尿素裝置壓力容器腐蝕的概況
一、尿素的腐蝕影響
尿素生產(chǎn)過程中, 在高溫、高壓環(huán)境下, 液氨、CO2 、氨水、冷凝液和蒸汽等都會對設備產(chǎn)生腐蝕作用，但主要設備的腐蝕作用是尿素甲銨液對設備產(chǎn)生腐蝕。尿素合成塔(尿塔) 是尿素生產(chǎn)中的關鍵設備, 尿素合成介質(zhì)具有良好的導電性, 對金屬的腐蝕為電化學腐蝕過程。目前用于尿素設備的不銹鋼、鈦、鋯等耐蝕材料均為鈍化型合金, 其腐蝕的電化學行為與在無機酸中相似。甲銨預熱器和甲銨分離器, 所選用的耐蝕材料一般都能滿足耐蝕性要求。尿素生產(chǎn)裝置的腐蝕包括了全面腐蝕、局部腐蝕的孔蝕、電偶腐蝕、縫隙腐蝕、選擇性腐蝕、應力腐蝕、腐蝕疲勞、沖刷腐蝕和空泡腐蝕等各種電化學腐蝕類型。尿素生產(chǎn)過程中, 在高溫和高壓情況下接觸尿素甲銨溶液的設備見表5-18。
尿素生產(chǎn)過程中的中間產(chǎn)物尿素甲銨溶液在高溫高壓情況下, 其腐蝕性很強, 在不加氧的情況下, 不銹鋼并不耐甲銨溶液的腐蝕。
二、尿素甲銨溶液的腐蝕機理有以下幾種解釋
①氨基甲酸根的腐蝕氨基甲酸銨在水中離解出氨基甲酸根(COONH2-) 呈還原性,能阻止金屬表面氧化膜的生成, 使金屬產(chǎn)生活化腐蝕。
②氰氧酸根的腐蝕尿素甲銨液的腐蝕是由于在高溫高壓條件下尿素會產(chǎn)生同素異構物氰氧酸根, 例如在100℃時可有5% 的尿素轉(zhuǎn)化為氰氧酸銨。氰氧酸根有強烈的還原性,使鈍化型金屬不易形成鈍化膜而產(chǎn)生活化腐蝕。
在不銹鋼被氨絡合和溶解過程中, 表面氧化膜的溶解次序為: 氧化鎳—氧化鉻—氧化鐵—氧化鉬(氧化鉬完全不絡合) 。
④形成羰基物有人認為, 不銹鋼在尿素甲銨溶液中的腐蝕是由于金屬與介質(zhì)發(fā)生了羰基化反應, 生成了金屬羰基物。鎳和不銹鋼中的鎳容易生成Ni(CO)4 , 所以鎳最不耐蝕。
⑤ HCO3-的作用有人根據(jù)NH4+濃度和HCO3-濃度對S31603不銹鋼陰極電流密度影響試驗結果, 發(fā)現(xiàn)陰極電流只隨HCO3-濃度的增加而增加.
人們也采用模擬實際生產(chǎn)的試驗裝置, 進行電化學測試。結果發(fā)現(xiàn), 加入溶液中的氧對降低不銹鋼的腐蝕速度起著重要的作用, 氧使不銹鋼的腐蝕電位升高, 但僅當氧含量高于某一臨界值時, 才能對不銹鋼起到保護作用。對于不同尿素生產(chǎn)工藝腐蝕特性有一定的差別, 則起鈍化作用的氧含量( 臨界值) 也不一樣; 過高的氧含量對生產(chǎn)工藝帶來不利的影響。尿塔的腐蝕與防護是一個比較復雜的問題, 除了與操作人員、管理人員的責任心、操作水平有密切相關外, 還與合成塔本身的材料、設計結構、制造質(zhì)量、安裝及維護等相關聯(lián)。只有嚴格按照操作規(guī)程, 執(zhí)行工藝指標, 定期對尿塔的檢測與維護, 才能確保尿塔的安全,穩(wěn)定, 長周期運行。尿素裝置中, 盡管氨水和尿液對碳鋼的腐蝕性較強, 但現(xiàn)在與它們接觸的設備材質(zhì)都為不銹鋼或非金屬材料, 所以這些設備的腐蝕問題并不多見。
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