氯碱生产中常见腐蚀及防护_高云.pdf
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1、氯碱生产中常见腐蚀及防护高云*,马万荣,鲁斌(陕西北元化工集团股份有限公司,陕西 榆林 719319)关键词氯碱生产;烧碱;氯气;盐酸;腐蚀;设备;材质选择 摘要介绍了氯碱生产中主要的腐蚀介质,提出设备及管道的选材防腐对策。中图分类号TQ114 15 文献标志码B 文章编号1008 133X(2023)02 0026 03Common corrosion and protection in chlor alkali productionGAO Yun,MA Wanrong,LU Bin(Shaanxi Beiyuan Chemical Industry Group Co,Ltd,Yulin 7
2、19319,China)Key words:chlor alkali production;caustic soda;chlorine;hydrochloric acid;corrosion;equipment;material selectionAbstract:The main corrosion media in chlor alkali production were introduced,and the measures toprevent corrosion in the selection of equipment and pipeline materials were prop
3、osed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。1氯碱生产工艺1 1离子膜电解工艺的特点目前氯碱生产主要采用离子膜交换法,通过阳极、阴极、离子交换膜以及电解槽框和导电铜棒等设备,借助多个单元槽串并联组成的电解槽进行生产。电解槽阳极采用钛材料的金属网制成,同时为了提高电极使用时长以及电解工作的效率,经常会在钛制阳极网上涂有氧化物涂
4、层;阴极则多是使用碳钢材质的网,加以镍材质涂层。离子交换膜将电解槽分割成阳极室与阴极室。离子交换膜的特殊性在于只允许阳离子经过,而能够阻挡阴离子以及气体,具体表现为只能使钠离子通过,而氯离子、氢氧根离子和气体等都无法通过。这种特点能够降低阴极室中反应生成的氢气与阳极室中反应生成的氯气混合引发爆炸的风险,还能避免氯气与氢氧化钠溶液反应生成次氯酸钠而影响烧碱产品的品质1。采用离子交换膜制碱具有占地面积小、生产效率高、产量大、品质好、能耗小、污染小等优点。1 2离子膜电解工艺精制饱和食盐水加入阳极室,一定浓度的氢氧化钠溶液在阴极室,在通电的情况下,水在电解作用下就会在阴极表面产生氢气,此时钠离子经过
5、离子膜进入阴极室,使得阴极液中形成氢氧化钠溶液;氯离子在阳极室的表面放电形成氯气。经过电解作用的淡盐水自阳极室导出后还能够重新用作食盐水的配制。自电解槽阴极室中流出的液体为质量分数30%的氢氧化钠溶液,将此溶液进一步蒸发能够得到固碱产品;而阴极室中的氢气经过进一步冷却与洗涤后进行贮存与销售;阳极室中湿氯经过降温、除湿后可制得液氯或供给氯化氢合成炉。氯碱生产过程危险性较大,一旦某个环节出错就很可能形成不可逆转的损失或安全事故。因此在62第 59 卷第 2 期2023 年 2 月氯碱工业Chlor Alkali IndustryVol 59,No 2Feb,2023*作者简介高云(1987),男,
6、工学学士,现于陕西北元化工集团股份有限公司从事化工生产调度工作。收稿日期2022 12 10生产过程中应当高度重视,尤其是生产中面临的大量盐酸、氯气等强烈腐蚀性物质,应当重视对生产设备防腐蚀的处理,提高生产过程的安全性,尽可能保证生产设备的稳定运行。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
7、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 2氯气氯碱生产阶段氯气是重要的产物之一,也是影响生产设施腐蚀的重要因素。氯气化学性质非常活泼,具有极强的氧化性,尤其是当含水量高于一定水平的湿氯,夹杂 HCl、HClO,极易使多种金属材料腐蚀。大量试验表明,氯气的腐蚀性与温度具有密切的关系,一般情况下,温度越高,其腐蚀性就越强。空气的潮湿程度也与氯气的腐蚀性关系密切,空气含水量低时,腐蚀性就相对较弱。氯气一般先与水发生反应得到具有更强腐蚀性的物质,进而与镍、铁等金属发生化学反应,只有极少数的金属元素能够抵抗其腐蚀性。还有一种情况,当氯气含水质量分数小于 0 5%
8、时为干氯气,可与金属材料钛发生反应,生成不稳定物质 TiCl4,易爆炸。2 3盐酸盐酸是氯碱生产企业的重要产品之一,具有极其活跃的化学特性,腐蚀性极强。能与大多数金属发生反应,造成对生产设备的强烈腐蚀。盐酸在有氧与无氧状态下腐蚀效果不尽相同。例如在无氧的环境下,与铁元素反应强烈,但是并不会对铜形成腐蚀;而在有氧的环境下,不论是铁还是铜元素都会受到较为严重的腐蚀。盐酸会与活泼金属元素发生反应,通过与金属设备中金属元素的反应,造成金属设备被侵蚀而出现腐蚀。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
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