[DOC] 腐蚀抑制剂在蒸发加热室中的工业试验

[DOC] 腐蚀抑制剂在蒸发加热室中的工业试验 腐蚀抑制剂在蒸发加热室中的工业试验 第10期 2006年10月 氯碱工业 Chlor——AlkaliIndustry No.10 Oct.,2006 【设备与防腐】 腐蚀抑制剂在蒸发加热室中的工业试验 董国胜 (中国石化齐鲁股份有限公司,山东淄博255411) 【关键词]蒸发;加热室;腐蚀;抑制剂;试验 【摘要]介绍了20万t/a隔膜法烧碱四效逆流蒸发装置I效加热室腐蚀原因,腐蚀抑制剂防腐蚀的机理及 应用腐蚀抑制剂延缓I效加热室镍材腐蚀的试验情况. [中图分类号]TQ050.9[文献标识码]A【文章编号]1008—133X(2006)10—0039一o3 Industrialexperimentsofcorrosionresistersinevaporationheatingchambers DONGGuo—sheng (QiluCo.,Ltd.,SINOPEC,Zibo255411,China) Keywords:evaporation;heatingchamber;corrosion;resister;experiment ef Abstract:Thecorrosivereasonsforthefirsteffectheatingchamberoffour— fectscountercurrente- vaporatorsfor200kt/adiaphragmcausticsodaareintroduced,aswellas,thean ticorrosivemechanismof corrosionresistorsandtheexperimentsofusingcorrosionresistorstoretardth enickelmaterialscorrosion inthefirsteffectheatingchamber. 中国石化齐鲁股份有限公司氯碱厂隔膜法烧碱 蒸发装置采用的是美国西方技术(HOOKER公司), 四效逆流强制循环(柴伦巴),烧碱生产能力为 20万t/a,其关键设备I效加热室接触碱液的材质 为镍材,由于操作工况比较苛刻,I效加热室温度高 达163oC,出I效加热室碱质量分数为43%,导致 设备严重腐蚀,I效加热室使用寿命平均仅为两年, 而每次更新费用约1300万元,不仅投资高,而且由 于设备腐蚀泄漏,制约装置长周期稳定运行,为此, 开展减缓I效加热室腐蚀,延长装置运行周期的研 究工作十分必要. 针对以上问题,通过技术交流,中国石化齐鲁股 份有限公司氯碱厂(以下简称”齐鲁石化氯碱厂”) 了解到美国罗门哈斯公司生产的VenPureAC腐蚀 抑制剂可有效地抑制隔膜法烧碱蒸发过程中普遍存 在的镍及镍衬里设备的腐蚀问题,不仅延长设备运 行周期,还可以降低烧碱溶液中镍杂质的含量,提高 烧碱产品质量.因此,齐鲁石化氯碱厂决定在I效 加热室进行VenPureAC腐蚀抑制剂工业应用试 验,以达到降低I效加热室的腐蚀,延长设备使用 寿命,减少设备维修费用,提高烧碱产品质量的目 的. 1试验原理 在I效蒸发器的加热室内,自下而上流动的介 质为含有固体氯化钠等杂质,质量分数为27%一 43%的烧碱溶液进行强制循环,温度为162.5o(=, 压力为0.2MPa(绝压),介质的强腐蚀性对I效蒸 发器加热室内的加热管,加热室本身和蒸发室产生 严重的点蚀,坑蚀等,设备损坏非常严重.简易四效 逆流蒸发如图1. IIIIII? 效效效效 162?110?80?55? 图1四效逆流蒸发流程图 液 [作者简介】董国胜(1965一)男,高级师,1985年毕业于成都科技 大学化工专业,现在中国石化齐鲁股份有限公 司氯碱厂技术部工作. 【收稿日期]2006—03一I6 39 氯碱工业2006丘 1.1I效加热室腐蚀原因分析 影响I效加热室腐蚀的主要因素:?高温环境, 操作温度160?以上;?高浓度烧碱溶液的长时间 停留;?内部物料强制循环,烧碱溶液高湍流,高流 速;?碱液中固体氯化钠含量高,加热室内部冲刷严 重. 1.2VenPure@AC腐蚀抑制剂的防腐蚀原理 1.2.1使腐蚀反应逆向进行 Ni+OH一+H20.”HNi02-+H2. VenPure@AC水解产生的氢气可以使反应逆向 进行,抑制腐蚀. 1.2.2形成镍化合物保护层 HNiO2-+VenPure@AC:.”NiO+惰性化合 物,NiO和惰性化合物形成的保护层可以使镍设备 免于腐蚀. 1.2.3产生保护性的电化学环境 VenPure@AC腐蚀抑制剂使阴极钝化(如图2 所示). 图2E—pH值图 2试验目的和试验过程 (1)试验目的.该试验是根据罗门哈斯公司提 供的VenPure@AC腐蚀抑制剂及加入量来考查碱中 镍含量是否下降,判断镍设备腐蚀是否受到抑制. (2)试验过程.该试验分两个阶段进行.第一 阶段是:VenPureAC腐蚀抑制剂加入量占I效碱 液总进料量0.004%情况下进行的试验;第二阶段 是:VenPureAC腐蚀抑制剂加入量占I效碱液总 进料量分别是0.003%和0.004%两个条件下进行 的试验. (3)采用的所有容器,管线及接触VenPure~AC 腐蚀抑制剂的材料均为不锈钢材质. (4)试验过程每隔4h取样一次,根据碱中镍含 量降低或升高来判断对设备的腐蚀情况. 3试验结果与分析 3.1第一阶段试验产品中镍含量分析 第一阶段(2005年)试验碱中镍含量分析结果 如表1所示. 表1第一阶段(2005年)试验碱中镍含量分析结果 04一O7 04—08 04—09 04一lO 04一l2 04—14 04一l6 10:30 09:00 13:30 2l:30 0l:00 05:00 02:00 1.99×10 0.98×l0 1.16×10碱中Ni质量分数平均 1.19×10为1.44×10(取部 1.33×10—6分数据) 1.42×10 1.29×10 :VenPure~AC腐蚀抑制剂加入量0.004%. 第一阶段试验趋势图如图3所示. 4. 4. 3. 3. 2. 如2. z1 . 1, O. - 50O50l00l50200250300 时间/h 图3第一阶段试验趋势图 由图3可见,加入Venpure@AC48h后产品中 镍含量明显下降,平均值从4.21X10降到1.44X l0一,并在Venpure@Ac加入量0.004%情况下镍 含量基本保持稳定. 3.2第二阶段试验产品中镍含量分析 由于VenPureAC腐蚀抑制剂市场销售价格较 高,为降低成本,齐鲁石化氯碱厂决定降低腐蚀抑制 剂的加入量,以检测抑制腐蚀效果的变化情况.表 2为第二阶段试验产品中镍含量分析结果,图4为 第二阶段试验趋势图. 表2第二阶段(2005年)试验产品中镍含量分析结果 第l0期董国胜:腐蚀抑制剂在蒸发加热室中的3-业试验 续表2 2 \ 豳{ ?r_ Z 图4第二阶段试验趋势图 从图4可以看出:VenPure(8)AC加入量在 0.004%,0.003%时产品中的镍含量趋势不同.在 VenPure@AC加入量0.004%时,产品中镍平均质量 分数为1.44×10一;在VenPureAC加入量 0.003%时,产品中镍平均质量分数上升至2.44× l0一,再次升高VenPure@AC加入量到0.004%时, 产品中镍平均质量分数则下降至1.42×10一,表明 VenPureAC加入量较少对抑制腐蚀作用减轻,防 腐效果下降,因此VenPureAC加入量应不低于 0.004%.但VenPure@AC加入量超过0.004%,根 据罗门哈斯公司提供在国外同类装置上应用的经验 可知,产品中镍含量下降幅度很小,且生产成本上升 幅度较大,从实际出发,加入量在0.004%较适宜. 4经济效益 4.1降低成本 取试验前后各21天的装置实际运行数据,试验 前(5月17日,6月6日)为:烧碱产量13725t,蒸 汽消耗30120t,蒸汽单耗2.1t,平均诜效周期27 h/次,洗效次数18,洗效耗水量4500t;试验期间(6 月7日,27日)为:烧碱产量12322t,蒸汽消耗 23475t,蒸汽单耗1.91t,平均洗效周期22h/次, 洗效次数25.2,洗效耗水量6300t. 以上数据分别取试验期间和试验前21天的数 据,可以看出,在试验阶段,洗效周期明显缩短,平均 减少27—22=5(h/次).蒸汽单耗下降2.10— 1.91=0.19(t),由于洗效次数多,多耗水6300— 4500=1800to交流电消耗基本持平. 按蒸汽价格117~F_/t,水价格2.77t,年生产 烧碱20万t(100%)计算,降低蒸汽消耗每年节约 资金:0.2×200000×117=468万(元),由于耗水 增加,增加费用:365?21×1800×2.77= 8.6661万(元),如洗效周期缩短不影响产量,将降 低生产成本468—8.666=459.334(万a). 4.2节约设备更换,维修费 装置运行多年来I效蒸发器平均两年更换一 台,目前更换费用为1330万台,由产品中镍含 量降低一半推算设备运行寿命延长一倍计算,将节 约镍蒸发器更换成本为:1330万元?2=665万元. 4.3VenPureAC每年消耗费用 按装置运行8000h,VenPure@AC加入量4kg/ h,单价7.8万t计算,消耗费用为:8000h×4 kg/h×7.8万t=249.6万a. 4.4经济效益 每年节约费用为:459.334万元+665万元一 249.6万元=874,734万元.? 5结论 根据两阶段640h140个样品分析结果的趋势 可得出结论:VenPureAC加入量在0.004%时,产 品中的镍含量降低60%以上,镍的腐蚀大大减缓, 延长I效加热室的使用寿命一倍以上,有效减少设 备更新费用;能提高烧碱的质量,减少蒸汽的消耗, 在保证不影响产品产量的前提下,使用该腐蚀抑制 剂后经济效益每年可达874多万元.问题讨论:但 在试验期间出现洗效周期明显缩短,由试验前平均 28h缩短到22h,从而影响装置的生产负荷.经调 研和技术交流,在国外四效逆流蒸发装置应用Ven. PureAC腐蚀抑制剂的用户l0多年来未出现影响 工艺问题,在本装置上出现的洗效周期缩短问题还 有待进一步探索并寻求解决办法.[编辑:董红果] 41 5 腐 防 与 蛉备 口设