无水氟化氢反应转炉的腐蚀与防护

2017-03-04李波陕西延长石油矿业有限责任公司陕西西安710061

化工管理 2017年2期

关键词：氟化氢腐蚀性防腐

李波(陕西延长石油矿业有限责任公司,陕西西安 710061)

无水氟化氢反应转炉的腐蚀与防护

李波(陕西延长石油矿业有限责任公司,陕西西安 710061)

作为石油化学最基本的化工原料，无水氟化氢可以广泛应用于氟利昂制备、氟盐的生产、高分子材料氟掺杂、含氟灭火剂生产等。对于化学工业的发展和经济增长发挥着重要的作用，然而无水氟化氢对于设备的损害极大，需要充分进行防腐措施的实施。

反应转炉;无水氟化氢;腐蚀;防护;对策

氟化氢基本的化学性质就是具有强氧化性、强腐蚀性和酸性。室温下与水剧烈反应放出大量氧气，其强腐蚀性主要表现在对于接触金属、玻璃的化学腐蚀，可将其部分溶解。然而，生产无水氟化氢的核心设备就是由大量金属结构形成的反应转炉。如何防止反应转炉在工作中的腐蚀现象的发生，成为许多无水氟化氢生产厂家的关注重点。本文浅析了无水氟化氢腐蚀的危害和防腐的意义，针对反应转炉常见的腐蚀问题，提出了有效的解决对策。

1 无水氟化氢腐蚀的危害以及防腐的意义

1.1 无水氟化氢腐蚀的危害

由于无水氟化氢的生产设备主要材质是金属，反应转炉与无水氟化氢的接触加重了对于设备自身的腐蚀程度，大大降低了反应转炉设备的使用寿命。无水氟化氢的强腐蚀性，会直接改变反应转炉设备表面的形貌以及抗腐蚀涂层的性能，进而是设备材质性质发生变化，不但增加了设备的维修人力与财力成本的投入，同时会导致氟化氢泄漏，直接污染环境，对生产人员的生命安全构成威胁。除此之外，无水氟化氢对于设备的腐蚀，会降低氟化氢的纯度，引入一定的“杂质”，无法实现无水氟化氢的稳定连续生产。因此，无水氟化氢对于反应转炉设备的腐蚀对于许多生产环节危害重大，需要认清腐蚀对生产造成的不利影响。

1.2 有利于保障无水氟化氢安全生产

加强对于无水氟化氢反应转炉设备的防腐工作的开展，一方面有利于保障无水氟化氢的安全生产，另一方面有利于推动防腐技术的不断完善。反应转炉在实际生产中腐蚀程度随时间日益严重，会对无水氟化氢和人的安全生产产生很大的危害，通过对反应转炉进行设备腐蚀的防护，可以提高设备生产的安全性，进而实现无水氟化氢的连续稳定生产。最重要的是，通过对反应转炉进行腐蚀的防护处理，可以保障人的生命安全，减少由于设备腐蚀泄露的原因造成的环境污染。只有这样才能真正实现安全生产、效率至上，不断提高生产资金的使用质量和获得较高的投资回报率。

1.3 有利于推动防腐技术的不断完善

在化工原料生产过程中，有许多类似于无水氟化氢性质的液体，例如浓硫酸、浓氨水、氯碱工业的生产等，都会对其自身的生产设备造成极大的腐蚀危害。尽管与无水氟化氢不同，对于相同材质的腐蚀程度不同，然而腐蚀机理和腐蚀理论大体相同。因此，加强对于反应转炉腐蚀问题的防护，可以进一步了解无水氟化氢的腐蚀机理，不断在无水氟化氢的实际生产过程中，实现腐蚀现象防护措施与理论的协同进步，这样就可以采取相关针对性的防护措施和策略来不断完善无水氟化氢设备防腐技术的发展。防腐技术发展越快对于设备的防护实施手段越多，进而有利于对于其他腐蚀化工原料生产的防护工作的开展和解决措施的筛选。

2 反应转炉常见的腐蚀问题

2.1 第一阶段温度控制问题

在利用反应转炉生产氟化氢时，由于第一阶段需要对于加入的反应原料进行预热，进而实现第二阶段顺利完成，在氟化氢原料加入后，由于预热的温度偏高，并且氟化氢的腐蚀性随着温度的升高呈线形增加，因此，过高的预热温度，对反应转炉的钢体表面造成不可修复的腐蚀，很容易引起无水氟化氢的气体泄露，进而与空气的水汽结合形成酸雾，继续腐蚀其他原料生产设备。同时，会对附近的空气形成污染，对于周围的具有生命体征的生物具有生命的威胁。

2.2 反应物料中水含量过高

无水氟化氢对于整个生产设备的水量控制要求严格，在氟化氢制备生成的第一阶段需要加注一定体积的水，作为反应物料的一种，然而，前文已经介绍氟化氢气体会与水分发生剧烈的氧化还原反应，然而，目前在实际生产设备的运转过程中，由于所有生产设备都是全封闭的，在生成氟化氢的前一步骤对于水分的干燥程度不够，使得氟化氢的生产效率降低，溶于水中的氟化氢会产生氢氟酸，其酸性对于反应转炉的表面形成腐蚀层，破坏了稳定的氧化物结构。

2.3 液体氟化氢的体积比大

所谓体积比，就是生产无水氟化氢的核心设备反应转炉的体积与液体氟化氢体积比的倒数。过大的液体氟化氢体积比，大大增加了氟化氢在设备中的存留时间，不利于对反应转炉进行及时的抗腐蚀工作的开展，每一次防腐检修，都需要很长时间将反应设备中的液体氟化氢排放完全。这样对于后期无水氟化氢稀释成合适的浓度也是极为不利的，最终导致对于反应转炉内部壳体的深度腐蚀，以此需要合理控制液体氟化氢所占的比重。

2.4 缺乏反应转炉综合管理

尽管无水氟化氢对于生产核心设备反应转炉的腐蚀现象是不可避免的，然而可以通过及时的腐蚀防护工作的开展，降低无水氟化氢的腐蚀速率，减缓对于反应转炉的腐蚀程度。而实际情况是，由与从事氟化氢生产的操作人员素质并不高，缺乏配套的腐蚀防护监管和管理体系，使得许多可以减缓腐蚀程度的事情没有被防止掉，失去了反应转炉防腐检修工作的积极意义，不但降低了反应转炉的使用寿命，还增加了设备危险事故的发生机率。

2.5 氟化氢直接接触面积大

氟化氢对于反应转炉的腐蚀程度随着接触面积和接触方式的不同，存在一定的差异性。由于反应转炉内部结构设计有待完善，使得氟化氢与其直接接触面积过大，导致对于生产设备的腐蚀面积过大，不利于防护工作的重点实施与全面检修与维护。由于整个反应过程物料呈现一定的规律，有稀浆状、沙粒状和液体，仅此接触面积过大，会使得已经腐蚀的表面残留一些固料杂质，对于整个内部腔体形成保温作用，不利于不同阶段温度的精确控制，很难将氟化氢腐蚀率限定在一定范围内。

3 解决策略

无水氟化氢反应对于反应转炉造成的腐蚀不仅影响反应的速率而且长期的腐蚀会造成转炉的损坏进而产生一定的经济损失，因而我们需减少腐蚀，加强对于反映转炉的防护。

3.1 控制第一段反应不进入高温区

将该反应进行一个分解，即把本来的一步反映变为二步反应，把需要高温进行催化的反应阶段控制在我们新增加的预反应器中。预反应器采用耐高温耐腐蚀的材料进行制作，这样即使是腐蚀性较强，容器也承受的住，同时也不会造成经常更换反映容器造成资源的浪费。当第一阶段的反应结束后，反应已经完成o4%左右，这时再将反应移至反映转炉中继续进行，这时反应所需的温度大概可以下降40摄氏度，反映的腐蚀性也大大减弱，这就可以充分起到保护反应转炉的作用。这样的二步反应由于降低了反应对反应转炉的腐蚀从而延长了转炉的使用寿命，数据反映我司采用该措施的反应转炉运行时间已经达到了十年之久。

3.2 控制水分在一定范围内

反应转炉内的水分过多或过少都会对转炉造成严重的腐蚀，进而影响其使用寿命。但是我们也都知道反应原料中会残留有水分、反应的过程也会产生水甚至装置的密封性能不好等等都会造成转炉内的水分过量，一旦水分过量就会加剧电解质的形成，对于转炉的内部会造成严重的腐蚀，但是如果系统内部的水分过分缺乏优惠导致大量反映中间产物Hs03F的生成，氟磺酸对于转炉内部也会造成严重的腐蚀。因而我们需要对反应物所带的水分进行严格的控制，并对反应产生的水分进行计算，定期检查装置的密封性。目前我司已经对反应系统内的水分进行严格的控制并且取得了一些成效，反应转炉的腐蚀情况已经减轻。

3.3 控制进入反应系统内的液体HF在一定范围内

在氟化氢反应系统中加入一定量的HF可以促进反应的进行同时还可以减少对于环境的污染降低成本，因而许多生产企业会将废弃的液体HF加入反应转炉中，但是要明确HF的加入量一定要适量，一旦过量就会适得其反。HF如果过量，就会造成反应物之间接触的几率减小，接触的面积也会受到影响，因而反应的速率就会降低，进而影响生产效率。而且氟化氢在一定的温度下会与硫酸进行反应，这个反应会生成腐蚀性更强的氟磺酸，会对转炉的内部造成严重的腐蚀。除此之外液态的HF会吸热，这就会影响一段反应，使得第一阶段的反应速率降低，一些高腐蚀的反应物和中间产物会进入下一容器中继续进行这一阶段的反应，使得腐蚀加剧，因而需要严格控制系统内的液体HF的量。

3.4 加强设备管理和工艺管理

由于无水氟化氢反应产物的强腐蚀性以及反映的复杂性因而经常会造成设备出问题，被迫停工。也正是如此企业需要加强对于设备及生产工艺的管理，尽量减少停工现象的出现。生产工厂应该设置具体的的设备管理部门，定期对设备进行故障排查，发现问题及时地进行解决。同时严格规范生产的流程，对于原料及催化剂的加入量也要严格控制，减轻反应物料对于反应转炉的腐蚀。对设备及工艺的管理控制除了可以延长的反应炉的寿命，对于保证生产的效率，提高企业的经济效益也有着重要的意义。

3.5 减少反应物料与炉体的直接接触

减少反应物与反应转炉的直接接触可以有效降低对于转炉炉体的腐蚀。我们可以采取以下几个措施来较少反应物与炉体的接触：（1）在炉体内加一层防护层，可以定期对于炉体内防护层进行更换及重新涂刷，这样就可以对反映转炉进行有效的保护；（2）采取更大的反应转炉，其实就是增大炉内的底面积，同时增加反应物料的高度，这样一些腐蚀性较弱的反应产物就会垫在强腐蚀性的物料下，进而避免强腐蚀物与炉体的接触，有效增长转炉的寿命，降低生产的成本；（3）利用转炉内的反应残渣稀释强腐蚀物从而降低其腐蚀性，也有部分公司采用是加入的炉外的残留物，这种技术的应用对于转炉的防护有着显著的效果。