煤化工制气管道和设备腐蚀机理及预防

于健（内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司，内蒙古 赤峰 025350）

1 前言

根据煤化工企业的特点判断，一般都存在较多的管道和设备，因此在正常的生产中需要维护这些装置的稳定性，减少腐蚀、泄露、爆裂等问题的出现。一旦煤化工企业中的管道或设备发生故障，就需要从源头关闭生产，造成巨大的经济损失，而在整个维修的过程中耗时耗力，存在一定的危险性；其中，腐蚀因素的影响十分广泛，其危害发生又有一定的隐密性，因此需要格外关注。

“煤化工制气”是一个相对宽泛的概念，狭义地理解，主要包括煤制合成天然气工艺。但由于粗煤气生成阶段的成分不同，大致划分为生活用和生活用两种。其中生产用即工业级煤制气产品，由于种类较多、成分复杂，造成的腐蚀问题也十分明显。

从国内现状分析，煤化工制气管道和设备腐蚀的类型主要有化学腐蚀、电化学腐蚀、杂质腐蚀、氧化物腐蚀等，其表现形态包括缝隙腐蚀、斑点腐蚀、点腐蚀、磨损腐蚀等。

2 煤化工制气管道和设备腐蚀机理分析

2.1 化学腐蚀机理

煤化工产业的设备包括高炉、焦炉、转炉等内容，在不同的原料、工艺等影响下造成的化学腐蚀情况也不同，如在进行高炉煤气过程中出现的二氧化硫、硫化氢会快速与冷凝水结合，形成强酸，对管道和设备都有很强的腐蚀作用。

煤化合成气成分中的酸性物质主要包括硫化氢、二氧化硫、硫化物以及他能够与金属直接反应的物质，如氯离子，主要的化学方程式如下:

2.2 电化学腐蚀机理

在管道输送的过程中，粗煤气中的冷凝水混合液体中包括大量原始盐、生成盐，电导率大大提升，会引起一部分化学腐蚀；当冷凝水在管道内壁形成一层水膜，就完全构成了电池腐蚀的原理条件。电化学腐蚀的机理中，主要表现是腐蚀性气体和冷凝水结合之后，与水共存形成的氢硫酸、碳酸、硫酸等电解质。

2.3 杂质腐蚀剂机理

煤化工环境十分复杂，在管道连接处、垫片、焊缝、设备间隙等位置容易积累污垢、杂质，这些都是导致腐蚀产生的主要介质。尤其是在金属保护层（如油漆）脱落的部分，更容易发生化学反应，也包括一些腐蚀性细菌等危害。

2.4 二氧化碳腐蚀机理

严格地来说，二氧化碳腐蚀属于化学腐蚀中的酸性腐蚀类别（碳酸），但由于二氧化碳在整个煤化工产业中产量较高，影响范围较广，有必要特别对待。二氧化碳（包括部分一氧化碳）与煤气中的冷凝水结合之后，就会生成碳酸根（CO32-），同时水分子中电离成H+，其反应式为:

除此之外，还存在水腐蚀、应力腐蚀、焦油腐蚀等多种情况，需要根据煤化工企业所使用的煤炭原料、工艺、设备具体分析。

3 煤化工制气管道和设备防腐措施

3.1 加强生产工艺的管理

我国大部分煤化工企业都采用的是露天生产形式，虽然可以有效节约一次性投资，但在管道和设备的日常管理中存在很多的漏洞。例如管道外部的大气、水分直接接触，造成腐蚀的机率和速度都很快。因此，加强生产工艺管理以及相关制度的执行，可以有效防止腐蚀问题出现。

3.2 改善运转维护的手段

设备的运转和管道的输送是不间断展开的，腐蚀问题也是持续进行的，因此这就要求运维手段也实现连续性。通过学习和借鉴先进企业的管理经验，结合自身情况，对管道和设备的腐蚀问题进行梳理，寻求主要的预防方向；如煤化工肥料企业中要侧重预防铵盐腐蚀，而发电企业要重点预防电化学腐蚀等。

3.3 合理使用化学缓蚀剂

缓蚀剂是一种可以减缓材料腐蚀的化学物质（复合物），实践证明，在煤化工工艺中具有很好的效果。使用缓蚀剂是保护设备的一种有效手段，操作简单、成本较低，但从实用性上分析，仅仅适用于一些闭合设备体系。例如，在焦化生产中使用缓蚀剂的环节，主要是冷凝水循环系统，而在其他非循环系统中容易造成资源浪费。

4 结语

近年来我国的煤化工产业取得了长足发展，提高了国内平衡能源利用比例的水平，也提高煤炭资源的利用效率，同时减少环境污染的影响，是实现可持续经济发展的重要手段。煤化工制气管道和设备的腐蚀因素很多，需要通过严格的工艺标准进行管道检查、维护，将腐蚀造成的不利影响减到最低。一方面实现管道和设备的使用寿命延长，另一方面，实现生产区域内的安全性，降低安全事故发生机率。

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