氯氣吸收塔的腐蝕與防護(hù)

吳培德

（金川集團(tuán)有限公司精煉廠，甘肅 金昌 737100）

氯氣吸收塔的腐蝕與防護(hù)

吳培德

（金川集團(tuán)有限公司精煉廠，甘肅 金昌 737100）

介紹了氯氣吸收塔的選材、防腐措施及效果。

濕氯氣；吸收塔；防腐；選材

甘肅金川公司是我國最大的鎳鈷生產(chǎn)基地和鉑族金屬提煉中心，在鎳、鈷、貴金屬冶金生產(chǎn)過程中均有大量的含氯廢氣產(chǎn)生，氯氣為有毒物質(zhì)，必須采用有效的工藝裝置進(jìn)行處理。本文介紹了企業(yè)氯氣吸收塔的防腐實(shí)踐。

1 余氯吸收工藝

鎳、鈷、貴金屬濕法冶金生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含氯廢氣經(jīng)主管輸送，進(jìn)入余氯吸收裝置，余氯吸收裝置的核心是一級(jí)或多級(jí)氯氣吸收塔，其主要由儲(chǔ)液段、噴淋吸收段等組成。配制好的堿液用泵從儲(chǔ)槽打入吸收塔頂，均勻向下噴淋，溫度約為40～90℃的含氯廢氣從吸收塔下部進(jìn)入，經(jīng)過吸收塔內(nèi)填料的孔洞與逆向流動(dòng)的堿液充分接觸，氯氣被堿液吸收，吸收凈化后符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的尾氣從塔頂排出。余氯吸收工藝流程如圖1所示。

圖1 三級(jí)氯氣吸收工藝流程圖

堿液吸收是最常用的處理含氯廢氣的方法，并且氫氧化鈉堿液吸收處理效果好，吸收廢氯氣的效率高，吸收速度快，設(shè)備和工藝流程簡(jiǎn)單，在工業(yè)上應(yīng)用廣泛[1]，其基本原理為[2]：

金川公司含氯廢氣堿吸收法凈化處理的工藝指標(biāo)見表1。吸收后的尾氣高空排放，符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1 堿吸收法含氯廢氣凈化處理工藝指標(biāo)

實(shí)際生產(chǎn)中，為了便于操作，氯氣吸收塔崗位職工定時(shí)采用pH試紙測(cè)試吸收液的堿性，吸收液的堿性低于規(guī)定值時(shí)，停止吸收操作，排出儲(chǔ)液槽中吸收液，加入新的堿液后再開始循環(huán)吸收作業(yè)，確保吸收效果。

值得一提的是，金川公司鎳電解車間采用制備碳酸鎳的廢液取代堿液吸收氯氣，顯著降低了含氯廢氣的處理費(fèi)用。

2 吸收塔的運(yùn)行工況和腐蝕狀況

2.1 吸收塔的運(yùn)行工況

鎳、鈷、貴金屬冶金過程中產(chǎn)生的余氯廢氣帶有大量的水蒸氣，廢氣在吸收塔內(nèi)與堿液發(fā)生劇烈的放熱反應(yīng)，產(chǎn)生大量的熱，致使塔內(nèi)溫度迅速升高，由于有水蒸氣存在，氯氣發(fā)生水解生成鹽酸和次氯酸，次氯酸可分解出活性氧，其腐蝕性非常強(qiáng)[3]。

另外，吸收塔余氯吸收過程中，還同時(shí)存在40～90℃堿液的腐蝕、帶有水蒸氣的氯氣腐蝕、堿液循環(huán)泵振動(dòng)引起的疲勞腐蝕等。

2.2 吸收塔的腐蝕狀況

公司余氯吸收塔先后采用過PP塑料、硬PVC塑料加工制作，其熱變形明顯。塑料的導(dǎo)熱系數(shù)很小，約為金屬的1/6000～1/50，在荷載的長(zhǎng)期作用下易產(chǎn)生蠕變，隨著時(shí)間的延續(xù)變形增大，而且溫度愈高，變形增大愈快，在80～90℃，PP塑料、硬PVC塑料吸收塔儲(chǔ)液段變形非常明顯。而為了增加焊接性能，焊縫部位焊條采用與母材成分不同的材質(zhì)，其耐腐蝕性能低于母材，故焊縫部位首先被腐蝕，出現(xiàn)滲漏，老化開裂。

PP塑料、硬PVC塑料制作的吸收塔，在高溫強(qiáng)腐蝕介質(zhì)作用下，分子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生遞變，增塑劑等組分揮發(fā)，化合鍵產(chǎn)生斷裂，出現(xiàn)機(jī)械性能變壞，發(fā)生硬脆、破壞等現(xiàn)象。實(shí)踐證明，溫度越高，這種老化開裂越顯著。

因此，要防止和減輕吸收塔的腐蝕，應(yīng)采用正確有效的防腐蝕材料并進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，同時(shí)保證施工質(zhì)量。

3 吸收塔的設(shè)計(jì)及加工制作

公司余氯吸收塔有兩種結(jié)構(gòu)：一種為吸收塔、儲(chǔ)液槽分離型，吸收塔只具有噴淋吸收功能；另一種為只有吸收塔、無儲(chǔ)液槽型，吸收塔上段噴淋吸收，直接在下段存裝堿液，吸收塔具有存儲(chǔ)堿液和噴淋吸收雙重功能。噴淋吸收段腐蝕程度較小，腐蝕破壞主要發(fā)生在儲(chǔ)液槽（段），從而導(dǎo)致吸收塔的腐蝕報(bào)廢。因此，吸收塔的防腐首先是設(shè)計(jì)合理，塔、槽分離設(shè)計(jì)可顯著提高吸收塔的使用壽命；其次是吸收塔儲(chǔ)液槽（段）采用有效的防腐蝕材料進(jìn)行防護(hù)。多年來，公司余氯吸收塔噴淋吸收段多采用硬PVC塑料加工，儲(chǔ)液槽（段）主要采用以下幾種防腐材料加工制作。

3.1 PP塑料加工制作

PP塑料(聚丙烯)制作吸收塔最大的優(yōu)點(diǎn)是具有相對(duì)較高的使用溫度，但PP塑料易發(fā)生成型破裂，成型收縮率1.0%～2.5%，收縮范圍及收縮值大,易產(chǎn)生縮孔、凹痕、變形，低溫時(shí)變脆,易老化。2005年，公司某車間采用了大型PP塑料氯氣吸收塔，該吸收塔儲(chǔ)液箱剛性不足、易變形，且桶體及儲(chǔ)液箱焊接性能差、焊縫部位頻繁腐蝕開裂，其板材內(nèi)存在大量蜂窩狀組織，檢修困難，檢修加固后，僅運(yùn)行了兩年左右就徹底腐蝕開裂報(bào)廢。

3.2 硬PVC塑料制作+玻璃鋼復(fù)合

公司原余氯吸收塔大多為硬PVC塑料制作+玻璃鋼復(fù)合。硬聚氯乙烯塑料突出的特點(diǎn)是不僅具有良好的耐腐蝕性能，而且機(jī)械強(qiáng)度較高，成型性好，易于加工，可以通過機(jī)械加工、熱成型、焊接等方法制成各種化工設(shè)備。但硬聚氯乙烯塑料的熱變形溫度只有73.0℃[5]，制作余氯吸收塔時(shí)，也必須采用玻璃鋼增強(qiáng)提高其耐熱性能，否則易發(fā)生滲漏，檢修維護(hù)頻繁。采用硬PVC塑料制作+玻璃鋼復(fù)合的吸收塔，塔、槽分離型的可以運(yùn)行2年左右，無儲(chǔ)液槽型的運(yùn)行壽命不足1年。金川公司在硬PVC塑料+玻璃鋼復(fù)合吸收塔的加工制作上，具有成熟的工藝和完備的設(shè)備，制作成本低，一套?1 200mm×5000mm×30mm的吸收塔加工成本4萬余元。

3.3 鋼復(fù)合襯里

針對(duì)硬PVC塑料制作+玻璃鋼復(fù)合吸收塔檢修維護(hù)頻繁的不足，做好吸收塔的塔、槽分離設(shè)計(jì)，加強(qiáng)重點(diǎn)腐蝕部位的防腐選材。對(duì)吸收塔腐蝕最嚴(yán)重的儲(chǔ)液槽，首先選取金屬材料碳鋼加工，然后在碳鋼吸收塔儲(chǔ)液槽內(nèi)壁襯橡膠板作為抗?jié)B層，在此基礎(chǔ)上，用耐堿耐氯氣的標(biāo)準(zhǔn)型環(huán)氧乙烯基酯樹脂膠泥砌耐酸耐溫陶磚，充分發(fā)揮碳鋼金屬材料強(qiáng)度高，橡膠襯板抗?jié)B性好，標(biāo)準(zhǔn)型環(huán)氧乙烯基酯樹脂膠泥耐強(qiáng)堿和次氯酸腐蝕性強(qiáng)，耐酸耐溫陶磚防腐、防沖刷和隔熱的作用。公司某車間凈化工段吸收塔采用上述防腐方法施工，取得了較好的效果，顯著降低了吸收塔運(yùn)行中的檢修次數(shù)，吸收塔正常使用壽命在3年以上。目前該方法已推廣到銅渣等工段余氯吸收塔的防腐中，其優(yōu)化了氯氣吸收塔的施工方法，降低了維修成本，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備長(zhǎng)周期可靠運(yùn)行，效果較好。

3.4 鈦材制作

鈦本身是活潑金屬，但在常溫下能生成保護(hù)性很強(qiáng)的氧化膜，因而具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，尤其是耐濕氯、氯水的能力極強(qiáng)，且可用溫度高（350℃以下），使用壽命長(zhǎng)。鈦在濃度小于50%的氫氧化鈉溶液中較為穩(wěn)定，但在溫度和濃度升高的情況下，腐蝕會(huì)增大[3]。但鈦材不能用于處理干燥的氯氣，氯氣含水量必須大于0.5%?？筛鶕?jù)余氯吸收現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，嘗試采用鈦材加工制作整體氯氣吸收塔，雖然造價(jià)高，但可以徹底解決余氯吸收塔易腐蝕破壞的難題。

4 結(jié)語

（1）優(yōu)化吸收塔的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)塔、槽分離，采用有效的防腐材料對(duì)吸收塔儲(chǔ)液槽（段）進(jìn)行防護(hù)，可延長(zhǎng)吸收塔的壽命，確保其正常運(yùn)行。

（2）硬PVC塑料+玻璃鋼復(fù)合加工的吸收塔，具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，其制造技術(shù)成熟，性價(jià)比合理，但維修頻繁。

（3）探索碳鋼吸收塔內(nèi)壁襯橡膠板+標(biāo)準(zhǔn)乙烯基酯樹脂膠泥砌陶磚及鈦材制作等方法，使氯氣吸收塔更適應(yīng)生產(chǎn)實(shí)際，造價(jià)合理，容易維護(hù)，壽命長(zhǎng)。

[1]張金萍，李德生，陳永志.廢氯氣吸收回用的新方法［J］.環(huán)境保護(hù).2004,（12).

[2]肖遠(yuǎn)雄，王金泉，吳子鋒，梁恒泉.兩種氯氣吸收裝置的工藝比較［J］.廣東化工，2008，179(3).

[3]宮蘭華.氯氣處理中濕氯設(shè)備的腐蝕與防護(hù)［J］.腐蝕與防護(hù)，2001，22(3).

[4]李凡祿.氯氣系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行［J］.中國氯堿，2008，(12).

[5]GB 50210—2002，建筑防腐蝕工程施工及驗(yàn)收規(guī)范［S］.

Abstract：This paper introduced the selection of corrosion resistant materials of chlorine absorbers,theanti-corrosion measures and its effect.

Key words:wet chlorine;absorber;anti-corrosion;materials selection

Corrosion and protection of chlorine absorber

WU Pei-de

TQ050.9

B

1672-6103（2011）01-0042-02

吳培德（1974—），男，甘肅金昌人，工程師，長(zhǎng)期從事鎳、銅、鈷、貴金屬濕法冶金防腐工作。

2010-07-15

2010-08-04