如同一枚定时炸弹,不知道什么时候会演变成安全事故;化工企业发生事故往往是比较可怕的,爆炸、火灾、有毒气体泄漏等,不仅造成国家的财产损失,同时也给人民群众的生民财产安全带来了威胁,对环境的污染是不言而喻的。

关注顺丁橡胶设备腐蚀性的关键在于社会资源节约和财富保持,据不完全统计,世界范围内每年因为腐蚀原因造成的钢铁损失,几乎占全年总产量的30%;而集中在石化工业方面,除了经济损失之外还会造成负面的社会舆论影响。

简单地说,顺丁橡胶装置设备腐蚀具有以下的特点:

第一,不可避免性。腐蚀是一种化学反应,只要物质存在与自然界就不可避免地会发生,只是发生速度不同。由于金属物质的性质比较活跃,在化工作业环境中容易接触到各类腐蚀性物质,包括游离在空气和水分子中的酸性物质,一旦结合之后就会发生氧化还原反应和电化学反应,形成氧化铁类的腐蚀。

第二,不可预测性。腐蚀现象的发生是连续进行的,但是大部分情况下是十分缓慢的,因此无法对其进行危害性预测。例如一些不锈钢管线在较为完整的情况下,可以使用十年左右,但是一旦表面出现裂缝或者肉眼看不到的缝隙,腐蚀甚至会从内部开始蔓延,在很短的时间内就会腐蚀断裂。而这些除非依靠特殊的检测仪器(X光),靠肉眼是无法识别的。

2 顺丁橡胶装置发生腐蚀的原因分析

能够对顺丁橡胶产生腐蚀反应的物质主要是酸,但是在顺丁橡胶生产的过程中并不涉及酸类,为什么会发生腐蚀现象?这是因为酸类的来源是中介物质,它在整个反应过程中,质量、能量和形态都不会发生改变。但是在最终闪蒸析出的过程中,会变化成酸类物质。

这种中介物质就是催化剂,目前在顺丁橡胶生产的过程中主要有三类催化剂,分别是环烷酸镍、三异丁基铝(加入聚合釜预混管线)、三氟化硼乙醚络化合物。其中,三氟化硼乙醚络化合物对溶剂油的亲和力很差,能够融入进去的部分很少,所以在残留的顺丁橡胶生产液中,会有大部分的残留。

闪蒸过程中压力迅速下降,残留的三氟化硼乙醚络化合物就会和析出的水分子结合,转化为氢氟酸和硼酸,这就是酸性物质的来源。

虽然酸性物质是从催化剂与水分子结合形成的,但氢氟酸本身就是一种强电解质,当氢氟酸接触到金属(碳钢或者合金)之后就会法神更强烈的电化学反应,将铁离子还原出来,转变成氧化铁,就是俗称的铁锈。氢氟酸与碳钢中的铁化学方程式为:2Fe+6HF=2FeF3+3H2。

3 顺丁橡胶装置设备腐蚀形式与防护原则

3.1 常见的腐蚀形式

第一,氢损伤。所谓氢损伤,参见上述的化学方程式可知,在氢氟酸的作用下,铁离子被还原出来,形成铁氟化合物,同时生成氢气(H2)。这一过程中由于氢气的产生会导致管线膨胀或造成裂缝,氢原子一旦扩散到其他部分也会形成一定的孙山个,例如导致金属变形或者整体韧性下降。这就是所谓的“氢损伤”。

第二,缝隙腐蚀。普遍采用金属作为管线的情况下,在焊接工艺中难免出现一些焊接缝隙,一部分氢氟酸液体随着缝隙侵入金属内部,腐蚀的速度会加剧。同时,氟化铁物质生成的过程中会导致空间膨胀,加速腐蚀。

3.2 腐蚀防护原则

目前的顺丁橡胶工艺技术已经很成熟了,但在催化剂的可替代性方面还没有更好的方法,因此只能通过主动预防来减少腐蚀的出现。

首先,降低三氟化硼乙醚络化合物催化剂的使用量,由于是催化剂的性质,降低使用量不会改变反应的结果,但是可以减少腐蚀酸液产生的总量,对氢氟酸实现有效控制。

其次,引进酸碱中和系统,通过碱液与酸液的中和反应,可以有效环节腐蚀性问题。但是由于烃类的存在,使用碱液进行中和还存在一些困难,因此引入二级碱洗装置是较好的解决方案。

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