氯堿生產(chǎn)的腐蝕與防護(hù)

睢國(guó)慧，陳文杰

（河南神馬氯堿發(fā)展有限責(zé)任公司，河南 平頂山467000）

氯堿生產(chǎn)中濕熱的燒堿、高溫的氯氣、合成的鹽酸及電解中副反應(yīng)產(chǎn)生的次氯酸鹽等都會(huì)對(duì)管道、儲(chǔ)罐、閥門、自控儀表產(chǎn)生不同程度的腐蝕。材料選擇不當(dāng)，生產(chǎn)中就會(huì)出現(xiàn)跑、冒、滴、漏等安全隱患，造成維修和設(shè)備保養(yǎng)周期變短，不利于生產(chǎn)的安全穩(wěn)定持續(xù)運(yùn)行。因此，需要針對(duì)不同的腐蝕物質(zhì)選擇可靠的防腐蝕材料。

1 氯堿生產(chǎn)中常見的腐蝕源

1.1 鹽水

無(wú)論是化鹽產(chǎn)生的鹽水還是經(jīng)過(guò)管道輸送的鹵水都會(huì)對(duì)管道等產(chǎn)生腐蝕，其腐蝕實(shí)質(zhì)是氧去極化腐蝕，也就是鹽水中的溶解氧不斷地與碳鋼發(fā)生反應(yīng)而使碳鋼不斷溶解而腐蝕，而生產(chǎn)中用的鹽水溫度較高，流動(dòng)及攪拌過(guò)程中使氧容易補(bǔ)給，所以腐蝕速度會(huì)加快。而鹽水對(duì)不銹鋼和鈦腐蝕較小，但是會(huì)產(chǎn)生孔蝕、應(yīng)力腐蝕和間隙腐蝕[1]。

1.2 氯氣

氯氣是一種化學(xué)性質(zhì)非?；顫姷臍怏w，既是電解的產(chǎn)物，又是氯氫合成工序的原料。電解產(chǎn)生的濕熱的氯氣對(duì)材料的腐蝕比較明顯。所以，在進(jìn)行合成氯化氫之前，對(duì)氯氣除水干燥是必須要做的。這是由于濕氯氣中的氯與水發(fā)生反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸鈉，鹽酸是強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)，次氯酸鈉則有強(qiáng)氧化性，二者均在不同程度會(huì)腐蝕如不銹鋼、鋁、鎳、銅等。

1.3 鹽酸

合成的氯化氫溶解制成鹽酸后，由于制得的鹽酸的濃度較高，其腐蝕性也較強(qiáng)。能夠與多種金屬發(fā)生氧化還原反應(yīng)，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備及管道都會(huì)產(chǎn)生腐蝕破壞，所以無(wú)論是合成爐、換熱器還是鹽酸貯槽，都要選擇耐鹽酸腐蝕的材料。

1.4 燒堿

燒堿既是電解法制取氫氧化鈉的主要產(chǎn)物，也是電解過(guò)程中陰極液的原料。而燒堿與鹽酸類似，都有較強(qiáng)的腐蝕性，在高溫和有應(yīng)力存在下對(duì)許多金屬產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕[2]，使設(shè)備和焊縫產(chǎn)生應(yīng)力性腐蝕開裂，而高溫濃縮的燒堿也會(huì)腐蝕相關(guān)的設(shè)備[3]。

1.5 雜散電流

在氯堿生產(chǎn)過(guò)程中，雜散電流的存在會(huì)使鹽水管道、電解槽等裝置發(fā)生腐蝕。也就是由于泄漏電流而使金屬發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致金屬溶解而形成的腐蝕現(xiàn)象，其破壞相對(duì)集中，速度也較快。

1.6 尾氣

在氯堿工業(yè)中主要的尾氣是氯氣、氯化氫氣體、硫酸氣體及堿霧。這些氣體與空氣中的水或其本身因含有水而形成強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化性物質(zhì)等，從而具有不同程度的腐蝕性，會(huì)對(duì)設(shè)備、廠房、管道等產(chǎn)生腐蝕。

2 設(shè)備的選材與防腐

2.1 鹽水系統(tǒng)的防腐選材

由于溶解氧與金屬反應(yīng)易產(chǎn)生腐蝕，所以在選擇材料時(shí)，選擇在材料內(nèi)部進(jìn)行襯里?，F(xiàn)在大多數(shù)企業(yè)選擇鋼襯硬橡膠，價(jià)格相對(duì)較低，通常大修為1 年1 次，襯里質(zhì)量的優(yōu)劣表現(xiàn)在磨耗、溶脹剝離等。除此之外，可在鹽水系統(tǒng)的容器罐中采用內(nèi)部的涂刷技術(shù)，涂刷氯化橡膠、氟橡膠及玻璃鱗片等[4]，例如某化工集團(tuán)選用熱固性耐蝕樹脂作為主要成膜樹脂，以鱗片狀的玻璃為骨料，采用刷涂的方法，涂到化鹽桶中，其抗?jié)B透性和耐磨性良好[1]。工藝管路的配管，飽和槽到反應(yīng)槽之間的管路以硬橡膠為主，鐵為基材的管材占三分之一左右，其余為樹脂系的管材。塑料管50%左右選擇FRP 與PVC 的復(fù)合材料，使用壽命較長(zhǎng)，大多數(shù)塑料管的使用壽命在10 年以上。對(duì)于儀表的選擇，由于鹽水系統(tǒng)的儀表外部腐蝕較嚴(yán)重，所以儀表的外殼要做樹脂處理，例如物位儀表，鹽的結(jié)晶是主要問(wèn)題，選擇帶沖水的法蘭液位計(jì)或者使用非接觸的微波儀表。溫度儀表一般選擇襯聚四氟乙烯套管，流量?jī)x表則選擇電磁流量計(jì)內(nèi)襯聚四氟乙烯[5]。

2.2 電解系統(tǒng)的防腐選材

隨著技術(shù)的不斷提高， 離子膜電解工藝是現(xiàn)行的主流工藝。 盡管開發(fā)廠家不同而對(duì)工藝流程及工藝操作要求不同， 但是就其腐蝕原理來(lái)說(shuō)基本相同。 陽(yáng)極液系統(tǒng)中設(shè)備因與飽和氯的酸性淡鹽水或者濕氯氣相接觸，如氣液分離器、陽(yáng)極液循環(huán)槽等，被腐蝕的速度較快，所以要選擇抗腐蝕性特別強(qiáng)的材料，選擇鈦材或者鈦-鋼復(fù)合材料。 相應(yīng)地，該系統(tǒng)的泵和管道的選材也應(yīng)選擇鈦泵，并且由于受電解槽漏電的影響，會(huì)產(chǎn)生縫隙腐蝕，所以， 對(duì)泵及管道的過(guò)流部件的密封面和縫隙處要做縫隙腐蝕處理和涂覆燒結(jié)處理， 將釕或者鈀燒結(jié)在密封面上，或者選用抗縫隙腐蝕的材料如Ti-0.15Pd 合金。而閥門的選擇可以選擇鈦材，但由于價(jià)格昂貴，相比之下PVDF 閥門使用壽命也較長(zhǎng)，且價(jià)格相對(duì)比較低，多數(shù)廠家選擇PVDF 材質(zhì)的閥門。 陰極液系統(tǒng)中， 其腐蝕的主要來(lái)源是氫氧化鈉，溫度較高，屬于應(yīng)力腐蝕的環(huán)境，且又要考慮到雜散電流的影響，設(shè)備、管道、閥門可選擇超低碳的奧氏體不銹鋼如SUS310S。針對(duì)電解槽在工藝操作上要在電解槽斷電時(shí)及時(shí)處理抵消反向電流形成的原電池對(duì)涂層的破壞， 投入極化電流并保證鹽水的循環(huán)， 直至游離氯為零； 控制陽(yáng)極液的pH 值，也能減少對(duì)陽(yáng)極涂層的腐蝕；保持單元槽框工作位置的相對(duì)穩(wěn)定[4]。對(duì)電解槽的的槽框的密封面也應(yīng)做縫隙腐蝕的處理。 還要針對(duì)電解槽泄漏電流的腐蝕采取相應(yīng)的措施， 如旭硝子公司的AZEC 系列在堿液出口管上設(shè)有斷電器來(lái)減少漏電。 電解系統(tǒng)儀表中溫度儀表一般可選擇鈦套管四氟法蘭接線盒鎧裝電阻體襯四氟， 流量?jī)x表選擇電磁流量計(jì)內(nèi)襯聚四氟乙烯抗強(qiáng)電磁干擾，調(diào)節(jié)閥選擇襯聚四氟乙烯蝶閥或隔膜閥[5]。

2.3 氯氣處理工序的防腐選材

氯氣處理工序的腐蝕主要是高溫濕氯氣、干氯氣、99%硫酸、次氯酸、濃鹽酸等的腐蝕。針對(duì)腐蝕源不同在不同設(shè)備上選擇不同的材質(zhì)。脫氯塔、一段二段冷卻器、氯氣熱交換器可使用鈦材，因?yàn)殁佋诜磻?yīng)中會(huì)生成保護(hù)性強(qiáng)的氧化膜，具有很強(qiáng)的耐腐蝕性能，能夠耐次氯酸鹽、濕氯氣等的腐蝕。但是由于鈦不耐還原性酸如硫酸、鹽酸和干氯氣的腐蝕，干燥后的設(shè)備不適用鈦材。在氯氣干燥的填料塔、泡罩塔、氣液分離器因接觸的是濕氯氣和濃硫酸，易選用耐腐蝕玻璃鋼[6]、耐酸陶瓷、硬PVC 等。合成鹽酸裝置中，合成爐、換熱器、吸收器選擇石墨材質(zhì)，鹽酸貯槽則可選用玻璃鋼[7]。配管方面電解槽與熱交換器之間使用FRP 或者PVC 系列材質(zhì)，熱交換器與水洗塔之間，因氯氣溫度下降，可采用PVC 材質(zhì)。合成鹽酸的管道多數(shù)選擇PVC 材質(zhì)，但因不耐高溫，易變形，可選用鋼襯的聚丙烯管。儀表方面物位儀表選擇法蘭液位計(jì)，溫度、流量、壓力儀表選擇SUS316L，調(diào)節(jié)閥的選擇是在濕氯氣系統(tǒng)選擇鈦材而干氯氣系統(tǒng)不能含有鈦，防止著火，干氯氣系統(tǒng)選擇SUS316L或者碳鋼。

3 結(jié)語(yǔ)

氯堿工業(yè)系統(tǒng)因腐蝕源不同，工藝復(fù)雜，同一區(qū)域可能出現(xiàn)多種腐蝕源，要根據(jù)不同區(qū)域的腐蝕源選擇合適的材質(zhì)。同時(shí)要精細(xì)化管理，正確操作，避免因操作失誤造成腐蝕。另外，對(duì)腐蝕現(xiàn)象及時(shí)處理，堅(jiān)決杜絕跑冒滴漏現(xiàn)象，防止腐蝕的擴(kuò)大。在生產(chǎn)中結(jié)合工藝要積極探索和使用新的防腐蝕材料，保證生產(chǎn)安全穩(wěn)定持續(xù)運(yùn)行。

［1］田偉軍，鐘 君.氯堿工業(yè)系統(tǒng)的腐蝕與防護(hù).化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù)，2009，30（4）：49－51.

［2］賀桃香.氯堿生產(chǎn)中燒堿的腐蝕與防護(hù).中國(guó)氯堿，2011，7：28－29.

［3］潘 浩，商超平.淺談氯堿工業(yè)的腐蝕與防護(hù).科技與企業(yè)，2012，11：293.

［4］逯軍正，何冠平，王 慶.氯堿工業(yè)的腐蝕與防護(hù).中國(guó)氯堿，2010，3：37－40.

［5］李相彪.氯堿生產(chǎn)技術(shù).北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2012，364－384.

［6］郭曉霞.氯堿工業(yè)中防腐蝕新技術(shù)的應(yīng)用.價(jià)值工程，2011，8：60.

［7］陳燕鵬，董振國(guó).氯堿生產(chǎn)中的腐蝕及常用防腐蝕措施.全面腐蝕控制，2010，3：36－38.