简论尿素生产中的腐蚀与防护

尿素合成塔的腐蚀与防护[摘要]：根据尿素合成塔的使用和维护情况，系统的介绍尿素合成塔不同状况下的腐蚀特点和引起腐蚀的原因，并针对不同状况下如何减缓尿素合成塔的腐蚀问题，提出相应的预防措施和注意事项。

[关键词]：尿素合成塔；腐蚀；保护；预防措施Corrosion and prevention measure ofurea reactor[ Abstract ]: according the conditions faced in practical use and maintenance ,the paper systematically discuss the behavious and causes for urea reactor corrosion in different operation conditions ,followed by prevention and control measures during operating and in shutdown and repair period .[ Key words]: urea reactor; corrosion; protection; prevention measures前言：尿素是人工合成的第一个有机物，广泛存在与自然界中。

目前尿素工业生产主要以液氨和二氧化碳为原料，其反应分两步进行。

第一步，液氨与二氧化碳气体作用生成氨基甲酸铵2NH3+CO2﹦NH4COONH2+Q1第二步，甲铵脱水转变成尿素NH4COONH2﹦(NH2)2CO+H2O-Q2第一步反应为放热反应，速度快，在平衡状态下，CO2转化成甲铵液的程度高。

第二步反应是个微吸热的反应，速度较慢，平衡状态下甲铵液也不能全部转化为尿素，一般转化率在60%~70%，未转化的甲酸铵必须从已转化的尿素中分离出来加以回收利用，如果将未转化的甲酸铵全部回收用以制造尿素，其方法成为全循环法，现在工业中采用的基本上都是全循环法流程。

尿素合成塔腐蚀分析与防护尿素合成塔是化工装置中的核心设备之一，其主要作用是对氨和二氧化碳进行反应生成尿素。

尿素合成塔工作在高温高压下，同时氨、二氧化碳和尿素等物质分别流经塔内各级反应器，这样的工作环境必然会引起塔体的腐蚀。

本文将从尿素合成塔腐蚀的类型和原因、防护措施等方面进行分析。

一、尿素合成塔腐蚀的类型和原因1. 腐蚀类型尿素合成塔根据不同的催化剂和工艺条件，其塔体材料种类也不同，一般选用碳钢、不锈钢、合金钢等材料。

塔体内部布置的组件如催化器、冷凝器、再生器、氧化器等也是不同材质的。

此外，塔内物料流动的方式也会影响塔体的腐蚀形式。

因此，尿素合成塔的腐蚀类型也是多种多样的。

常见的尿素合成塔腐蚀类型有：均匀腐蚀、点蚀腐蚀、应力腐蚀开裂、干腐蚀等。

均匀腐蚀是指塔体表面在腐蚀介质中均匀失蚀并逐渐变薄。

点蚀腐蚀则是指在局部受到腐蚀的情况下，产生许多细小的孔洞。

应力腐蚀开裂是指材料在受到应力和腐蚀介质的共同作用下出现的裂纹。

干腐蚀是指在不含水或含水量较少的条件下，塔体内受到化学反应所产生的焦化物质等的腐蚀。

2. 腐蚀原因尿素合成塔腐蚀的原因主要有以下几个方面：（1）化学作用：尿素合成塔内物料流动过程中，反应产物之间会发生化学反应，如氨和二氧化碳在塔内进行氧合还原反应生成尿素，这样就会使得塔体产生化学腐蚀。

（2）物理作用：尿素合成塔会经历跨静电场和高温高压等物理环境的作用。

这些作用会导致材料的机械性能下降，从而引起塔体的腐蚀。

（3）流体作用：尿素合成塔内的流体流动条件对材料的腐蚀影响较大。

流体所受的剪切力会长期作用在材料表面，这会增加塔体的腐蚀量。

（4）设计不合理导致材料损耗：如塔内附加的设备和管道连接处不合理，容易导致材料磨损和腐蚀。

1. 材料选择在尿素合成塔的设计中，应根据不同的工况选择合适的材料。

焊接接头处应尽量减少，以降低塔体存在锥角时的应力集中。

在有磨损、腐蚀等风险的设备部位，应选择耐磨板或进行加厚设计。

技术论文尿素设备的腐蚀及防护尿素设备的腐蚀及防护尿素设备在使用过程中，每时每刻都在发生着腐蚀，尿素设备的腐蚀除与设备的材质有关外，还与介质环境因素有关。

因此，设备的腐蚀与防腐是尿素装置安全、稳定、长周期运行的一个主要问题。

以下是我对尿素设备在生产中腐蚀与防护的一些了解和见解：一、尿素设备的腐蚀在尿素生产过程中，尿素合成液对设备的腐蚀性很强，侵蚀的组分为甲胺溶液，特别是在高温高压下这种腐蚀更为严重。

甲铵溶液对金属的腐蚀，主要是由于溶液中的氨基甲酸根(COONH-2)为一种复原性酸根，能破坏不锈钢等金属外表的钝化膜，使其产生活化腐蚀。

近年来，通过红外分光光度的测定，证明了原料NH3和CO2在高温下合成尿素过程中因异构化而生成氰酸铵，后者分解成游离氰酸：CO(NH2)2= NH4CNO = HCNO + NH3氰酸根(CNO-)也是一种复原性酸根，对金属外表的钝化膜也能产生活化腐蚀。

二、尿素设备的腐蚀类型大量的事实说明，不锈钢在尿素合成液中产生的腐蚀有均匀腐蚀，晶间腐蚀选择性腐蚀及应力腐蚀等，其中危害较大的为晶间腐蚀和选择性腐蚀。

下面就这几种腐蚀的特点加以分析。

〔1〕均匀腐蚀甲胺液对不锈钢的腐蚀一般表现为均匀腐蚀。

均匀腐蚀的特征是金属外表失去光泽，变得非常粗糙。

这种腐蚀通常发生在温度较高、缺氧和甲铵浓度较高的尿素—甲铵溶液中以及能生成甲铵冷凝液的气相中，如尿塔的中下部和保温不良的气相部分。

〔2〕晶间腐蚀晶间腐蚀是最危险的腐蚀。

腐蚀沿着晶粒的边界发展而使晶粒连续性破坏，因而使材料的机械强度和可塑性能力大为降低。

晶间腐蚀在和介质接触的金属外表上是不易发现的，故往往造成设备的突发性的破坏。

尿素设备中用的钢材大都是奥氏体不锈钢，这种材料在出厂前均经过高温淬火处理，故在供货条件下能抗晶间腐蚀。

〔3〕选择性腐蚀奥氏体不锈钢在焊接过程中从高温缓慢冷却时在焊缝中生成铁素体并发生一部分r相转为a相，在晶界上出现不同成分的相而成为复相钢，熔融尿素介质对复相钢存在较强的选择性腐蚀。

尿素合成塔腐蚀分析与防护尿素合成塔是尿素生产工艺中的核心设备之一，它是将天然气、空气和蒸汽等原料在一定的温度、压力和催化剂的作用下，经过一系列反应生成尿素的重要设备。

由于腐蚀问题严重影响了尿素合成塔的使用寿命和生产效率，因此进行塔腐蚀分析与防护显得尤为重要。

一、尿素合成塔的腐蚀问题尿素合成塔的腐蚀主要来自于外部环境和内部介质的作用。

在外部环境方面，塔体长期接触空气和水分，受到大气腐蚀的影响，因此需要在设计和制造过程中采取防腐措施。

在内部介质方面，由于尿素生产过程中所使用的尿素溶液中含有氨气、二氧化碳等腐蚀剂，长期作用于塔体内壁和设备管道等，则会引起腐蚀和材料损耗，严重时会导致设备失效。

尿素合成塔的腐蚀可分为化学腐蚀、电化学腐蚀和微生物腐蚀等几种类型。

1. 化学腐蚀：主要是由尿素生产过程中使用的氨气、二氧化碳等腐蚀剂直接对金属材料产生化学反应而引起的腐蚀。

在塔内喷放的氨气会直接作用于内壁和设备管道等金属表面，形成氮化物、亚硝酸盐等物质，引起腐蚀和材料损耗，产生白垩、黑垩等异常物。

2. 电化学腐蚀：由于在尿素合成过程中所涉及的介质的化学成分和物理条件的变化，导致金属表面出现电位差，形成电化学腐蚀现象。

这种腐蚀方式主要依赖于溶液中金属离子和氧化还原反应产物的生成和扩散，容易在金属表面形成氧化物和氢氧化物等产物。

3. 微生物腐蚀：指在尿素生产过程中，由微生物直接或间接诱发的金属腐蚀现象。

微生物腐蚀是产生在高温高压条件下的海洋、地下水和污水处理场等环境中，由细菌、藻类、真菌等微生物引起的一种特殊腐蚀现象。

在塔内运行一段时间以后，普遍会出现微生物污染，这时候就容易发生微生物腐蚀。

为了解决尿素合成塔的腐蚀问题，需要采取一系列有效的防腐措施，主要包括以下几方面。

1. 材料及涂层的选择：在制造过程中采用高耐腐蚀性材料，如不锈钢、钢材贴陶瓷等，同时在涂层选择时应选用高品质的树脂、聚合物等防腐涂料，以提高其耐腐蚀性。

尿素合成塔腐蚀分析与防护尿素是一种重要的化肥和有机化学品，其生产过程中需要采用尿素合成塔。

然而，尿素合成塔在使用过程中易受腐蚀的影响，对塔的性能和寿命产生不利影响。

因此，对尿素合成塔的腐蚀进行分析，并实施有效的防护措施，是保障塔稳定运行的重要环节。

一、塔腐蚀主要原因尿素合成塔在使用过程中，容易受到以下多种因素的腐蚀作用：1.酸性气体腐蚀：在塔内运行时，酸性气体如二氧化碳、硫化氢、氢硫酸等会在塔体表面发生化学反应，产生酸性物质，从而引起塔体的腐蚀。

此类腐蚀主要发生在塔底、转化器入口附近和内衬表面等处。

2.塔中液体腐蚀：尿素合成过程中，产生的尿素等液体对塔体金属材料也会产生腐蚀作用。

这种腐蚀主要由于液体中存在氨等物质，以及液体中氢氧化物的腐蚀性等因素引起的。

3.水腐蚀：尿素合成塔使用的水源中可能含有各种离子、酸性物质等，容易对塔体产生腐蚀作用，从而引发塔体的腐蚀。

二、塔腐蚀防护措施为了减轻和避免尿素合成塔腐蚀对塔的损坏和影响，需采取以下措施：1.选用耐蚀金属材料：在尿素合成塔的设计和建造过程中，应该优先选用耐腐蚀的材料，如玻璃钢、PTFE、HASTELLOY等。

这种材料无毒、稳定、加工容易，并且具有较高的防腐性能。

此外，还可以在基础金属表面涂布耐腐蚀的涂料进行保护。

2.合理设计：在尿素合成塔的设计过程中，应该根据具体需求，合理规划塔的结构和布置。

例如，可以设置在塔的内壁加装保护层，以及在达到一定深度后喷涂保护层等措施，对塔进行多层保护。

3.加强维护管理：在设计和建造完整的尿素合成塔后，试运行期和正式运行期也必须做好维护管理工作。

主要包含定期检查，发现塔体问题，及时修补切割等；开展规范化操作，防止操作不当引起的腐蚀；做好安全生产管理，严格进行安全管理规范等工作。

4.节制化学反应：为避免酸性气体和液体等因素的腐蚀作用，还可以采取减少化学反应过程中发生的酸性气体和液体产生的措施。

例如，在塔内增设中和坑，将化学反应过程分段进行，并且增加反应坑之间的距离等措施，以期减少化学反应对塔体的腐蚀作用。

简论尿素生产中的腐蚀与防护蒋　菁(常州四药制药有限公司,常州市213014) 摘　要　以尿素生产装置中的CO2汽提塔为例,分析了甲铵等水溶液对设备的腐蚀情况、腐蚀类型、腐蚀机理及影响因素,提出了采用不锈钢材料、改进设备结构和提高制造质量等抗蚀防护措施。

关键词　尿素生产　腐蚀　CO2汽提塔1　前言 在尿素生产过程中,经常遇到腐蚀问题,这不仅影响到新工艺流程的实施,也影响到产品质量、消耗定额和设施的更换及维修。

腐蚀的产生主要是因为生产中处理的物料所引起。

液态氨基甲酸铵、浓甲铵水溶液以及含有甲铵的尿素水溶液都是腐蚀性很强的物质。

因而凡是与上述溶液接触的容器、管线及其他设备都必须用耐腐蚀能力强的材料制造,或用这类材料进行衬里保护。

为了解决尿素生产过程中的腐蚀问题,人们进行了大量的研究,找到了许多防护的方法,如在甲铵溶液中加氧,采用钛、锆、钽等合金来制造设备等,有效地控制了腐蚀速度。

2　CO2汽提塔腐蚀情况 CO2汽提法尿素生产设备中有4台高压设备:高压甲铵冷凝器、高压洗涤器、CO2汽提塔和尿素合成塔。

腐蚀问题主要出现在这四台高压设备上,以下就汽提塔的腐蚀情况略作说明: 汽提塔设备中上下管箱衬里表面通常出现虫蛀状腐蚀,表面由光滑变粗糙并均匀减薄,焊缝熔合线上出现刀状腐蚀、焊缝裂纹及坑蚀。

这主要是由于晶间腐蚀和选择性腐蚀所造成。

此外,分布器上的 2.3小孔因腐蚀而扩大,有的成椭圆状。

钛制汽提塔中的汽提管在距上管端约25至1600mm的范围内,出现管壁减薄现象,这可能是由于工业纯钛的抗磨蚀和抗冲击腐蚀性能较差所致。

3　腐蚀类型 目前尿素厂广泛采用的材料为18-12型铬镍钼不锈钢和18-8型铬镍不锈钢,个别设备有采用铬锰氮不锈钢,钛、锆及其合金和铝材。

这些材料在尿素厂经过了多年的使用后,发现在尿素—甲铵溶液中可能产生全面腐蚀、氢脆、应力腐蚀破裂、冲刷腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、组织选择性腐蚀、腐蚀疲劳和孔蚀等,特别是在高温高压使用条件下,上述腐蚀现象更为明显。

尿素合成塔腐蚀分析与防护尿素合成塔是尿素生产装置中的重要设备，因其工作条件较为苛刻，经常接触到腐蚀性物质，容易发生腐蚀现象。

针对尿素合成塔的腐蚀分析与防护，本文将从以下几个方面进行介绍。

一、腐蚀分析1.1 腐蚀介质分析：尿素合成塔中主要的腐蚀介质有碳酸铵、尿素过饱和溶液以及其他有机酸等。

根据具体工艺参数和塔内工作条件，可以对腐蚀介质进行详细的分析，确定腐蚀介质的成分和浓度。

1.2 腐蚀形式分析：尿素合成塔的腐蚀形式包括常规腐蚀、局部腐蚀和应力腐蚀等。

通过观察和检测腐蚀表面的形貌和颜色变化，以及进行金相分析和电化学测试，可以确定塔内腐蚀的具体形式和程度。

1.3 腐蚀速率分析：通过长期观察并对尿素合成塔进行取样检测，可以确定腐蚀速率的大小。

根据腐蚀速率的数据，可以对合成塔的寿命进行预测，制定相应的防护措施。

二、腐蚀防护2.1 材料选择：对于尿素合成塔的材料选择，应考虑到尿素合成塔工作条件的特殊性，选择具有较高耐腐蚀性能的材料。

常用的材料有碳钢、不锈钢和镍基合金等。

根据不同的腐蚀介质和工作条件，可以通过涂层、衬里等方式提高材料的抗腐蚀性能。

2.2 表面处理：合成塔的表面经常直接接触腐蚀介质，因此对于合成塔表面的处理十分重要。

可以采用化学浸渍、喷涂等方式，在表面形成保护层，增加钢铁材料的耐腐蚀性能。

2.3 降低腐蚀介质浓度：通过改变工艺参数和工作条件，降低腐蚀介质的浓度，降低对合成塔的腐蚀程度。

可以调整尿素生产工艺中的温度、压力和流速等参数，减少腐蚀介质的接触时间和浓度。

2.4 定期检测和维护：定期对尿素合成塔进行检测和维护，及时发现腐蚀问题并采取相应的补救措施。

对于已经发生腐蚀的部位，可以进行修复或更换，保证合成塔的正常运行和寿命。

2.5 事故处理：在腐蚀防护工作中，也要考虑到可能发生的腐蚀事故，制定相应的应急措施，及时处理和善后，确保人员和装备的安全。

对于尿素合成塔的腐蚀分析与防护，需要根据具体工艺参数和工作条件，对腐蚀介质进行分析，确定腐蚀形式和速率，采取相应的防护措施，选择适当的材料和表面处理方式，定期检测和维护，并制定应急措施，确保合成塔的安全和正常运行。

尿素生产中的腐蚀问题研究摘要：尿素生产中最主要的腐蚀介质是压力与温度较高的尿素甲铵溶液,此外还有液氨、氨水、二氧化碳、尿液、碳铵、水、蒸汽的腐蚀。

本文主要探讨尿素生产中的腐蚀问题及原因分析,并提出尿素生产中腐蚀控制途径。

关键词：尿素腐蚀控制尿素是一种高效氮肥,其含氮量达46%,比硝酸铵高30%,比硫酸铵高120%,比碳酸氢铵高170%,是含氮量最高的氮肥品种。

尿素为中性,不像其他氮肥那样会由酸根引起土壤板结。

它既可作基肥,又可用于根外追肥,很易被植物吸收并促进植物生长[1]。

1、尿素生产中的腐蚀现象由于原料价格低廉,大大降低了尿素生产的成本,为工业化生产提供了有利条件。

在高温高压下氨和二氧化碳合成为甲铵的反应可较完全地进行;而甲铵脱水转化成尿素的这一反应并不能完全进行,其转化率一般为60%-70%左右。

未转化的甲铵必须从已转化的尿素中分离出来加以回收利用。

分离、回收方法很多,世界各国都在不断开发新型的尿素生产工艺,主要目标是提高热效率、降低能耗,涌现出不少技术先进、节能效果良好的新工艺,其在装置和用材方面也有新进展。

在我国,目前绝大部分尿素生产厂采用的是水溶液全循环流程和二氧化碳汽提流程。

水溶液全循环流程是将二氧化碳和氨在尿素合成塔内进行高温高压(压力为19．6MPa,温度为185-190℃;改良C法中的压力为24.5MPa,温度为200-205℃)下的反应[2]。

反应后尿液进入分解塔,将其中未脱水转化的甲铵加热分解成气相氨和二氧化碳与尿液分离后经冷凝并用水吸收,再全部返回合成塔被利用。

二氧化碳汽提流程是将合成塔出来的尿素甲铵液,进A-氧化碳汽提塔,用加氧的二氧化碳通人汽提塔,将塔中汽提塔内壁尿素甲铵液液膜中大量未反应的氨和二氧化碳提取带出进入高压甲铵冷凝器返回合成塔再利用。

而分离后的尿液,经蒸发、分离、干燥、造粒后得到成品尿素。

2、尿素生产系统中的腐蚀特点及原因分析2.1 中间产物尿素甲铵溶液的腐蚀生产尿素的原料二氧化碳和氨以及生产成品尿素的腐蚀性都很弱,而在高温高压(中压)的尿素生产中生成的中间产物尿素甲铵溶液,腐蚀性却很强,在加氧的条件下碳钢和低合金钢仍遭活化腐蚀,在不加氧的情况下不锈钢也不耐蚀。

论尿素生产中设备腐蚀的原因及防腐措施内容摘要尿素是由NH3和CO2在高温、高压条件下反应生成的，在尿素生产的过程中，会产生氨、氨水、CO2、尿素溶液、蒸汽、水、碳铵溶液、氨基甲酸铵溶液(以下简称甲铵液)及其不同浓度的混合液。

导致尿素设备腐蚀的原因有很多，文章重点对各种原因进行分析，并提出相应的防范措施，希望能起到抛砖引玉的作用。

关键词设备腐蚀尿素一、尿素设备腐蚀的原因（一）介质温度介质温度对设备腐蚀的影响是十分显著的。

高温高压下尿素对设备的腐蚀是由于尿素异构化产生氰酸铵，氰酸铵又分解成游离氰酸引起的；高温高压下甲铵对设备的腐蚀是由于电化学腐蚀和水解产生的游离碳酸引起的。

温度的升高可以增加金属在其活化态和钝化态的腐蚀速率，使不锈钢的钝化区范围变窄，加速了材质的活化——即加速了阴极、阳极的氧化、还原过程，从而提高了设备的腐蚀速率。

电化学腐蚀随温度升高而加剧，化学反应速度加快；温度升高引起氧在尿素-甲铵液中的溶解度降低，金属表面的的钝化膜不易维持，导致腐蚀加剧。

尿素工程中对主要材料的使用温度有如下规定：钛的设计温度为210℃，生产中一般控制在207℃以下；00Crl7Nil4Mo2、00Crl7Nil4Mo2N、00Crl7Nil4Mo3等材质使用温度不得超过195℃；银和铅的使用温度一般不超过175～180℃。

另外，对CO2汽提工艺来说，高压系统的温度不能高于185℃，否则腐蚀速度将成倍增加。

操作温度对设备腐蚀的影响很大，当操作温皮超过设计温度时，即使仅超过1—2℃，设备腐蚀速率增加得也非常明显。

对于设备的腐蚀程度，我们可以根据尿素成品中镍含量的高低来判断，指标为0.3×10-6，高于0.3×10-6则说明设备的腐蚀异常，应及时查找原因并处理。

（二）甲铵液浓度甲铵液浓度愈高，对设备的腐蚀性愈强。

这是由于甲铵液浓度较高时，介质中COONH2—数量相对增多，COONH2—具有强还原性，使金属表面钝化膜不断地被破坏，从而增加了设备的腐蚀程度。