淺析聚甲醛裝置設(shè)備的腐蝕和防腐措施

謝斌安(中海石油天野化工股份有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000)

淺析聚甲醛裝置設(shè)備的腐蝕和防腐措施

謝斌安(中海石油天野化工股份有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000)

本文通過(guò)對(duì)聚甲醛裝置設(shè)備的腐蝕情況的介紹，分析了各類影響腐蝕的因素，著重闡述甲酸對(duì)設(shè)備腐蝕的機(jī)理，并在此基礎(chǔ)上提出了相應(yīng)的防護(hù)措施。

聚甲醛；甲酸；防腐

1 裝置概況

聚甲醛裝置的原料主要是三聚甲醛、二氧五環(huán)、催化劑和丁縮醛，主裝置內(nèi)的設(shè)備和管線材質(zhì)主要是以不銹鋼為主，除了一些輔助系統(tǒng)部分設(shè)備和管線材質(zhì)為碳鋼外，包括塔設(shè)備的內(nèi)件、出入口管線以及換熱器管束大多為不銹鋼材質(zhì)。

2 設(shè)備腐蝕狀況

自2009年投產(chǎn)以來(lái)，裝置內(nèi)的設(shè)備和管線頻繁出現(xiàn)腐蝕泄漏事故，而主要的腐蝕泄漏都發(fā)生在甲醛溶液參與反應(yīng)的單元。從腐蝕設(shè)備統(tǒng)計(jì)分析，主要發(fā)生腐蝕集中在工藝液濃度和流速變化較大、材質(zhì)為不銹鋼部位。2012年對(duì)主要設(shè)備進(jìn)行了殼體、內(nèi)件壁厚的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)塔盤(pán)整體均勻減薄，同時(shí)對(duì)浮閥進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)壁厚最薄處僅余1.5mm。

3 腐蝕原因分析

3.1 甲酸的腐蝕

新鮮的甲醛溶液腐蝕性比較小，但是在生成甲醛溶液過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生微量的甲酸,以及后續(xù)單元中和甲醛反應(yīng)產(chǎn)生三聚甲醛溶液、二氧五環(huán)等都會(huì)發(fā)生逆反應(yīng)產(chǎn)生甲酸，甲酸為無(wú)色透明液體，有刺激性氣味，能與水、乙醇、乙醚和甘油任意混溶，易燃、有較強(qiáng)腐蝕性。甲酸的類醛基結(jié)構(gòu)使其具有還原性。而當(dāng)操作溫度達(dá)到100℃左右，溫度正好達(dá)到了甲酸對(duì)設(shè)備腐蝕的環(huán)境溫度，加速了腐蝕速率。

3.2 材料等級(jí)選擇低

本裝置內(nèi)的塔、換熱器、閥門(mén)、管線材質(zhì)大多是不銹鋼304的材質(zhì)，材料等級(jí)選擇低，不耐裝置內(nèi)介質(zhì)的腐蝕。因而裝置內(nèi)的設(shè)備、閥門(mén)、管線腐蝕比較嚴(yán)重。雖然大多設(shè)備材質(zhì)是不銹鋼304但對(duì)于運(yùn)行介質(zhì)而言并不耐腐蝕，對(duì)于甲醛溶液參與反應(yīng)單元的材料選澤要考慮甲酸的存在和介質(zhì)運(yùn)行的溫度，甲酸較乙酸具有較為強(qiáng)烈的腐蝕性，00Cr17Ni14Mo2可在80℃以下任何濃度的甲酸中使用，高于此溫度，只能在高性能奧氏體不銹、高Cr雙相不銹鋼中選擇，見(jiàn)圖1。

圖1 幾種常用不銹鋼和耐蝕臺(tái)金在甲酸中的等腐蝕圖(等腐蝕曲線＜0.1mm/a)

從圖1中分析即便是甲酸濃度在0左右，溫度在100℃時(shí)材料316L的選擇,也只能是一個(gè)臨界點(diǎn)。從而可以得出結(jié)論當(dāng)溫度大于100℃時(shí)，只要有甲酸存在的介質(zhì)就不能使用低于2507的材質(zhì)。而本裝置中大多設(shè)備材質(zhì)為不銹鋼304，有些設(shè)備內(nèi)件材質(zhì)為不銹鋼316L,從而說(shuō)明本裝置部分設(shè)備的材料等級(jí)選擇較低。

3.3 工藝操作的影響

聚甲醛裝置是一個(gè)全新精細(xì)化工裝置，而對(duì)于新工藝、新裝置而言在工藝操作上還處于摸索和適應(yīng)的過(guò)程，所以工藝操作難免造成超溫、超壓、工藝指標(biāo)偏離等現(xiàn)象，間接的導(dǎo)致設(shè)備材料由于壓力、溫度、介質(zhì)等因素的影響，超過(guò)材料本身使用范圍導(dǎo)致材料整體失效而產(chǎn)生均勻腐蝕。

4 結(jié)論

（1）聚甲醛裝置的腐蝕主要由于甲醛溶液中微量的甲酸引起的，當(dāng)然也附帶一些其它腐蝕介質(zhì)如硫酸、堿液等，另外由于有些單元長(zhǎng)期進(jìn)行循環(huán)導(dǎo)致甲酸等腐蝕性雜質(zhì)不斷的富集，也加重了設(shè)備和管線腐蝕性。同時(shí)從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際發(fā)生腐蝕或泄露情況分析，腐蝕部位主要是在氣液變化或是流速、液態(tài)發(fā)生較大變化的設(shè)備和管線。

（2）影響聚甲醛裝置腐蝕主要因素包括溫度、壓力、流速。從發(fā)生腐蝕設(shè)備看，溫度對(duì)設(shè)備和管道的腐蝕影響最大，所有腐蝕比較頻繁的設(shè)備操作溫度都在100℃以上，特別是塔類設(shè)備內(nèi)件和筒體都受到不同程度的腐蝕，嚴(yán)重的腐蝕速率都達(dá)到1.5mm/a左右。

5 防護(hù)措施

5.1 材料升級(jí)

從目前聚甲醛裝置泄漏和腐蝕設(shè)備管線材質(zhì)分析得知，有些設(shè)備材料應(yīng)該升級(jí)。特別是操作溫度在100℃以上，介質(zhì)中存在微量甲酸溶液的設(shè)備必須采用2507等級(jí)以上材質(zhì)，才能保證設(shè)備的正常使用。

5.2 優(yōu)化工藝操作

對(duì)防腐而言優(yōu)化工藝操作是減少腐蝕的最有效的的手段。當(dāng)設(shè)備和管道的基本狀況無(wú)法改變時(shí)，只有通過(guò)優(yōu)化工藝操作的溫度、壓力、介質(zhì)成分來(lái)預(yù)防腐蝕。

5.3 加強(qiáng)腐蝕的監(jiān)測(cè)

加強(qiáng)腐蝕監(jiān)測(cè)對(duì)設(shè)備和管線內(nèi)部的腐蝕情況進(jìn)行控制，避免因設(shè)備損壞而引起計(jì)劃外停車，同時(shí)可以更好地安排檢修工作，抓住重點(diǎn)、解決問(wèn)題，減輕檢修期間檢查的工作，縮短停車檢修時(shí)間同時(shí)有效的腐蝕監(jiān)測(cè)能夠更好的揭示腐蝕過(guò)程。在檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)該進(jìn)行化學(xué)分析、掛片監(jiān)測(cè)、管道測(cè)厚檢測(cè)、設(shè)置在線檢測(cè)等，最大限度的降低腐蝕帶來(lái)的危害。

6 結(jié)語(yǔ)

聚甲醛裝置腐蝕和防護(hù)的研究和探討是一項(xiàng)深入細(xì)致的工作，需要我們?cè)趯?shí)踐中不斷摸索，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也需要和同行交流經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)好的做法。只要大家不斷努力，聚甲醛裝置設(shè)備的防腐工作在不久將來(lái)一定能取得好的成果。

[1]《腐蝕與防護(hù)手冊(cè)》，天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院著，2009.

[2]《石油化工設(shè)備防腐蝕技術(shù)》，王巍著，化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

[3]《實(shí)用防腐蝕工程施工手冊(cè)》，涂湘湘等著，化學(xué)工業(yè)出版社 2000.

[4]《腐蝕失效分析案例》，趙志農(nóng)著，化學(xué)工業(yè)出版社，1978.