片碱生产设备的易腐蚀部位及防腐措施

2016-09-07吕军林张丽婷朱发玉新疆中泰化学股份有限公司新疆乌鲁木齐830026

中国氯碱 2016年6期

关键词：降膜分配器碱液

吕军林，张丽婷，朱发玉（新疆中泰化学股份有限公司，新疆乌鲁木齐 830026）

片碱生产设备的易腐蚀部位及防腐措施

吕军林，张丽婷，朱发玉
（新疆中泰化学股份有限公司，新疆乌鲁木齐 830026）

针对片状氢氧化钠生产过程中设备及管道的腐蚀情况提出了在工艺操作上的解决方案。

片状氢氧化钠；设备；管道；腐蚀

在片碱生产过程中，NaOH随着温度和浓度升高极易腐蚀设备和管道。新疆中泰化学股份有限公司烧碱车间浓缩制片单元引进瑞士博特熔盐法制碱技术，自2010年投产至今，浓缩制片单元生产设备都遭到了碱液的腐蚀，通过每年1次的检修和平时设备定检对拆开设备、管道的检查以及在生产过程中对泄漏部位进行分析研究，提出了对易腐蚀部位改造或对工艺进行适当调整的方案，有效避免或延缓了设备、管道的腐蚀泄漏，为连续生产创造了良好的条件。

1　装置介绍

1.1装置产能及工艺流程介绍

本装置片碱浓缩单元设计生产99%片碱，单套生产系统生产能力为9.375 t/h，年设计操作时间8 000 h，年产量为15万t片碱。其主要生产流程为接收浓度为48%的碱液送入预浓缩器浓缩至62%，再由强制碱泵送入由熔盐做为加热源的最终浓缩器继续浓缩至98%的熔融碱后进入闪蒸器，通过节流孔板限制，熔融碱压力在闪蒸器骤减，产生闪蒸效应，以达到要求的浓度。98.5%～99%的高浓度熔融碱在重力作用下，通过熔融碱分配器去片碱机，加工成低温片碱，见图1。

1.2装置的特点

装置设计上主要由预浓缩器、最终浓缩器、闪蒸器、分配器、片碱机等组成。其中，预浓缩器加热室和最终浓缩器的14个独立浓缩单元是最易被腐蚀且对产品质量造成直接影响的设备。设备材质都是低碳镍材构成，是一种昂贵的有色金属，耐高浓度、高温度碱介质，其寿命和腐蚀主要取决于使用方式、应力腐蚀、含氧和氯酸盐高温分解原子氧的腐蚀、高温腐蚀、频繁开停车时镍与氧和碱的交替接触使镍在小范围内产生的腐蚀以及检修不当导致的腐蚀等。

2　主要易腐蚀设备及防腐措施

2.1预浓缩器加热室

预浓缩加热室是一组由镍材构成的管束式换热器。内部介质为浓度为48%的氢氧化钠溶液，温度98℃，压力≤-85 kPa；外部介质为最终浓缩器蒸发产生的高温二次蒸汽，温度360℃，压力0～40kPa，pH值≤11；顶部列管入口处安装有碱液分配器。在生产过程中加热室列管外表面不间断的受高温碱蒸汽的冲刷造成腐蚀，内表面则由于碱液分配器被腐蚀失去分配作用后造成碱液布膜不均匀，装置负荷波动等造成局部腐蚀。为此，装置生产时有效控制负荷防止波动；监控最终浓缩器二次蒸汽温度防止由于最终浓缩器液位过高使得二次蒸汽中含碱定期检查预浓缩加热室顶部分配器；停车时，注意设备内部蒸汽吹扫，防止蒸发室与空气中的氧直接接触。

图1　片碱浓缩单元工艺流程示意图

2.2最终浓缩器

（1）最终浓缩器丝网捕集器和二次汽管

最终浓缩器是生产98%NaOH的设备。生产过程中，碱液温度为396～410℃，二次蒸汽温度约360℃，碱液产生的二次蒸汽温度较高；丝网捕集器采用镍材质，其上开有若干不规则小孔，有很大的自由体积和表面积，有助于气液分离。同时，由于开停车以及高温环境下碱液中的氯酸盐对镍材料有腐蚀性，使得丝网捕集器的捕集效果减弱，这样带有碱性的二次蒸汽流经二次汽管对其造成腐蚀，焊缝因腐蚀而开裂、泄漏，不但影响操作环境，而且加重了设备的内部腐蚀，甚至还会污染二次汽冷凝液。

为此，在每次停车检修期间都要按时检查丝网捕集器的完好度，停车期间注意设备内部的吹扫，防止镍设备氧化腐蚀，确保安全生产。

（2）最终浓缩器降膜管

最终浓缩器降膜管是14个独立的浓缩单元，在投入运行后发现降膜管被腐蚀泄漏，人孔封头密封面腐蚀严重，熔融碱杯腐蚀严重脱落，降膜管内蝶形分布器腐蚀变形脱落，碱液收集槽及筒体焊缝腐蚀泄露等。

分析其原因解决措施主要有以下几方面。

a.热应力腐蚀。降膜管温度升降不易过快、过频、温差过大，应尽量保持稳定，减少开停车、半负荷次数，减少热应力腐蚀的影响。

b.氯酸盐腐蚀。随时监控加糖量，保证加糖量的稳定。如加糖量少，不能避免降膜管受次氯酸盐热分解出来的新生态氧的腐蚀，但加糖量过多，会加剧降膜管内部气化造成物理腐蚀同时影响产品色泽和质量。

c.外界氧的腐蚀。人孔密封垫被腐蚀后高温碱蒸汽与空气中的氧接触对密封面冲刷造成腐蚀。定期检查密封垫如有泄漏及时更换，保证氮气密封的压力稳定，停车蒸汽吹扫和密封。保证降膜浓缩器外的空气不能进入设备，避免降膜浓缩器受氧的腐蚀。

d.降膜管干壁现象造成的腐蚀。定期检查降膜管顶部分配器有无杂物堵塞导致分配不均匀，减少和避免装置生产负荷不低于装置能力的70%，降膜管支撑件完好，保证降膜管垂直度。

e.高温浓碱物理冲刷。熔融碱杯腐蚀严重脱落的及时跟换，防止碱液直接冲刷降膜管末端和最终浓缩器筒体。

2.362%碱泵

62%碱泵采用瑞士博特进口泵，正常运行时蜗壳温度为100℃左右。经过长期使用部分62%碱泵叶轮出现腐蚀现象，影响了62%碱泵的打碱能力，和装置负荷的提升。为了有效的防止叶轮腐蚀，应做到以下3点。（1）碱泵启停要按照操作规程操作；（2）碱泵安装校准要正确，尽量减小泵体震动；（3）运行时遇到气蚀和气缚现象要及时处理，切勿长时间运行损坏叶轮。

2.498%碱管线

98%碱管线采用镍材质，正常运行时内部流体为高温高浓度熔融碱，具有一定的坡度。主要腐蚀部位是管道内表面、管道焊缝接口处、弯头处、片碱机T型下料口处等。主要原因是停车后蒸汽吹扫不全面，空气中的氧气氧化管线内壁与碱接触被腐蚀，开车时糖液添加不均匀不能完全分解氯酸盐对镍管腐蚀严重，易造成管壁变薄、焊缝泄漏、节流孔板堵塞等。

为此，在日常装置停车时要严格按《蒸汽吹扫规范》吹扫。时常测试碱液中的氯酸盐含量和片碱镍含量来调节糖液浓度和冲程。

2.5闪蒸器和分配器

在生产过程中，闪蒸器和分配器处于密闭且用氮气保护状态，只有拆开封头检查时才能看到其内部情况。

经检查发现，闪蒸器的腐蚀部位在底部和液位线上，以及放空管线弯头处；分配器腐蚀部位在设备底部和蘑菇头处。鉴于此，要注意以下3点。（1）制造时，在闪蒸器和分配器的底部进行加强，闪蒸器加厚，分配器加换防腐镍板，则能有效地延长其使用寿命；（2）在操作过程中，连续不断的氮气保护是降低腐蚀程度的首要条件；（3）为使腐蚀降到最低，须保证氮气管道畅通，停车时蒸汽吹扫减少镍设备与空气中的氧气直接接触。

2.6片碱机浸槽

片碱机浸槽很容易受到腐蚀，腐蚀部位在熔融碱液下料处。为确保生产的连续运行，操作人员须定时打开观察口观察片碱机刮刀，这就破坏了密封，导致空气进入片碱机而产生腐蚀，因此，制造片碱机时要考虑到护罩四周的密封；此外，浸槽熔融碱的排放管长期存在空气，也是浸槽腐蚀的原因，因此，要重视熔融碱排放系统的密封。

减少浸槽的腐蚀措施还有以下2点：（1）在制造上，应在熔融碱液位线部位做加强；（2）在操作上，改变流量或提升浸槽高度，可以改变碱液位在浸槽中位置，从而改变腐蚀严重的部位，减少在同一位置的腐蚀时间，降低原腐蚀部位的腐蚀强度。