从工艺运行角度分析尿素生产设备腐蚀原因及防范.doc

1、从工艺运行角度分析尿素生产设备腐蚀原因及防范北大荒农业股份有限公司浩良河化肥分公司是以北大荒牌尿素为主导产品的氮肥生产企业，现有年生产能力为 18 万吨合成氨、30 万吨尿素，以煤为原料进行尿素生产。近年来，尿素系统多台设备发生不同程度腐蚀现象，对生产造成一定影响。现从工艺运行角度就设备腐蚀原因及防范加以分析。 一、影响设备腐蚀的因素 1.介质温度 由于温度的升高可以增加金属在其活化态和钝化态的腐蚀速率，使不锈钢的钝化区范围变窄，加速了材质的活化即加速了阴极、阳极的氧化、还原过程，从而提高了设备的腐蚀速率。 介质温度升高，化学反应速度加快，温度低于 165时，温度的变化对不锈钢腐蚀的影响较小；

2、但温度在 165200时，腐蚀速率将增加34 倍。 2.操作温度 操作温度对设备腐蚀的影响很大，当操作温皮超过设计温度时，即使仅超过 12，设备腐蚀速率增加得也非常明显。一般根据介质中铁、镍含量的高低判断设备的腐蚀程度，若介质中的铁、镍含量增高，则说明设备的腐蚀情况呈加剧趋势，应及时查找原因，使其尽快恢复正常值。3.氨碳比 氨碳比升高，有利于减缓设备的腐蚀，这是由于氨碳比较高时，系统 pH 升高，使系统的酸性降低，从而减少了 COONH2-和 CNO-在介质中的浓度和停留时间。即发生如下反应：NH3+H2O-NH4+ +OH-；NH2+COONH2-NH4COONH2；NH4+CNO-NH4C

3、NO 据测算，正常运行时，CO2 汽提工艺设备的腐蚀速率一般比氨汽提工艺的腐蚀速率高。停车封塔时，CO2 汽提工艺封塔时间一般要求不超过24 h，而氨汽提工艺一般可封塔 48 h 以上。 4.水碳比 水碳比增高，设备腐蚀程度增大。系统水碳比增高时，系统的水量相对增多，溶液浓度变小，增加了 NH4COONH2 和 NH4CNO 的解离度，溶液中的 COONH2-和 CNO-数量相对增加。 5、甲铵液浓度 因甲铵液浓度较高时，介质中 COONH2-数量相对增多，COONH2-具有强还原性，使金属表面钝化膜不断地被破坏，从而增加了设备的腐蚀程度。 6.氧含量 系统的氧含量是金属钝化膜形成的关键。如果

4、系统中氧的浓度低于形成钝化膜所需的最低浓度时，氧化膜将被破坏，设备进入活化加速腐蚀阶段。 7.硫含量 原料 CO2 气体或空气中的硫，进入尿素合成系统，在高温、高压下进行水解和一系列氧化还原反应后，将金属氧化膜破坏，从而使金属表面产生严重的活化腐蚀。 8.氯离子含量 氯离子是导致应力腐蚀的主要因素，当大量的氯离子聚集在金属表面时，很容易产生应力腐蚀，从而导致设备裂纹破裂或断管。运行中要严格控制尿素甲铵液、蒸汽、冲洗水等介质中氯离子的含量，尽量防止和避免应力腐蚀现象的发生。 9.介质流速 介质流速是导致冲刷腐蚀的一个主要因素，为减缓冲刷腐蚀，设计时应适当增大管径，以减缓介质在设备内的流速，以高负

5、荷状态下不使金属表面的钝化膜受到破坏为原则，在气（汽）液共存的列管或管道内，由于介质对管壁的冲蚀更为严重，设计中需要充分考虑这些因素。 二、正常生产中的防腐蚀控制 1.严格控制操作温度 超温对设备的加速腐蚀较明显，超温幅度愈大，设备腐蚀速率增加愈快；超温时间愈长，设备腐蚀愈严重。所以，正常生产中，要严格控制设备的运行温度，尽量避免超温现象的发生。若发现系统在运行时出现超温，要及时进行调整，将温度控制在正常的指标范围。 2.严格控制系统的加氧量 系统的加氧量是金属表面形成钝化膜的关键。加氧量不足，钝化膜防腐效果不好，出现缺氧腐蚀；加氧量过大，尾气放空量增多，系统的氨损失增加。因此，正常生产中以控

6、制正常指标的中等偏上为宜。停车期间，由于钝化膜会受到不同程度的破坏；系统开车初期，金属表面呈现活化状态，是钝化膜处于重新形成和逐渐恢复的过渡时期，在此期间，系统的耗氧量相对增加。因此，设备运转初期，系统加氧量以控制指标的上限为宜，待设备运行几个小时以后，再逐渐适当降低系统的加氧量。3.系统硫含量及氯离子含量的控制 系统硫含量的控制，主要是注意监测原料 CO2 气中硫含量是否超标。硫和氯离子对设备造成的腐蚀非常严重，只要有上述 2 种元素存在，设备腐蚀现象就会发生，其含量愈高，对设备造成的腐蚀愈严重。当原料CO2 气中硫质量分数超过 1.510-5 时，系统的钝化膜就无法形成，设备将进入加速活化

7、腐蚀状态。 4.氨碳比、水碳比的控制 系统在高氨碳比、低水碳比的状况下运行，有利于减缓设备的腐蚀，因此，在生产控制中，从保护设备的角度而言，系统的氨碳比应尽可能控制在指标的上限运行，系统的水碳比应尽可能控制在指标的下限运行。三、要做好停车封塔期间的防腐蚀控制 掌握好停车期间减缓设备腐蚀的方法和措施，对保护尿素高压设备而言非常重要。 1.系统氨碳比的控制 在停车前或停车时，适当增加系统氨的加入量，提高系统氨碳比，有利于停车封塔期间设备的防腐。计划停车时，可以在停车之前适当提高送入系统的氨量，以提高系统停车期间的氨碳比；紧急停车时，只要不是因高压氨泵发生故障引起的系统停车，可以在停车封塔时，适当延

8、长氨泵向系统的送氨时间，提高停车封塔期间系统的氨碳比。 2.系统水碳比的控制 停车期间应尽量减少系统的用水量，以降低系统的水碳比。停车前，如果是计划停车，可以适当减少系统的加水量，从而达到降低系统水碳比的目的；停车期间设备和管道冲洗时，应尽量减少冲洗时间和冲洗频率，以减少封塔期间系统的外加水量。 3.封塔时间的确定 由于每次停车时系统状况不同，停车后的最长封塔时间也应该不尽相同。每次停车后的最长封塔时间要根据停车时的具体情况来确定，一般为 1248h 不等。具体情况如下： 3.1 系统因断氨而出现紧急停车，若停车前系统氨碳比一直控制在指标的下限运行，停车时又不能向系统多加氨，这种状况下，封塔时

9、间一般不宜超过 12h。 3.2 紧急停车，若封塔时可以向系统加入一定量的氨，且停车前系统的氨碳比控制正常，此时，封塔时间以不超过 24h 为宜。 3.3 如果计划停车，停车前 23 h 内，逐渐将系统氨碳比、加空气量控制在指标的上限，将水碳比控制在指标的下限运行，停车封塔时再保持向系统多送一定时间的氨，这种情况下，系统封塔时间一般可保持48h 左右。 3.4 若因钝化空气中断而停车，一般不宜封塔，应立即做排塔处理，查明原因，重新升温后钝化开车。 3.5 若系统在运行中，设备出现不明原因的严重腐蚀，在这种情况下的停车，高压系统不宜封塔。 总之，解决尿素设备腐蚀现象需要从多方面加以不断探索、和总结。