1、概況
??? 大慶石化公司煉油廠現(xiàn)在原油加工能力600萬噸/年,各類加熱爐共有50臺,其中加熱爐41臺,燃燒的燃料有瓦斯和重油。兩種燃料含有硫或硫化氫。重整裝置的重整部分的加熱爐為四合一的方箱爐,引風(fēng)機入口是來自熱管加熱器出口的煙氣,設(shè)計溫度為160℃,實際使用溫度為130℃左右。由于煙氣中含有大量的二氧化硫氣體,對引風(fēng)機殼體及葉輪腐蝕比較厲害。使用不到半年殼體便出現(xiàn)點蝕和大面積減薄,使用不到一年殼體便報廢。
2、腐蝕原因分析
引風(fēng)機殼體為碳鋼,型式為蝸殼狀的,型號為Y4-73-9D。煙氣中含有N2、O2、H2S、HCl、CO2。根據(jù)對腐蝕垢物分析,其中:Fe 46.75%、Al 16.13%、S 15.79%、Si 15.63%、Ca 4.04%等物質(zhì),且該結(jié)垢物PH值1~2(屬強酸物質(zhì))及易溶于水的特點,所以對碳鋼的金屬表面容易發(fā)生露點腐蝕,腐蝕原因如下:
2、1腐蝕介質(zhì)產(chǎn)生
??? 煙氣露點腐蝕是指加熱爐的燃油或燃氣中含有硫,當(dāng)含硫燃料燃燒時,硫的化合物發(fā)生分解,生成氣態(tài)硫或二氧化硫,反應(yīng)式如下:
H2S +3/2O2 = SO2 + H2O
3H2S +3/2O2 = 3/2S2 + 3H2O
??? 由于燃燒室中有過剩的氧氣存在,所以又有少量的二氧化硫再與氧化和成三氧化硫,見下式:
2SO2 + O2 = 2SO3
??? 在高溫?zé)煔庵械娜趸驓怏w不腐蝕金屬,但當(dāng)煙氣溫度降到400℃以下,三氧化硫?qū)⑴c水蒸汽化合成稀硫酸,反應(yīng)如下:
SO3 + H2O = H2SO4
?????? 當(dāng)稀硫酸凝結(jié)到金屬表面是就會發(fā)生低溫硫酸腐蝕。與此同時,凝結(jié)在低溫受熱面上的硫酸液體,還會與氣態(tài)硫和粘附煙氣中灰塵形成不易清除的糊狀垢物,增加了熱阻,使殼體表面溫度更低,進一步促使冷凝液的形成,如此循環(huán),垢物越積越多,便構(gòu)成了電化學(xué)的垢下腐蝕。
??? 2、2 金屬表面腐蝕
?由于煙氣中產(chǎn)生大量的酸性物質(zhì),對金屬表面是“酸的再生循環(huán)”作用。碳鋼在含有二氧化硫的濕氣(煙氣)中生銹被認(rèn)為是“酸的再生循環(huán)”作用。按照這個概念,二氧化硫首先被吸附在金屬表面上,由二氧化硫、鐵和氧形成硫酸亞鐵。然后,硫酸亞鐵水解形成氧化物和游離的硫酸。硫酸又加速腐蝕鐵,所得的新鮮硫酸亞鐵再水解生成游離酸,如此反復(fù)循環(huán)。反應(yīng)過程如下:
Fe + SO2 + O2 D FeSO4
4FeSO4 + O2 + 6H2O D 4FeOOH + 4H2SO4
4H2SO4 + 4Fe + 2O2 D 4FeSO4 + 4H2O
當(dāng)有二氧化硫存在時對碳鋼腐蝕比較快的。
3、防護措施選擇
3.1 防腐材料的篩選
??? 通過對幾種防腐材料的篩選,選用了鈦納米聚合物涂料。
3.2 采用鈦納米聚合物涂料的依據(jù)
生產(chǎn)鈦納米聚合物涂料的設(shè)備與常規(guī)生產(chǎn)涂料的設(shè)備有本質(zhì)上的區(qū)別,這是常規(guī)涂料不具備的,是2002年世界首創(chuàng)。
鈦納米聚合物就是將鈦超細化達到納米級,使其表面活性大大提高。同時將有機物雙鍵打開,形成游離鍵,兩者復(fù)合到一起形成化學(xué)吸附和化學(xué)鍵合生成鈦納米聚合物。其涂料是以鈦納米聚合物、環(huán)氧樹脂、固化劑、助劑及少量溶劑組成的雙組份涂料。有如下特點:
3.2.1抗?jié)B透性強:A鈦納米聚合物和樹脂形成了化學(xué)鍵合和化學(xué)吸附,堵塞了填料與樹脂間的滲透通道。B微小的鈦納米聚合物粒子填充到分子空穴中,由于水、氧和其它離子不能透過鈦納米聚合物顆粒本身,只能繞道滲透,這樣就延長了滲透路線,起到迷宮效應(yīng)。C鈦納米聚合物有包覆有機物層,所以具有抗?jié)櫇裥?,減少毛細管作用抵抗極性介質(zhì)和離子通過涂膜。
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??3.2.2抗腐蝕性高:A 抗?jié)B透性好,可阻止水、氧和離子的通過,使涂料具有屏蔽能力。B 鈦納米聚合物涂料固化時體積收縮率小,而且游離建和鈦的結(jié)合狀態(tài)使分子鏈柔軟便于旋轉(zhuǎn),可消除內(nèi)應(yīng)力,所以鈦納米聚合物涂料的應(yīng)力很低,涂層內(nèi)部沒有微裂紋,抗開裂、剝離能力強。以上兩條提高了防止物理破壞的能力。C 鈦填料本身耐蝕性好。D 化學(xué)鍵合與化學(xué)吸附作用形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),阻止水、氧及其它腐蝕介質(zhì)的取代作用,使其不易發(fā)生腐蝕反應(yīng),提高了防止化學(xué)腐蝕破壞的能力。所以這四點決定了鈦納米聚合物涂料具有很好的耐腐蝕性能。