氯碱生产中的腐蚀及常用防护措施

氯碱生产中的腐蚀及常用防护措施

刘婷

新疆圣雄氯碱有限公司 838100

摘要：氯碱生产过程中从原材料、半成品到产成品都会涉及到强烈腐蚀性的物质，对生产设施形成巨大腐蚀的同时，造成较大的经济损失，并对人员安全造成威胁。因此在氯碱生产中保障生产安全，加强环保管控尤为重要。要强化对生产设备的管理，提高生产操作的安全性与稳定性，保障在高质、低风险的前提下获得更高的经济效益，确保企业的稳定运转。

关键词：氯碱生产；腐蚀；常用防护；措施

1氯碱化工概述

氯碱工业是化工产业当中最基本的门类,起初主要通过电解法来制取氯气和碱,使用的原材料主要为食盐水,通过电解方法获得相应的氯碱产品。这些产品除了一些在冶金行业、轻工行业应用的化学产物外,在工业生产领域应用也非常广泛。在电解饱和食盐水时会添加塑料薄膜等,以便使生产率提升。塑料薄膜可以使阳极氧化区当中的氢氧根总数降低,并且对一些其他的不良副反应进行控制,这样可以大幅度提高生产率。我国初始阶段的氯碱工厂所生产的产品主要有液氯、硫酸等,在工业发展过程中品种门类越来越齐全,直到1990年我国的氢氧化钠生产量已经在世界前3。在此过程中由于氯碱产物的腐蚀性造成的设备寿命缩短等问题也非常常见。氯碱化工企业在生产时因为各种化学反应会产生一定的副产物,比如说氯气、盐酸等,这些副产物具有很强的腐蚀性,如果无法对其进行有效处理,很有可能会出现氯碱化工设备的使用寿命缩短、工作人员的人身安全受影响等,另外也会影响所生产的氯碱化工产品的质量。

2氯碱生产中主要腐蚀物质

2.1烧碱

烧碱作为氯碱生产主要原料及产品，贯穿整个氯碱生产线，包括电解车间注碱、产碱，蒸发罐区车间浓缩、储存，盐水车间盐水pH值调节，氯氢处理车间事故氯吸收都离不开烧碱。烧碱本身具有强烈的腐蚀性，直接影响生产设备的使用效果，甚至影响生产过程，导致安全生产事故。烧碱液体在浓缩过程中，会造成生产设施更为严重的腐蚀，尤其是对一些金属生产设施，若无法做好有效的防腐蚀工作，将会发生极为严重的安全生产事故。

2.2盐酸侵蚀

在氯碱化工生产过程中,盐酸也是非常重要的一项产物,盐酸也是人体胃液当中的重要成分,其具有很强的腐蚀性。通过分析研究发现氯碱化工生产时产生的大量盐酸,在腐蚀性能上要强于其他实验试剂,而且盐酸的化学性质非常活泼,能够与多种金属发生快速反应,即能够迅速腐蚀金属,而影响生产设备盐酸。不管是在有氧的环境还是在无氧的环境中,均能够使金属设备产生严重腐蚀。比如说在无氧的条件下,盐酸会与金属反应产生金属的氯化物,尤其是对铁产生的影响很大,但是无氧环境不会对铜产生较大影响,而在有氧的条件下,盐酸与氧结合对铜和铁都具有非常强的腐蚀性。另外盐酸可能本身的腐蚀性不强,但是在氯碱化工当中会和金属产生原电池反应,在这种反应当中快速地溶解金属。由此可见,需要针对性的进行防腐处理,这样才能提高设备的使用寿命。

2.3氯气

在氯碱生产过程中重要的一种产成物就是氯气，而氯气作为一种具有强烈腐蚀特性的气体，更是氯碱企业生产设备腐蚀的重要原因之一。氯气作为一种化学物质，不仅具有强烈的腐蚀性，还非常活泼，会受到环境温度、湿度等多种因素的影响。在常温下，氯气的产生并不会腐蚀生产设备。但是，由于在生产过程中会出现温度升高的情况，氯气的腐蚀特点就比较突出。如果环境湿度较大，也会造成氯气氧化成新的化学物质，腐蚀生产设施。

3氯碱生产常见腐蚀防护措施

3.1烧碱常见腐蚀防护对策

常温环境中，质量分数低于30%的碱性溶液能够对碳钢的表面形成氧化物保护膜，因此对碳钢的腐蚀不明显。碳钢的抗腐蚀性经常会由于碱性溶液浓度的变化以及环境温度的变化而变化，且温度或浓度越高其抗腐蚀性就越弱，尤其当碱质量分数高于30%时，其表面的氧化物保护膜就会受到破坏而使金属物质暴露在碱性溶液环境中，受到严重的腐蚀。例如铁离子与氢氧化钠反应生成可溶性的Na2FeO2物质，并会持续进行腐蚀，造成设备的严重损坏。当溶液温度超过80℃时，碳钢在高温以及高浓度碱性溶液的作用下，加上外界不可抗力应力的作用，经常会导致一些焊接处受到腐蚀，形成裂纹，并且难于补焊。因此应根据实际烧碱溶液的浓度以及温度条件进行相应抗腐蚀材料的选择。奥氏体不锈钢材料的铬元素和腐蚀性物质进行氧化反应，会在钢材的表面形成一层保护膜，能够形成对钢材的抗腐蚀性保护。100℃的质量分数为40%的氢氧化钠溶液，对奥氏体不锈钢的腐蚀速度低于0.05mm/a。SUS304、SUS310S等低碳不锈钢材料的屈服强度不高，柔韧性较强，当氢氧化钠质量分数在30%左右，且温度在约90℃时，这些低碳不锈钢材料具有较好的抗应力腐蚀的特点，因此，对于一些非标设施或管道，经常会选择超低碳的奥氏体不锈钢材质。阴极液循环储罐、碱液出口处不但会受到高温的强碱性物质的侵蚀，还要面对一些电流的侵蚀，对于以上设施或管道周围，更多的使用镍材质或碳钢材质作为内衬。当氢氧化钠质量分数超过50%并且温度高于85℃时，多使用镍材料。为了降低碳钢材料的碱脆性，在进行材料严格把控的同时，还经常会对接口处焊接口加以热处理，加强对焊接口的检查，降低外力的影响。

3.2盐酸腐蚀防护措施

为了降低盐酸的腐蚀作用,氯碱化工企业需要通过碳钢衬硬制胶的方式进行设备的生产,对钙镁含量要求较高的盐酸,则需要使用低钙镁橡胶。盐酸中的氯的腐蚀性和氧化性很强,会在一定程度上影响橡胶的内衬,导致腐蚀的出现。所以需要对盐酸当中游离氯的含量进行有效控制,这样才能保证抗腐蚀的效果,同时盐酸具有很强的的渗透性,当达到一定温度时会渗透到管道衬里内层,在温度逐步下降的环境中可能会导致结晶的出现。这种结晶的体积逐步增加,会影响衬里,导致衬里产生一定的裂缝,因此需要注意在生产过程中每隔一段时间就检查橡胶的衬里。如果出现磨损严重等问题,需要及时进行控制和修补,如果管道产生泄漏,无法对其进行保护,则需要重新进行维护。维护的时间较长而且成本较高,所以可以使用cpvc管来对生产一些压力低、流量小的管道,以方便进行后续的维护和管理。

3.3氯气腐蚀防护措施

在氯碱生产中主要通过电解产生氯气，氯气温度通常在75～85℃之间，并且具有较多的水分。氯气中水分超过一定范围后，就会变成湿氯。湿氯具有较高的氧化性，会造成铜、铝等设施的腐蚀。针对这一现象，可以在有关湿氯运输的通道中选用钛或者玻璃材质。钛是一种活性较强的金属物质，在常温时能形成一层氧化保护膜，具有较强的耐腐蚀特点，能够抵挡多种酸、碱物质的腐蚀。而且还具有较强的耐电性，可以有效提高生产设备的使用寿命。因此在氯碱生产中开展湿氯冷却或者进行脱水操作时，可以采用钛物质进行氯气的腐蚀防护。但是，钛不能用到干燥的氯气中。这是由于钛会与氯气形成化学反应，不止造成严重的腐蚀，还会导致严重的火灾出现。基于此，为了确保钛物质的有效应用，通常会将湿氯中的水浓度控制到1.5%上下，确保钛表面能够形成保护膜。此外，橡胶也是常用的一种腐蚀防护物质，因为橡胶有着良好的防渗透与耐腐蚀特点，常被用作金属设施的内部防腐层。

4结论

鉴于氯碱生产环境的复杂性，在氯碱生产过程中应当重点进行腐蚀防护措施的选择。如果生产设备的防腐蚀工作不到位，生产设备严重腐蚀，就会造成严重的安全隐患。因此，通过多方面综合分析，进行具体防腐蚀措施与防护材料的选用至关重要。

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