尿素生产中腐蚀问题探究

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1、尿素生产中腐蚀问题探究摘要：尿素生产中最主要的腐蚀介质是压力与温度较高的尿素甲铁溶液，此外还有液氨、氨水、二氧化碳、尿液、碳铁、水、蒸汽的腐蚀。本文主要探讨尿素生产中的腐蚀问题及原因分析,并提出尿素生产中腐蚀控制途径。关键词：尿素腐蚀控制尿素是一种高效氮肥，其含氮量达46%,比硝酸鞍高30%,比硫酸铁高120%,比碳酸氢铁高170%,是含氮量最高的氮肥品种。尿素为中性，不像其他氮肥那样会由酸根引起土壤板结。它既可作基肥，又可用于根外追肥，很易被植物吸收并促进植物生长［1］。1、尿素生产中的腐蚀现象由于

2、原料价格低廉，大大降低了尿素生产的成本，为工业化生产提供了有利条件。在高温高压下氨和二氧化碳合成为甲铁的反应可较完全地进行；而甲钱脱水转化成尿素的这一反应并不能完全进行，其转化率一般为60%-70%左右。未转化的甲铁必须从已转化的尿素中分离出来加以回收利用。分离、回收方法很多，世界各国都在不断开发新型的尿素生产工艺，主要目标是提高热效率、降低能耗，涌现出不少技术先进、节能效果良好的新工艺，其在装置和用材方面也有新进展。在我国，目前绝大部分尿素生产厂采用的是水溶液全循环流程和二氧化碳汽提流程。水溶液全循

3、环流程是将二氧化碳和氨在尿素合成塔内进行高温高压（压力为19.6MPa,温度为185-190°C；改良C法中的压力为24.5MPa,温度为200-205°C）下的反应［2］。反应后尿液进入分解塔，将其中未脱水转化的甲鞍加热分解成气相氨和二氧化碳与尿液分离后经冷凝并用水吸收，再全部返回合成塔被利用。二氧化碳汽提流程是将合成塔出来的尿素甲铁液，进A-氧化碳汽提塔,用加氧的二氧化碳通人汽提塔，将塔中汽提塔内壁尿素甲鞍液液膜中大量未反应的氨和二氧化碳提取带出进入高压甲铁冷凝器返回合成塔再利用。而分离后的尿液，

4、经蒸发、分离、干燥、造粒后得到成品尿素。2、尿素生产系统中的腐蚀特点及原因分析2.1中间产物尿素甲铁溶液的腐蚀生产尿素的原料二氧化碳和氨以及生产成品尿素的腐蚀性都很弱，而在高温高压（中压）的尿素生产中生成的中间产物尿素甲铁溶液，腐蚀性却很强，在加氧的条件下碳钢和低合金钢仍遭活化腐蚀，在不加氧的情况下不锈钢也不耐蚀。其主要的腐蚀机理有几种。多数学者认为氨基甲酸铁溶液在水中离解出的氨基甲酸根（）呈还原性。有人认为在高温高压下，尿素会产生同素异构物氧氧酸鞍，在有水存在时，可离解产生具有强还原性的氧氧酸根。由

5、于还原性的或存在，使钝化性金属在其中不易形成钝化膜，而产生严重的活化腐蚀。而且介质的腐蚀性随尿素甲鞍含量的提高而增大。另一种观点是认为尿素甲钱溶液的腐蚀主要是由不锈钢的表面氧化物与氨形成络合物所致。而且经检测发现含钮不锈钢中，鎳腐蚀最严重，而钮的腐蚀最轻。因为氧化镰可在最低的氨/水比下溶解，氧化辂在稍高的氨脉比下溶解，氧化铁则要在更高的氨/水比下溶解，而氧化钮不发生络合反应。也有人提出是由于不锈钢与介质进行了炭基化反应，生成了金属的炭基物所致。不锈钢中的鎳粒容易形成炭基鎳。2.2电化学腐蚀特点高温髙压

6、尿素甲铁溶液具有较高的导电性，故对金属的腐蚀属于电化学腐蚀，不锈钢等材料在其中的腐蚀符合钝化型材料的电化学动力学行为，在较低的电位区域会产生活化腐蚀，在较高电位区会产生钝化，电位很高时也会出现过钝化腐蚀。在实际的生产中，没有外加电位时，已证实不锈钢和钛材既可能产生活化腐蚀，又可能维持钝态，腐蚀轻微［3］。2.3对不锈钢材料可发生多种局部腐蚀晶间腐蚀：高温高（中）压的尿素甲铁溶液对不锈钢具有很强的晶间腐蚀能力，对焊接接头的熔合线也具有很强的刀状腐蚀能力。引起腐蚀的原因主要是不锈钢的敏化态，晶间析出了碳化

7、辂0,产生贫洛区造成优先腐蚀所致。选择性腐蚀：尿素甲铁溶液对具有双相组织的不锈钢及其焊缝具有很强的选择性腐蚀能力。其选择性与尿素甲铁溶液的氧化性有关。介质氧化性较强，如当合成塔正常加氧时，容易产生铁素体选择性腐蚀。介质氧化性较弱，如合成塔停车保压液相缺氧时，或在液相含氧量较低的加热分解设备中,容易产生奥氏体选择性腐蚀。这是由于奥氏体比铁素体含银量高所造成。而铁素体选择性腐蚀机理与晶间腐蚀类似，可用贫鎔理论来解释。3、尿素生产中腐蚀控制途径3.1选用金属材料尿素设备用材普遍采用不锈钢，例如用等。Ti材在

8、尿素甲鞍溶液中的耐蚀性很好，虽然钛设备比不锈钢设备一次投资费用高，但使用寿命长，而我国钛资源丰富，随着对钛设备设计制造技术和质量的提高，钛制尿素设备会有更广的应用。总之尿素用材不锈钢的发展趋势为，其中的含碳量趋于下降，含洛量趋于提高，含鎳量趋于下降，并发展复相钢提高抗局部腐蚀的能力。设备焊接应设法减轻、消除热影响区，焊条应选用比不锈钢设备用材高一级,其中含鎔量要高些。3.2工艺控制在尿素生产过程中控制腐蚀的重要参数有含氧量、操作温度、氨碳比和水碳比。生产