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【摘 要】本文通过分析在氯碱化工生产过程中出现的腐蚀问题成因,进而根据其装置中介质的特殊性质及常用材料的耐腐蚀性提出相关建议.
【关 键 词】氯气；化工生产；材料；腐蚀
1.氯气的腐蚀原因和防护措施
氯气是氯碱化工生产中的主要原料之一,它会对生产装置造成严重腐蚀,因此对于它的防腐是至关重要的.
氯的化学性质非常活泼,常温干燥（含水<100×10-6）无严格划分,能使碳钢材质的氯气透平压缩机及千氯气输送管线长期稳定运行需满足的含水要求.氯对大多数金属的腐蚀都很轻,但当温度升高时腐蚀加剧.湿氯7t（含水>100pX10.6）由于氯与水反应生成强腐蚀性的盐酸和强氧化性的次氯酸,许多金属如碳钢、铝、铜、镍、不锈钢等均被腐蚀,只有某些金属或非金属材料在一定条件下能抵抗湿氯气的腐蚀.因此,将电解生成的湿氯气除水的干燥操作是生产祁使用氯气过程中所必须的.
碳钢应用在<90℃干燥的氯气中是稳定的,但对湿的氯气则被腐蚀；因此,湿氯气经冷却、干燥后含水控制指标<100×10,正常所使用的透平压缩极、输送管线、设备皆可使用碳钢材质,但必须控制氯气温度<90℃.当氯气压缩机出口温度>90℃（如采用单级压缩将氯气由0.15MPaG增压到0.5MPaG,出口温度达120℃以上）,压缩机及后冷却器材质应聚用316L（A35ICF3M）.另外,氯气采缩机级间或出口冷却器冷却水压力要尽可能设计成低于氯气压力,通过在线检测回水pH值确定冷却器是否泄漏,同时也避免了水漏到氯气侧造成设备的严重腐蚀.
钛本身为活性金属,但在常温下能生成保护性很强的氧化膜,因而具有非常优良的耐蚀性能.能耐海水、各种氯化物和次氯酸盐、湿氯、氧化性酸（包括发烟硝酸）、有机酸、碱等的腐蚀.不耐还琢性酸（如硫酸、盐酸）的腐蚀.钛耐腐蚀的特性不管是在湿氯气还是在次氯酸盐溶液都发挥得很好,利用钙法进行制造的精装置的离心机、真空过滤机及样化反应釜等都是钛质材料或者钛质复合板制造的；钛质冷却器在电解式氯气中也被普遍采用；使用氯醇法生产出来的环氧丙烷进行的氯醇化反应所使用的反应器材的材质也为钛质,且寿命期限很长.但还有一种情况需要注意,当钛处于无水的氯气中时会产生腐蚀和燃烧.曾经有一个厂房发生过因为钛质管线中进入氯气而引发着火燃烧的重大事故.
2.盐酸的腐蚀成因与防护措施
盐酸是氯碱生产中的潮产物之一,它对设备及管道也会产生严重腐蚀,对它的防腐也是必不可少的.
在合成盐酸装置中.合理选材、做好防腐蚀工作就能减少跑、冒、滴、漏.石墨合成炉、石墨列管或块孔式换热器、石墨降膜吸收器已广泛应用,盐酸储槽普遍采用钢衬胶、玻璃钢（后者更多用）等.
玻璃钢（FRP）的原材料分为增强材料和基体材料两类.增强材料由玻璃纤维及其织物组成,是玻璃钢主要承载组分材料,直接影响玻璃钢的强度和刚度.基体材料由合成树脂和辅籽组成,其中合成树脂是主要成分.基体材料的作用是在纤维问传递载荷,并使载荷均衡.基体材料的性能,如耐腐蚀性、耐热健等,直接影响玻璃钢的性能.
非金属材料有着较好的耐腐蚀性能,但其使用一般会受介质、使用温度等限制.聚氯乙烯（PVC）耐酸、碱、盐、等腐蚀,但不耐浓硝酸、发烟硫酸、酮、醚、卤代烃等腐蚀：应用温度一般不超过40～60℃,如作为设备、管路衬里,使用温度可高些.聚四氟乙烯（t'TFE）具有非常优良的耐蚀、耐热性能,除熔金属锂、钠、钾、三氟化氯、高温三氟化氧、高流速液氟外,几乎可以抵抗所有化学介质,使用温度200～260℃.目前,国内衬PTFE设备技术已经成熟,如湖北大昌氟碳技术有限公司的PTFE衬里质量完全可与进口相媲美.聚偏二氟乙烯（PVDF）,耐腐蚀性比册略差,使用温度20～140℃.全氟烷氧乙烯与四氟乙烯的共聚物（PFA）耐腐蚀性与PTFE相近,使用温度200～260℃,加工性能较PTFE好,可用作PTFE焊条.
3.烧碱产生的腐蚀及防护措施
烧碱是氯碱生产的主要产品,在锅式法固碱生产过程中,烧碱溶液的浓缩会对设备造成腐蚀.因此应采取措施来延长装置的使用寿命.大锅的腐蚀：大锅的材厦为铸铁,大锅的损坏除了碱液中氯酸盐在熬煮中对大锅的腐蚀外,还由于大锅采用明火加热,锅内碱温在450℃左右而锅底外壁温度可达1100～1200℃,大锅在反复遭受不均匀的周期性的加热（熬碱）与冷却（出碱洗锅）时,容易使铸铁大锅产生应力.这种应力在高温浓碱的共同作用下产生了应力腐蚀破裂—“碱脆”,这是造成大锅破坏的主要原因之一.实际上常用的耐碱金属差不多均具有产生应力腐蚀破裂的特性常用的碳钢、18-8不锈钢、铬镍铝钢、镍、镍铬铁台金等材料均在一定条件下的烧碱中产生应力腐蚀破裂.
镍和镍基合金具有较高的耐力腐蚀破裂的性能,它的碱脆范围变得狭窄,而且位于高温浓碱区域内.锅式法圆碱生产中延长铸铁大锅寿命的主要方法有：
（1）严格控制电解工序中的每一项工艺,最大程度的降低原料建邺中生成氯酸盐,从而减少氯碱对大锅造成的腐蚀.
（2）碱锅内放入料之后在点火之前要将少量的硝酸钠加入国内,让锅内的表面生成氧化保护膜,这样可以防止大锅受到腐蚀.
（3）增加预热锅,让碱液预热达到一百四十度到一百五十度在进入熬碱锅.
（4）锅底的碱需要清除的话最先可以使用热碱进行溶解,然后加入热水进行清洗,以免锅温变化的太快.
（5）对炉膛的结构设计进行优化,使得锅体的受热变得均匀,不出现偏烧现象.每月进行转锅,角度可以是六十度、九十度或者一百二十度,根据实际情况自行定取.
（6）操作要严格进行,均匀升温或者降温.是多种结晶水形式的固体都是在不同浓度的碱溶中形成的,因此,操作过程中的要特别注意温度的控制和碱液的浓度控制,避免设备、管路等被低于冰点而产生的水晶体堵塞.设备和管路选用伴热时要合理选择热介质,避免设备和管路腐蚀破裂的情况出现.
综上所述,任何一套化工类的装置,特别是氯碱化工的设备装置,不管是设计还是选材,无论是生产还是管理,都需要熟悉掌握装置介质的特殊性质及工况,同时也要知道各类材料的性能,尽量避免因为腐蚀问题而来来的经济损失.