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氯碱化工设备安装过程中防腐控制措施摘要：氯碱化工的工艺流程非常特殊，所以其设备很容易发生腐蚀或者老化，进而极易引发爆炸事故，既不利于企业发展，又会损害人们安全，因此对氯碱化工设备的安装过程进行防腐控制非常有必要。
而且氯碱化工设备安装过程中防腐控制工作的质量直接会影响到化工企业生产设备的使用情况，所以必须采用适当的措施来防止腐蚀情况发生。
关键词：氯碱化工；化工设备；腐蚀控制一、腐蚀氯碱化工设备的主要原因及主要特点（一）腐蚀氯碱化工设备的主要原因在生产氯碱时，电化学腐蚀是导致氯碱生产设备发生腐蚀的主要原因。
在实际的生产过程中，从不同的腐蚀介质上划分，可以分成下述几种：第一种是盐水腐蚀，这就是盐水和金属发生反应，会对电池产生腐蚀，最终使得金属因为失去电子而被溶解；第二种是指酸类腐蚀，就是盐酸、硫酸与次氯酸等发生氧化作用而构成的保护膜，很多酸都会跟金属构成析氢反应；第三种指氯气腐蚀，氯气中存在很多水分，是腐蚀金属的重要原因；第四种是碱液腐蚀，以及由此导致的碱脆等现象。
另外，在生产氯碱时会将很多废气和电解杂散电流排到空气中，最终严重的腐蚀了氯碱化工设备。
（二）氯碱化工设备的防腐蚀特点因为氯碱在生产工艺方面不同于其他产品的生产，与之相反应的腐蚀介质也会有很大的不同，单一的品种常常会存在很强的腐蚀性。
正像上文所述的食盐水溶液、氢氧化钠碱液与熔融的烧碱、氯气等一样。
所以，氯碱化工设备在防腐蚀方面具有以下特点：首先，当氯气中含有较多水分时，会具有较强的氧化作用，会在很大程度上腐蚀金属与非金属材料。
所以，应该尽量将氯水进行脱水干燥处理后，才能将其作为介质用在设备的防腐上；其次，电解时的杂散电流会加速电化学的腐蚀反应。
所以，在实行氯碱化工设备的防腐蚀工作时，一定要确保电解系统的绝缘状态，尽量降低杂散电流在设备上所导致的腐蚀；再次，必须就具体生产时碱的浓度和具体杂质，来选择适当的防腐材料，并进行有效的防腐处理，要实现对症下药；还有，盐酸、硫酸和次氯酸要求金属具有较强的耐腐蚀性，所以，要使用非金属材料来制造管子和贮罐[1]；最后，生产中所产生的废气，会对员工的健康造成很大的影响，还会严重的危害空气。
离子膜法食盐电解厂房火灾危险性分析及防火防爆措施摘要：本文通过对离子膜法食盐电解厂房火灾危险性的分析,从工艺上采取控制点火源、防止形成爆炸性混合物等措施,降低火灾、爆炸发生的可能性;从建筑角度上采取了保证耐火等级、安全疏散距离、设置报警、灭火设施等措施减小火灾、爆炸事故的危害。
关键词：消防电解厂房危险性分析防火防爆措施离子膜电解法又称膜电槽电解法,是利用离子交换膜将单元电解槽分隔为阳极室和阴极室,使电解产品分开的方法。
利用离子交换膜允许阴或阳离子通过而限制相反电荷的离子通过来达到浓缩、脱盐、净化、提纯以及电化合成的目的,广泛应用于氯碱生产、海水和苦咸水的淡化、工业用水和超纯水的制备等方面。
离子膜法是20世纪80年代发展的新技术、能耗低、产品质量高,且无污染。
1、离子膜法食盐电解的原理及主要生产流程1.1 离子膜法食盐电解的原理离子膜法食盐电解采用的是离子交换膜电解槽,其主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成;每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。
主要反应式如下:精制食盐水在电解槽的阳极室进行电解产生氯气:NaCL-e→Na++1/2CL2↑在电解阴极室,水被电解产生氢气:H2O+e→OH-+1/2H2 ↑之所以称为离子膜法,主要是因为电解槽使用的是离子交换膜,该膜有特殊的选择透过性。
例如,阳离子交换膜只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过,即只允许H+、Na+通过,而Cl-、OH-和两极产物H2和Cl2无法通过,因而起到了防止阳极产物Cl2和阴极产物H2相混合而可能导致爆炸的危险,还起到了避免Cl2和阴极另一产物NaOH反应而生成NaClO影响烧碱纯度的作用。
1.2 离子膜法食盐电解的主要生产流程如图1,精制的饱和食盐水进入阳极室;纯水（加入一定量的NaOH溶液）加入阴极室,通电后H2O在阴极表面放电生成H2,Na+则穿过离子膜由阳极室进入阴极室,此时阴极室导入的阴极液中含有NaOH;Cl-则在阳极表面放电生成Cl2。
离子膜法烧碱生产安全技术规定HAB004—20022002—05—10发布2002—10—01实施1 主题内容与使用范围1．1 本规定规定了离子膜法烧碱生产过程中物料的安全使用要求、生产安全技术规定、机电设备的安全技术规定、检修的特殊安全要求、劳动保护和劳动环境的安全规定以及消防和现场急救。
1．2 本规定提出的内容仅限于离子膜法工艺装置中共性的安全生产要求，对不同离子膜法工艺装置的各种特殊规定，仍应按相应的规定执行。
新建、扩建、改建以及技术改造的离子膜法烧碱建设项目的安全卫生要求，应同时符合《化工企业安全卫生设计规定》。
2 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。
本标准出版时，所示版本均为有效。
所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
HG20571-95《化工企业安全卫生设计规定》SH3047《石油化工企业职业安全卫生设计规范》GBJ16-87（2001年版）《建筑设计防火规范》HGJ-28-90《化工企业静电接地设计规程》GB50058-92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》HG23011-1999《厂区动火作业安全规程》GB11984-89《氯气安全规程》3 物料的安全使用要求3．1 化盐用水、卤水（井盐）、原盐必须定期或者按批次进行铵含量分析，以确保电解用的盐水中铵含量符合要求。
3．2 辅助材料中的纯碱、亚硫酸钠和氯化钡、α-纤维素，分属有害品或毒害品；烧碱、盐酸、硫酸等属强腐蚀剂，应定点储存，做好标识。
储运系统设计应符合《石油化工企业职业安全卫生设计规范》，储罐周围应设围堰，并用防渗防腐材料铺砌，同时建立相应的管理制度。
4 生产安全技术规定4．1 主要安全指标*4．1．1 入槽盐水NaCl290～310g/L无机铵≤1mg／L总铵≤4mg／LCa2++Mg2+≤0.02ppm（wt）4．1．2 入槽纯水电导率≤10μs／cmFe3+≤0.1ppm（wt）4．1．3 高纯盐酸HCl≥30％（wt）游离氯≤5ppm（wt）Ca2++Mg2+≤0.3ppm（wt）Fe3+≤10ppm（Wt）4．1．4 氯气单槽氯中含氢≤1％（vol）总管氯中含氢≤0.2％（vol）总管氯气浓度≥95％（vol）4．1．5 氢气总管氢气浓度≥98％（vol）*主要安全指标允许采用不同槽型、不同离子交换膜所规定的相应指标。
离子膜烧碱工程设备防腐蚀方案审批：审核：编制：二○一七年十二月三十一日目录目录 (1)一、编制说明 (2)一、编制说明 (2)二、编制依据 (2)三、工程概况 (2)四、施工流程及准备 (4)五、施工工艺 (5)六、防腐层检查 (7)七、卫生、安全和环境保护 (7)八、劳动力组织及机具计划 (7)九、安全技术措施 (8)十、质量保证措施 (8)一、编制说明本施工方案为离子膜烧碱工程之设备防腐蚀方案，用于安装现场施工指导及要求；具体防腐蚀技术要求及材料选用是结合其他类似工程施工经验选用。
二、编制依据1.《涂装前钢材表面预处理规范》SY/T0407-972.《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB8923-883.《工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范》HGJ229-914.设计院设计施工图纸三、工程概况1、本项目设备防腐蚀共计：七台；池体防腐蚀共计：五台；具体规格如下：表12、防腐基本形式：a、设备防腐蚀：内表面JDF-H环氧玻璃鳞片，采用刷涂及喷涂相结合方式；涂装采用二底三面，涂层达300um；外表面使用氯磺化聚乙烯漆二底两面；b、钢结构防腐蚀：表面JDF-H环氧玻璃鳞片，采用刷涂及喷涂相结合方式；涂装采用二底三面，涂层达300um；c、池体防腐蚀：内表面JDF-H环氧玻璃鳞片胶泥，采用刮涂及刷涂相结合方式；涂装采用环氧玻璃鳞片底层二道，环氧玻璃鳞片胶泥二道，环氧玻璃鳞片罩面二道，涂层达2mm；d、除锈等级：Sa2.5级；3、根据现场的实际情况现针对道尔澄清桶内表面防腐蚀做着重描述：3.1澄清桶具备施工的条件：a、该设备内件施工已结束，焊缝表在应平整、无气孔、夹渣及焊瘤，焊缝高度不得≥2mm，要彻底清除飞溅物，焊缝需打磨至圆滑过渡，经监理机构验收具备防腐蚀施工条件；b、设备转角及锐角部位应保证焊接要求，焊缝应细致打磨成钝角，形成圆滑过渡，不得有毛刺和棱角；c、各种须在防腐蚀施工完毕及交叉施工的构件已完成预安装工作，以减少已完成防腐蚀的构件尺寸不匹配而造成的二次切割，损害防腐蚀层的整体性能；d、该设备为动设备，防腐蚀施工前应完成静平衡及动平衡试验，且应有相应试验报告；e、本体已完成强度试验或气密性试验；3.2澄清桶施工工艺：a、澄清桶内壁溢流孔及以下300mm位置全部进行涂装,采用刮涂及刷涂相结合方式；其中：环氧玻璃鳞片底层二道，环氧玻璃鳞片胶泥二道，环氧玻璃鳞片罩面二道，涂层达2mm；b、该位置以下部位进行JDF-H环氧玻璃钢鳞片，采用刷涂及喷涂相结合方式；涂装采用二底三面，涂层达300um；c、外表面使用氯磺化聚乙烯漆二底两面；d、该设备部分内件已安装焊接就位，部分构件无法拆除且位置狭小，无法进行防腐蚀工作，须与业方及监督沟通后共同协商处理；四、施工流程及准备4.1施工程序流程图a、设备防腐蚀施工程序b、池体防腐蚀施工程序检查检查4.2施工准备a、防腐施工机具齐备，性能安全可靠，满足工艺要求。
离子膜烧碱工艺的工艺流程电解流程由二次盐水精制工序送来的精制盐水，通过盐水高位槽，进入电解槽的阳极液进料总管。
其流量由每个电解槽的自调阀来控制，以保证阳极液的浓度达到规定值。
进槽值由送入每台电解槽的直流电流进行串级控制。
浓度31%的高纯盐酸用来中和从阴极室通过离子膜渗透到阳极室的OH-离子，盐酸经过自动调节与阳极液一起送入阳极室。
精制盐水在阳极室中进行电解，产生氯气，同时NaCL浓度降低。
电解槽进、出口之间的NaCL分解率为约50%。
每个阳极室都有两个挠性软管，一个连接进料总管，另一个连接出料总管。
电解后产生的氯气和淡盐水混合物通过软管汇集排入阳极液总管，并在总管中进行气体和液体分离。
氯气在氯气总管中进行汇集后送入淡盐水储槽顶部。
在此，氯气中的水分被分离并滴落，然后氯气被送往界外。
氯气压力由自调阀控制。
淡盐水送入淡盐水储槽底部，然后用淡盐水循环泵一部分经液位自调控制送往脱氯工序；另一部分送往电解槽，进槽淡盐水流量由自动控制。
阴极液在阴极室电解产生氢气和烧碱，碱液进入阴极液循环槽，通过阴极液循环泵一部分经阴极液冷却器进入碱高位槽后，进入电槽，这部分电解液进槽前加纯水稀释，纯水量自调由直流电和碱串级控制；另一部分电解液经液位自调控制送入碱冷却器冷却至约45℃后送往碱储槽，然后送往罐区。
氢气在阴极液出口总管中分离，并在氢气主管线中进行汇集后，送到碱液循环槽顶部。
氢气中的水分被分离并滴落，然后氢气送往界外。
氢气压力由自调阀控制，与氯气压力串级控制，使氢气和氯气之间压差保持在设定范围内（5KPa）。
4.淡盐水脱氯工序电解槽出来的淡盐水和氯氢处理来的氯水混合后，用31%的高纯盐酸将PH值调节到约1.5，送入脱氯塔的顶部。
脱氯塔的压力为-70～75Kpa，由真空泵进行控制。
脱氯塔出口处游离氯降低到50mg/L，脱出的氯气汇入氯气总管，也可送入废气吸收塔。
脱氯后的淡盐水先用NaOH把PH调到9～11，再将亚硫酸钠储槽中配制的浓度为10wt%的亚硫酸钠溶液用亚硫酸钠泵加入到淡盐水管道中，以彻底除去残余的游离氯。
氯碱化工设备防腐蚀管理措施摘要: 本文分析了氯碱化工设备防腐工作的重要性、腐蚀因素以及防腐蚀管理的分类，剖析了防腐工作的重点以及安装施工阶段的防腐蚀控制，着重对安装阶段的重要问题及重要控制点进行了分析与论述，完善了防腐蚀管理的薄弱环节。
关键词: 氯碱化工；化工设备引言氯碱化工装置生产具有易燃、易爆、易泄漏,有大量腐蚀性介质等特点, 要做到杜绝污染, 保证安全生产, 提高企业效益, 与其配套设备性能的优良及设备材质耐腐蚀性能有密切关系。
因材质选择使用不当造成设备严重腐蚀而停产检修,即造成人力、物力、财力的浪费消耗,同时污染了周围环境,对装置安全稳定运行提出了更高的要求，这样的例子数不胜数。
一、氯碱化工行业简介通过电解饱和盐水的方式，完成烧碱制取、氢气制取、氯气制取的工业为氯碱化工，其广泛应用于各个行业之中，如石油化工、冶金、纺织等公共事业，对各个行业的发展有着深远影响。
通常情况下，生产的工艺手法可以分为离子交换法和隔膜法。
二、影响氯碱化工设备防腐主要因素1.氯碱化工设备防腐取决于材质选用。
容器的选材应考虑介质的腐蚀性及容器的结构类型、容器内的压力、温度及材料的加工性能、投资成本等。
有些容器内介质的腐蚀性极强, 没有相对合适的金属材料可用, 或者耐腐蚀的金属材料价格昂贵。
在这种情况下, 一般采用碳钢壳体、耐腐蚀金属或非金属衬里来解决腐蚀问题。
外层的高强度碳钢壳体承受内压引起的应力, 壳体内的衬层达到防腐的目的。
究竟采用哪种衬里, 则需要根据介质特性、工作压力、工作温度、容器内径和容积大小等情况而定。
例如温度和压力较高的场合可用不锈钢衬层, 但施工困难, 成本较高;温度和压力不高的场合用非金属材料衬里效果较好。
常用作衬里的材料有TA2、不锈钢、橡胶、玻璃钢、聚四氟乙烯、瓷砖、搪玻璃等。
而合理的施工方法以及衬里前的设备表面处理是保证防腐蚀效果的重要环节。
2.氯碱化工设备耐腐蚀取决于合理设计结构。
容器设计的结构不合理常引起局部应力集中,形成缝隙和局部物料的滞留, 这些情况会导致容器的局部应力和热应力降低, 造成局部腐蚀, 如缝隙腐蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀等, 因此设计时要使零部件的外形简单、完整, 封头及接管与筒体的焊接最好采用双面对接焊的方式, 且截面要采用圆滑过渡, 以减少尖角、沟槽、缝隙, 容器的底部设计成锥形, 容器的排料接管安装在最低位置, 可以比较彻底地排出物料。
一、工程概况1.1为保证防腐施工质量和满足施工进度要求，针对管道防腐特编制此专项方案，用于指导离子膜烧碱装置工艺管道和钢梯及管支架等防腐施工。
1.2 设计简介与施工条件1.2.1 XXXX离子膜烧碱装置项目60万吨/年离子膜烧碱工程。
二、编制依据1.XXXX设计院详细工程设计工艺表格防腐设计；2.《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》GB50236-2011；3.《化工设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范》HG/T20229-2017；4.《涂膜附着力测定法》GB/T1720-1979；5.《涂装前钢材表面处理规范》SY/T0407—2012；6.《石油化工建设工程施工安全技术标准》GB50484-2019；7.《工业设备及管道防腐蚀工程施工规范》GB50726-20118.《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB8923－20119.《涂覆涂料前钢材表面处理表面处理方法》GB18839.1－200210.《涂覆涂料前钢材表面处理方法磨料喷射清理》GB18839.2－200211.《涂覆涂料前钢材表面处理方法手工和动力工具清理》GB18839.3－2002三、工艺管道防腐施工程序<一> 工艺管道防腐流程施工准备→材料验收、检验→喷砂除锈→进行预涂、试涂→刷（喷）防腐底漆→涂层厚度检测→刷中间漆→涂层厚度检测→刷面漆→涂层厚度检查→焊缝除锈刷漆→管道支架除锈、刷漆→交工验收<二> 施工前的准备(1)设计及其相关技术文件齐全，施工图纸已经会审。
(2) 施工组织设计已经批准，技术和安全交底已完成。
(3)施工人员已进行安全教育和技术培训，且经考核合格。
(4)材料、机具、检测仪器、施工设施及场地已齐备。
(5)防护设施安全可靠，施工用水、电、气能满足连续施工的需要。
(6)已制定相应的安全应急预案。
(7)防腐涂料选用业主批准的生产厂家进行采购，施工前应对涂料型号、名称、颜色进行核对，符合设计规范后方能施工。
离子膜烧碱车间安全技术规程（草稿）本规程适用于离子膜烧碱车间各生产岗位物料的安全使用要求、生产安全技术规定，机电设备的安全技术规定、检修的特殊安全要求，劳动保护和劳动环境的安全规定以及消防和现场急救。
一.一次盐水岗位生产安全规程1.1物料的安全使用要求1.1.1. 化盐用水、卤水、原盐必须定期或按批次进行铵含量(包括无机氨和总铵)分析，以确保电解用盐水铵含量符合要求。
1.1.2. 辅助材料中的纯碱和氯化钡，分属有毒品、毒害品；烧碱、盐酸等属强腐蚀剂，应定点储存，做好标识，储罐周围设围堰，并用防渗防腐材料铺砌；氯化钡严格执行“五双管理”制度。
1.1.3原盐仓库堆码要留人行通道。
1.2生产安全技术规定1.2.1. 主要安全指标1.2.1.1. 总铵含量≤4ppm，无机铵≤2.5ppm1.2.1.2. NaCl300～310g/l1.2.1.3. SO42-≤5g/l1.2.1.4. Fe2+＋Fe3+≤1ppm1.2.1.5. Ca2+＋Mg2+≤5ppm1.2.1.6. 游离氯：未检出1.2.1.7. SS≤1ppm1.2.1.8. 过碱量NaOH0.1——0.25g/l1.2.1.5. 过碱量Na2CO6.4——0.6g/l1.2.2. 生产中的安全要求1.2.2.1. 操作人员必须遵守公司的、车间的巡检制度，交接班制度，离子膜烧碱车间管理办法，化盐、精致岗位操作法。
1.2.2.2.下盐工取盐必须按次从顶部向下取盐, 要防止盐堆塌方，严禁采取打洞等违规操作。
1.2.2.3. 上盐时要注意斗式提升机的操作，特别谨防斗式提升机堵塞及上料过快。
1.2.2.4. 凯膜过滤器要保证在规定压力下运行，停车时必须用水（纯水）保养。
1.2.2.5. 每天定时检查加压溶气罐和气水混合器两个压力容器的运行情况及完好情况。
1.2.2.6. 往高位槽送料，一定注意高位槽液位，防止从排空管跑料，发生事故。
1.2.2.7. 定时观察凯膜清液层，观察是否有漏点。
离子膜法烧碱生产安全技术规定1、氢氧化钠是什么？NaOH固体溶于水放热；又称烧碱、火碱、苛性钠，是常见的、重要的强碱，英文名称sodiun hydroxide（别名Caustic soda）。
________________________________________________________________________化学式NaOH分子量40.01。
CASRN: 1310-73-2 。
EINECS 登录号215-185-5。
密度2.130克/厘米3，熔点318.4℃，水溶性SOLUBLE，沸点1390℃，Kb=3.0，pKb= -0.48。
钠（Na）元素在元素周期表中为第11号元素，位于元素周期表第℃A族（第℃主族）第3周期，属于碱金属族（该族元素均呈强碱性，氢（H）元素除外）。
其核外电子排布为2、8、1（1s2，2s2，2p6，3s1），最外层3s1电子为其价电子，Na元素很容易失去3s1电子而形成正一价的钠离子（Na+），故呈强金属性。
Na元素与水反应（与水反应时，应用烧杯并在烧杯上加盖玻璃片，反应时钠块浮在水面上，熔呈球状，游于水面，有“丝丝”的响声，并有生成物飞溅），生成强碱性NaOH 溶液，并放出氢气。
固体NaOH中OH以O-H共价键结合，Na与OH以强离子键结合，溶于水其解离度近乎100%，故其水溶液呈强碱性，可使无色的酚酞试液变成红色，或使PH试纸变蓝等。
纯的无水氢氧化钠为白色半透明，结晶状固体。
氢氧化钠极易溶于水，溶解度随温度的升高而增大，溶解时能放出大量的热，288K时其饱和溶液浓度可达26.4mol/L。
它的水溶液有涩味和滑腻感，溶液呈强碱性，具备碱的一切通性。
市售烧碱有固态和液态两种：纯固体烧碱呈白色，有块状、片状、棒状、粒状，质脆；纯液体烧碱为无色透明液体。
氢氧化钠还易溶于乙醇、甘油；但不溶于乙醚、丙酮、液氨。
对纤维、皮肤、玻璃、陶瓷等有腐蚀作用，溶解或浓溶液稀释时会放出热量；与无机酸发生中和反应也能产生大量热，生成相应的盐类；与金属铝和锌、非金属硼和硅等反应放出氢；与氯、溴、碘等卤素发生歧化反应。
氯碱工业的腐蚀与防护材料的腐蚀遍及国民经济各个部门，由于腐蚀而导致的损失是现代工业中主要的破坏因素，据统计，全球每年因腐蚀造成的经济损失约7000亿美元，占各国国民生产总值的2%-4%；中国1997年统计，因腐蚀造成的经济损失达2800亿人民币，约占国民经济的4%，在化工、石油、轻工等行业，约60%的装备的失效与腐蚀有关。
腐蚀不可避免，但可充分利用现有的防腐蚀技术和手段，控制和减缓腐蚀。
金属的腐蚀是指金属与周围介质发生化学或电化学作用而产生的破坏现象。
自然界中多数金属以矿石形式存在，即金属化合物的形式存在。
而腐蚀则是一种金属回复到自然状态的过程。
例如，铁在自然界中大多数为赤铁矿(主要成分Fe2O3)，而铁的腐蚀产物铁锈的主要成分也是Fe2O3，可见铁的腐蚀过程正是恢复到它的自然状态矿石的过程。
腐蚀的本质就是单质金属在一定环境中经过反应自发的回复到化合物状态。
腐蚀的机理比较复杂，涉及的范围广泛。
按腐蚀机理可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类，按腐蚀环境可分为大气腐蚀、水和蒸汽腐蚀、化学介质(酸、碱、盐)腐蚀等，按腐蚀形式可分为全面腐蚀和局部腐蚀两大类。
全面腐蚀可以预测和及时防止，危害性较小；但对于局部腐蚀而言，目前预测和防止存在困难，以至腐蚀破坏事故往往在没有明显预兆迹象下突然发生，危害性相当大。
同时，在腐蚀破坏的事例中，局部腐蚀所占的比例比全面腐蚀要大得多。
局部腐蚀有以下几种主要形式：电偶腐蚀、缝隙腐蚀、孔蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、冲刷腐蚀等。
1 盐水溶液的腐蚀特点1.1 对碳钢的腐蚀碳钢在中性或偏碱性盐水溶液中的腐蚀是腐蚀电池的电极反应的结果。
碳钢在饱和食盐水中会产生可溶性化合物，因而使腐蚀加快，即阳极反应使金属铁变成Fe2+，进入盐水溶液，而阴极反应为4e+2H2O+O2→40H-。
对含氧的饱和盐水来说，在弯月的液面处腐蚀，由于富氧，在阴极反应而生成OH-，在盐水靠近液面的液相部分，由于缺氧，使金属铁溶解生成Fe2+，生成氢氧化亚铁沉淀，又进一步氧化成Fe2+，这样就生成了铁锈。
【设备与防腐】离子膜法烧碱装置中设备、管道的防腐蚀措施张联合3(中国石化齐鲁股份有限公司氯碱厂,山东淄博255411) [关键词]离子膜法烧碱;设备;管道;泄漏;防腐蚀[摘 要]叙述了在5万t/a离子膜法烧碱装置运行过程中设备、管道的腐蚀和泄漏情况,并介绍了针对设备、管道防腐蚀、防泄漏进行的研究、采取的措施和取得的效果。
[中图分类号]TQ114.15 [文献标识码]B [文章编号]1008-133X(2007)S-0089-04 中国石化齐鲁股份有限公司氯碱厂(以下简称“齐鲁氯碱厂”)5万t/a离子膜法烧碱装置引进意大利迪诺拉公司的38DD350型复极离子膜电解槽,于1999年11月30日投料生产,其介质大部分是高温强酸、强碱和盐水。
在装置的生产运行中,设备、管道腐蚀严重,泄漏频繁,造成装置多次停车,影响了装置的稳定运行。
在离子膜法烧碱生产系统中,由于介质的强腐蚀性和杂散电流的存在,要求材料必须具有稳定的化学性能和良好的电化学性能,保证设备、管线具有优良的抗腐蚀能力。
一般非金属在介质中不发生电化学腐蚀,其腐蚀是由物理作用或化学反应形成的,表现形式为在介质作用下前后的质量差和力学性能的变化。
针对这些情况,齐鲁氯碱厂采取了一系列措施,做了许多研究工作,同时积极应用新材料、新技术。
下面介绍齐鲁氯碱厂在5万t/a离子膜法烧碱生产装置的设备、管道防腐蚀方面所做的一些工作。
1 设备腐蚀问题及解决措施1.1 阳极气液分离器阳极气液分离器筒体及内件材质为CPVC加FRP,为卧式容器,内件是38个垂直排列的气液分离管,其作用是对从电解槽出来的89℃、NaCl质量浓度为220g/L的淡盐水和氯气进行气液分离。
1999年11月投用后,到2002年6月,出现的主要问题是内壁和内件腐蚀,筒体CPVC耐腐蚀层壁厚从5mm减至2mm,管子和焊缝同样严重腐蚀,甚至断裂(如图1),内壁呈淡黄色,变脆,强度下降,约有1/4的管子从根部断裂,造成电解槽阳极气液分离不好,分离器泄漏,导致单台电解槽除槽检修。
图1 阳极气液分离器内部腐蚀情况CPVC是PVC的氯化产物,耐腐蚀性好,耐高温。
为了延长寿命,增加强度,齐鲁氯碱厂采用厚度8mm、氯质量分数大于68%的CPVC材料制作了新的阳极气液分离器,在各进料管内径不变的情况下加大管的壁厚,同时加厚气相出料管壁。
针对气液分离效果差的情况,经理论计算,将阳极气液分离器的内径由590mm增大至690mm,体积相应增大到1.81m3。
2004年6月安装并投入运行后,在满负荷12.1kA的电流下运行近12个月,效果良好。
1.2 氯酸盐分解槽氯酸盐分解槽是用机械缠绕制作的玻璃钢槽,内径为3200mm,高为4700mm,立式,容积为98增 刊2007年6月 氯碱工业Chlor-Alkali Indust ry SupplementJ un.,20073[作者简介]张联合(1968-),男,高级工程师,1990年7月毕业于西北大学化工系化工机械与设备专业,同年分配到中国石化齐鲁股份公司氯碱厂,一直在车间从事设备管理工作。
现任齐鲁石化股份公司氯碱厂烧碱车间副主任。
[收稿日期]2005-06-2434.5m 3,设计压力为-0.005M Pa (表压),设计温度为95℃,介质中NaCl 的质量浓度为205g/L 、NaClO 3的质量浓度为1.1g/L 、p H 值为1.5。
制作该玻璃钢槽的树脂为197#乙烯基树脂,该槽投入运行1年后,槽底、槽壁和接管等多处渗漏,打开人孔从槽内修补过几次,但效果不理想,每次修完不久,又开始渗漏。
经过3年的使用,发现槽内壁耐蚀层树脂溶解、脱层,槽体强度减弱。
为防止槽体裂开,用玻璃钢从槽外壁做了加强。
图2为氯酸盐分解槽外壁的腐蚀泄漏和加固情况。
图2 氯酸盐分解槽腐蚀加固情况氯酸盐分解槽出现大量漏点后,对生产造成很大影响,修理费用高,所以决定更新该槽。
最初,想选择DERA KAN E -470树脂制作新槽。
DERA 2KAN E 环氧乙烯基酯树脂是由环氧树脂与甲基丙烯酸反应,再将生成物溶于苯乙烯单体中制成的,具有优越的抗氧化性能和抗溶剂性能,耐高温、力学强度高,具有不饱和聚酯树脂的快速固化和容易操作等优点,在齐鲁氯碱厂应用较多。
经过核算,用DE 2RA KAN E -470树脂制作该槽需20万元,价格较高,使用时间短,不便于现场施工,还存在一定的老化问题。
于是放弃DERA KAN E -470树脂,考虑选用钛材。
金属钛的相对密度为4.51,比钢材轻。
钛具有极大的可钝性,在许多活性介质中极具耐腐蚀性,对氧化性介质特别是含氯、氯化物、氯酸盐等介质的耐蚀性极佳。
齐鲁氯碱厂做了一个试验,主要考察钛材在氯酸盐分解槽实际工况下的耐腐蚀情况。
2003年8月初,在分解槽R -1101里放置了1个钛螺栓,试验前测量了样品的直径和质量,经过9个月的试验,2004年5月装置停车时取出了试样,经过测量(试验结果见表1),样品的直径和质量几乎没有变化,肉眼看不出明显的腐蚀,说明该样品在氯酸盐分解槽中耐腐蚀性较好。
于是,齐鲁氯碱厂决定用钛材制作氯酸盐分解槽,重新设计了图纸,选用TA2板材,厚度δ为5mm 。
工业纯钛TA2是制造防腐设备的主要材料,抗腐蚀性强,力学性能、力学指标适中,有良好的制造工艺性能,且价格较便宜。
新槽分2段制作,于2004年8月装置大检修时现场组对安装完毕。
为避免钛的缝隙腐蚀,在设计上尽量减少缝隙,用焊接结构代替可拆卸连接,制作上提高了质量;为了减少热量损失,对设备进行了保温。
表1 钛螺栓试验情况钛螺栓直径/mm质量/g试验前16.2772.526试验后16.2572.501 新氯酸盐分解槽于2004年9月底投用,无泄漏,运行正常,各参数均在规定范围内,氯酸盐的分解效果很好,彻底消除了生产隐患。
2005年6月10日测该槽厚度,从槽壁不同位置共选取了5个点,厚度基本上都在50-0.02mm (原壁厚为5mm ),基本无变化。
从测厚结果看出,经过9个月的使用,钛氯酸盐分解槽的实际腐蚀速度很慢,分解槽的使用寿命延长了,且日常不用维护,既可完全满足生产要求,又节约了维护费用。
1.3 二次盐水的钢衬胶设备经过几年的使用,钢衬胶设备的橡胶衬里有老化和熔化情况,设备腐蚀泄漏。
如果用橡胶重新修补,所用时间较长,生产也不允许。
经过试验研究,成功地运用玻璃钢或环氧树脂修补橡胶衬里,这种方法可使设备在较短的时间内修复投用。
先用砂轮打磨衬胶破损处,清掉老化衬里,再用丙酮清洗2～3次,对于厚度较薄的衬里,用3301#不饱和聚酯树脂涂刷几遍,固化2～3h 即可投用,但这种方法的涂层较脆,无韧性,与橡胶易脱层;对厚度较大的橡胶衬里,则用环氧树脂修补,这种涂层韧性好,与橡胶、罐体结合牢靠,不易脱层,但固化时间长(12～24h )。
2 管道腐蚀问题及解决措施2.1 氯气总管原氯气总管是用197#乙烯基树脂制作的玻璃钢管,介质是89℃的湿氯气,压力为-8～-5kPa (表压)。
玻璃钢(FRP )是一种增强塑料,以玻璃纤维为骨架,以合成树脂为粘接剂,经过一定的工艺制成的复合材料,其相对密度为1.6～1.9,稍大于硬PVC ,其耐温和冲击性能均优于硬PVC 。
它质量轻、强度高、耐腐蚀、耐热,绝缘和工艺性能优良。
使用2年后,漏点较多。
消漏多次,效果不好,最后在整个管线外面缠绕了5mm 厚的玻璃钢。
1年后,9设备与防腐 氯碱工业 2007年又频繁出现泄漏,管内壁树脂腐蚀掉剩余的玻璃丝布,形成较大阻力,且随氯气的流动摆动(如图3),造成氯气流动不畅,总管压力波动,电解槽阳极室呈正压状态,缩短了离子膜的寿命。
离子膜电解槽阳极室生成的89℃高温湿氯气带有大量的水蒸气,氯气水解生成腐蚀性很强的盐酸和氧化性很强的次氯酸,次氯酸又可释放出新生态氧。
这些介质的化学性质非常活泼,除了金属钛材,大部分金属材料和非金属材料在这种环境下均不耐腐蚀。
金属钛耐用可靠,但其价格昂贵,1t 钛设备造价为30万～50万元。
由于现场施工空间小,难以保证焊接质量,且一次投资太大,因此经过多次技术交流和试验,决定采用DERA KAN E -470-300型树脂制作氯气总管。
湿热氯气会与制品含树脂量高的内层表面起反应,形成一层坚硬的氯化树脂产物。
这层产物的密度或硬度越大,氯化穿透的速度就越慢,从而起到减缓腐蚀的作用。
2004年7月装置大检修期间,齐鲁氯碱厂更换了氯气总管,使用至今已12个月,未见明显腐蚀。
图3 氯气总管腐蚀和加固情况2.2 电解槽阴极和阳极集液管从2002年上半年开始,集液管出现接管的管口焊缝频繁泄漏,并腐蚀集液管外层加固的玻璃钢(如图4)。
集液管泄漏造成单台电解槽非计划除槽检修。
据不完全统计,从2002年下半年至今,电解槽阴阳极集液管严重泄漏造成的单台电解槽非计划除槽检修有8次。
截止2004年4月,从意大利迪诺拉公司进口的集液管全部泄漏,已有13台严重泄漏的被更换,另外7台在2004年大检修时进行了更换。
非金属材料电导率一般很小,与电解质溶液接触时不会形成原电池,因而不会形成电化学腐蚀。
但由于阳极液(NaCl 溶液)的电阻率比阴极液的电阻率高50%左右,当阴极集液管泄漏时,漏出的阴极电解液流至地面会形成对地电流,在漏点处起电火花,此处的焊缝会很快灼烧、变黑、变脆,导致更大的泄漏。
这时,泄漏点往往难以堵住,只有除槽处理。
迪诺拉公司生产的DD350阴极集液管主要材质是聚丙烯加FRP (树脂牌号:D ERA KAN E 411),阳极集液管的主要材质是CPVC 加FRP (树脂牌号:D ERA KAN E 411)。
进口集液管泄漏后,齐鲁氯碱厂先尝试制作了镍材集液管,在外部缠绕玻璃钢绝缘,经和江阴迪诺拉公司技术交流,外商不同意在38DD350型离子膜电解槽上使用金属集液管。
后由浙江某防腐公司制作钢内外喷PO 的集液管,安装送电后,电解槽循环液发黑,运行一天后停止使用。
经分析,是因为衬里有缺陷,酸性盐水和碳钢起反应所致。
最后,经与相关单位进行技术交流,决定采用CPVC 材料制作阴极和阳极集液管。
从热稳定性、焊接工艺上比较,CPVC 的性能好于PP ,所以阴极和阳极集液管均采用CPVC 材质。
考虑到材料的腐蚀余度、热稳定性和支撑强度,集液管主体管材选用D N 200、P N 1.6规格,壁厚为14mm ,其余管材均增加壁厚,筒体上D N 50的接管壁厚为5mm 。
集液管封头、弯头、法兰和38个D g 40接管全部采用CPVC 材料一次注塑成型,壁厚由5mm 增强为10mm ,减少连接接缝,降低泄漏率。
为保证焊缝可靠连接,所有连接管口承插黏结后,再用塑料焊补强接缝。
新集液管不需要玻璃钢加强,既美观又便于查找漏点和修复。
