熱鉀堿脫碳裝置在合成氨生產中的腐蝕和防護
技術交流
作者：唐富強
摘要：在合成氨生產過程中，脫碳係統的熱碳酸鉀溶液會對係統的設備產生一定的腐蝕，容易有穩定性泡沫產生於裝置運行過程中，增大塔內阻力，嚴重的話，還會導致攔液泛塔，對生產的安全穩定運行造成了嚴重的影響。那麼就需要采取一係列的措施，做好防護工作，保證係統能夠安全穩定的運行。
關鍵詞：脫碳裝置；氨生產；熱鉀堿；合成氨
中圖分類號：TM564 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）16-0076-02
1 概述
禾豐公司在1997年尿素“四改六”技改過程中，將複合催化熱鉀堿脫碳技術給應用了進來，在長期的生產運行過程中，曾經出現過腐蝕問題，並且還有釩鐵共沉問題的出現，嚴重破壞到了設備裝置，對正常的生產運行造成了不良的影響，需要引起足夠的重視。
熱鉀堿脫碳工藝的應用，將會在很大程度上腐蝕到設備結構材料，這種腐蝕主要來源於熱鉀堿液和濕的二氧化碳氣體中的碳酸根和碳酸氫根，那麼就需要結合具體情況，采取一係列的防護措施，避免腐蝕問題對正常生產運行造成危害和影響。
熱鉀堿脫碳裝置生產運行中，要嚴格控製好K2CO3的濃度，貧液總鉀在28%左右，低了不利於脫碳，高了會對設備的腐蝕加劇。緩蝕劑V2O5在溶液中的V5+濃度應控製在0.3%～0.5%。生產中保持溶液的清潔也非常的重要，當裝置處於正常運行的狀態時，就會連續進行溶液的過濾和氧化，將係統中的百分之五貧液給抽出來，經機械過濾器到溶液地下槽，將那些粒徑較大的固體顆粒給濾除掉，定期用活性炭過濾器，來將溶液中的有機物給過濾掉，還有百分之五的貧液經高效過濾器把細小的雜質給濾除掉。根據V5+的濃度決定是否向地下溶液槽中送入空氣，這樣在槽內就會逆流接觸加入的空氣，促使溶液中五價釩的含量維持在一個正常水平，之後，通過溶液補液泵送入貧液泵的進品進入生產係統。
2 濕二氧化碳的腐蝕
對於金屬材料來講，如果存在著水蒸氣和冷凝水，那麼就會在較大程度上受到二氧化碳氣體的化學腐蝕。如果溫度在60℃以上，就會嚴重腐蝕到普通碳鋼。我們可以這樣理解它的腐蝕機理，會有一定的化學反應過程存在於金屬鐵和碳酸之間，那麼就會有酸式碳酸鐵生成，它具有可溶性，經過一定的受熱，這種化合物會進一步分解，沉澱出來不溶性碳酸鹽，或者是經過水解，形成氫氧化鐵，之後發生反應，導致高鐵化合物的生成，它是不會溶解的。因此，我們可以了解到二氧化碳氣體的腐蝕，容易在再生塔上部和去水冷器之前發生，這是因為這些地方有著較大濃度的二氧化碳，並且有著較高的溫度。針對這種情況，在這些部位的材料選用方麵，就可以將不鏽鋼或者不鏽鋼複合鋼板給應用過來。比如，目前在很大裝置中，都將3毫米左右的不鏽鋼襯裏應用在再生塔頂部10米左右的地方，以此來對二氧化碳的化學腐蝕作用進行有效的抵抗。如果存在著H2S，那麼就可以對碳鋼表麵的腐蝕進行有效的抑製。
3 碳酸鉀溶液中碳酸根和碳酸氫根的作用
金屬材料會在較大程度上受到碳酸鉀溶液的侵蝕性腐蝕，人們普遍以為碳酸根和碳酸氫根是導致碳酸鉀溶液腐蝕到碳鋼的主要原因，並且相較於碳酸根來講，碳酸氫根有著更強的腐蝕作用。其中，Fe2+鹽類和Fe（OH）2是主要的腐蝕產物，它們的溶解是持續進行的，那麼就會不斷腐蝕到金屬表麵。
為了解決這類腐蝕問題，通常會將緩蝕劑加入進來，將V2O5加入到複合催化劑熱鉀堿溶液中，將其作為氧化性的緩蝕劑，它可以氧化鐵，使其生成三氧化二鐵，有一層比較致密的保護膜生成於碳鋼的表麵，這樣就可以有效隔開碳鋼本體和溶液，避免進一步腐蝕到碳鋼。