尿素设备腐蚀的影响因素及防腐措施

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1、尿素设备腐蚀的影响因素及防腐措施李民杰（中原大化集团冇限责任公司，河南濮阳457004）2007-07-16尿素是由鉍和二氣化碳在高温高压下反应生成的。在尿素生产过程中，会产生鉍、鉍水、二氧化碳、尿素溶液，蒸汽、蒸汽冷凝液、水、碳铰溶液、氨基甲酸铰（甲铵）溶液及艿不同浓度的混合液。导致以素设备腐蚀的影响因素很多，笔者拟对各影响因素进行分析，井提出相关防范措施。1尿素设备腐蚀的影响因素影响腐蚀的卞要因素有：温度、鉍碳比、水碳比、甲铵液的浓度、氣含量、硫和氯离子含量、介质的流速等。1.1温度介质温度对设备腐蚀的影响十分明敁。温度升高可以增加活化态和钝化态的腐蚀速率，使不

2、锈钢的钝化区变窄，加速了材质的活化，亦即加速了明极和阳极的氣化还原过程，从而提髙了没备的腐蚀速率。在165°C以下时，温度变化对不锈钢腐蚀的影响较小，但温度在165〜200°C时，腐蚀速率将增加3倍〜4倍。温度升高，化学反应速度加快，这与理论叙述是吻合的。由于不锈钢的材料不同，其耐高温的差别也比较人、在尿素工程中对主要材料的使用温度规定如下：®00Crl7Nil4Mo2,00Crl7Nil4Mo3和00Crl7Nil4Mo2N等使用温度不得超过195°C；②钦的设计温度为210°C，生产中一般控制在207'C以下；③锆的使用温度一般不超过23（rc;④银和铅的使用温

3、度•-般不超过175〜180°C;⑤双相钢DP3,DP12,R4,R5的使用温度为190"C。操作温度对设备腐蚀的影响很大。当操作温度超过设计温度，即使只超过1〜2°C，设备的腐蚀程度也会非常明显增加。判断设备腐蚀程度的人小，一般根据介质中的铁、镍含量的髙低进行判断。当介质中的铁、镍含量增髙，说明没备的腐蚀情况呈加剧趋势，应及吋齊找原因，使其尽快恢正常。1.2氨碳比（NH:i/C（V摩尔比）鉍碳比升高，有利于减缓设备的腐蚀。这是由于在鉍碳比较高时，系统pH值升高，使系统的酸性降低，从而减少了C00NH厂和CN0在介质屮的浓度和停留时间。关于高鉍碳比可以减缓设备腐蚀这

4、一点，在鉍汽提和二氣化碳汽提2种不同的工艺对比中可以证实。鉍汽提工艺设计的鉍碳比较高，为3.56,二氧化碳汽提工艺设计的氨碳比为2.89,2种工艺的操作温度相同，都是塔顶温度不超过188nC。正常运行时，二氧化碳汽提丁.艺设备的腐蚀速率一般比鉍汽提工艺的年腐蚀速率高。停车封塔时，对封塔吋间的要求方而，二氣化碳汽提工艺-•般不允许超过24h，而鉍汽提工艺一般可封塔48h以上。1.3水碳比仉0/0）2摩尔比）水碳比增窃，设备腐蚀程度增大。系统水碳比增苡时，系统的水w相对增多，溶液浓度变稀，增加了NFLCOOXHjflNlLCNO的离解度，溶液中的COONH/和CNCT数

5、量相对增加，因而，增强了介质对金属的腐蚀性。1.4中铰液的浓度甲铵液的浓度愈高，设备的腐蚀性愈强。甲铵液浓度较高时，介质中COONH/离子数量相对增多，由于COONH厂离子的强还原性，使金属表面钝化膜不断被破坏，从而，增加了设备的腐蚀程度。尿素生产过程中，尿素装置高、中、低压系统设备材质的使用等级，从前到后由高到低，材料的选择除受各系统的操作温度影响外，与各系统甲铵液浓度变化的关系也比较人。它们使用的不锈钢材质情况如下。（1）尿素高压系统合成塔采用316LM0D，高压甲胺冷凝器采用GrNiM025-22-2,汽提塔采用钦材(2)鉍素屮压系统屮压分解塔和屮压冷凝器采用

6、316L。(3)尿素低压系统低压分解器采用316L,低压回收ffi采用304L。(4)蒸发系统分离器采用304。1.1氧含量系统的氧含莆是钝化膜形成的关键。如果系统屮氧含莆的浓度低于钝化膜形成时的最低浓度，则氧化膜将被破坏，设备进入活化加速腐蚀阶段。在二氧化碳汽提工艺屮，采用向系统加入一定贵的双氧水(HA)的方法，可以减少二氧化碳压缩机的生产负荷，提高生产能力。双氧水中释放出來的原子氧，可以直接参与电极反应，冇利丁•钝化膜的形成。但目前还没冇只加添双氧水而不添加钝化空气的实例。这足由于双氧水稳定性较差，进入设备后很快就会分解，使介质中的氧不能均匀地与设备表而接触，达

7、不到预期的H的。1.2硫含量硫具有强还原性，原料二氣化碳气体或空气中的硫，无论以有机硫(主要是COS)还是无机硫(H2S)的形式进入尿素合成系统，在商温髙压下进行水解和一系列氧化还涼反应后，敁终的结果都足将金属氧化膜破坏，使金属表面产生严重的活化腐蚀。由于硫的强还原性，在硫含虽超过一定浓度后，金属表而的氧化膜就无法形成、大型尿素生产装H原料C0/气中硫含贵的设计指标为彡5mg/m若将指标控制在2mg/m:i以下，只耍使用得当，一般可运行15年左右，尿索合成塔的衬里不会有太人问题。在一些中、小型以煤为原料的合成氨、尿素生产厂中，对CU气中的硫含贵控制有一定难度，