乙醛装置精流塔塔釜腐蚀分析及缓蚀对策

#丙烯腈装置冰机冷凝器的阴极保护技术任中育1，韩宏达2（1大.庆石化公司化工二厂，黑龙江大庆163；721.大4庆石化公司化建公司，黑龙江大庆摘要：通过对丙烯腈装置冰机冷凝器列管和管板的腐蚀情况分析，提出了采取了阴极保护技术进行防护，有效地抑制了管束、管板的腐蚀，提高设备的使用寿命。关键词：冰机冷凝器；腐蚀；管束；阴极保护冰机冷凝器 是丙烯腈装置制冷机组的关键设备之一，通过循环水使气态丙烯冷凝，之后进入节能器和蒸发器。冷凝器的列管和管板材质均为碳钢（日本进口，相当于1＃0钢），管内介质为工业用循环冷却水。近几年来在检修过程中发现列管和管板的腐蚀情况比较严重，测量管壁厚度发现由2减少到 （平均值），从表面腐蚀现象上看基本属于全面腐蚀。1冷凝器腐蚀原因分析列管的腐蚀原因有多种，包括磨损腐蚀、冲刷减薄和电化学腐蚀3种情况。其中前2种腐蚀并不明显，因为循环水的流速比较低，水内颗粒状的杂质含量很低，所以管壁减薄的主要原因是电化学腐蚀。循环水中含有一定量的金属离子并且含有一定量的氧，所以列管和含有氧、金属离子的循环水就形成了非平衡电极电位，会发生电极反应［1：］2-K2eH）f2OH-22FefFe22e循环水中原有Fe2的浓度相当低，并且因为是流动的，所以溶解到循环水里面的Fe2的浓度不会增加，因此，该非平衡电极电位不会形成平衡电极电位，电极反应一直会进行下去，电化学腐蚀也不会停止。同时，冷凝器的壳程是气态丙烯，温度60℃，相当于给循环水加热，加剧了电化学腐蚀的程度。近年来，由于节能需要，提高了循环水出入口的温差，循环水出口温度升高了3℃，导致电化学腐蚀进一步严重。2阴极保护对于冷凝器存在的电化学腐蚀，最有效的方法就是进行电化学保护，其中的阴极保护方法能够阻止循环水对列管、管板等接触部件的腐蚀。阴极保护原理在金属表面通入足够的阴极电流，使阳极溶解速度减小，从而防止腐蚀的方法，叫做阴极保护。根据提供极化电流的方法不同，阴极保护可分为牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护两种。丙烯腈装置对冰机冷凝器采用的是牺牲阳极保护法，主要是因为牺牲阳极阴极保护法比较适合于小装置，而且能够定期更换，同时外加电流法也不符合防爆要求。牺牲阳极保护法牺1牲阳极保护法原理牺牲阳极法是用1种腐蚀电位比被保护金属腐蚀电位更负的金属或合金与被保护体组成电偶电池，依靠低电位金属不断溶解产生的电流对被保护金属构成保护的方法。由于低电位金属在电偶电池中作为阳极，偶接后其自身腐蚀速度增加，故称作牺牲阳极［2］。牺2牲阳极保护法的主要特点（1）不需要外加直流电源，适用于无电源地区和小规模分散的保护对象。（2）驱动电压低，输出功率低，保护电流小且不可调节。阳极有效保护距离小，使用范围受介质电阻率的限制。但保护电流的利用率较高，一般不会造成过保护，对邻近金属设施干扰小。（3）阳极数量较多，电流分布比较均匀。但阳极重量大，会增加结构的重量，且阴极保护的时

间受牺牲阳极寿命的限制，但是增加的重量对冰机冷凝器没有影响，同时还可以利用检修的机会进行定期更换。（4）系统牢固可靠，施工技术简单，单次投资费用低，不需要专人管理。2.2.牺3牲阳极保护法对材料的要求牺牲阳极是一些电位较负的金属材料，当在电解质中与被保护的金属结构电连接时，牺牲阳极优先溶解，释放出的电流使金属结构阴极极化到保护电位而实现保护，为了达到这一目的，牺牲阳极材料必须满足4项要求［3。］（1）要有足够负且稳定的电位。牺牲阳极不仅要有足够负的开路电位而且要有足够负的闭路电位，在工作时保持有足够的驱动电压。（2）要有高而稳定的电流效率。牺牲阳极的电流效率是指实际电容量与理论电容量的百分比。（3）表面溶解均匀，腐蚀产物松软，易脱落，不致形成硬壳或致密高阻层。（4）来源充足，价格低廉，制作简易，污染较微。牺牲阳极的性能主要由材料的化学成分和组织结构决定。对钢结构，能满足以上要求的牺牲阳极材料主要是镁及其合金、锌及其合金和铝合金。通过计算确定冰机冷凝器选用镁合金（即的。镁合金的腐蚀产物无毒，溶解比较均匀。3阳极材料参数的选择3.1保护面积的计算），3其中含％的的3，中0.％2冰机冷凝器为4管程固定管板换热器，平盖封头，换热管共极材料主要是镁及其合金、锌及其合金和铝合金。通过计算确定冰机冷凝器选用镁合金（即的。镁合金的腐蚀产物无毒，溶解比较均匀。3阳极材料参数的选择3.1保护面积的计算），3其中含％的的3，中0.％2冰机冷凝器为4管程固定管板换热器，平盖封头，换热管共，0管0板直径为,单侧管箱内表面积为根，规格为中单侧隔板面积9.X0为2.要求保护年限为3~4。管束的被保护面积式中—中列管数，1将数据带入得：管板保护面积：1式中—中列管数，1将数据带入得：1总保护面积：根5；n根5；n—管束的被保护深度，为管径的倍；一管径，应为中一6。一（P一管板直径，m①一换热管外径，2X7X3.2保护电流密度及电流的确定保护电流密度是衡量阴极保护是否达到完全保护的重要参数［5，］并通过它来确定保护电流的大小。保护电流密度因环境及表面状态不同而异，该换热器采用牺牲阳极阴极保护法，选择电流密度为 。保护电流： X式中一保护电流密度， 2—总保护面积，所以算出.牺3牲阳极重量计算牺牲阳极在输出保护电流过程中自身溶解，因此阳极的重量决定使用年限。牺牲阳极重量： （x） xnxn）x式中一保护电流， ；一理论发电量， /n—阳极电流效率；n—阳极利用率，；一设计使用寿命，。将各数据带入得：W=36.67kg3.4镁合金阳极块数量确定所用镁合金的单重为1.02kg阳极总数：/1式中一阳极块数，取整数；一阳极总重量，；一单个阳极重量，。

将数据带入得：，.取9将数据带入得：，.取9块6结束语牺牲阳极材料内部有铁芯保证强度，镁合金牺牲阳极做成块状，用螺栓固定在槽型钢板上，槽型钢板焊接到隔板上，布置均匀。牺牲阳极阴极保护法简单、易行，冰机冷凝器经过管程阴极保护，有效地提高了设备的使用寿命，避免了换热器列管突然泄漏的情况发生。参考文献：TOC\o"1-5"\h\z化学工业部化工机械研究院腐蚀与防护手册北京：化学工业出版社， 9李祉川化工厂机械手册北京：化学工业出版社， 9星野九平，富士雄管道及其设备的腐蚀与防护 北京：石油工业出版社