尿素合成塔腐蝕及應(yīng)對措施探究

安軍 王富德 毛曉升（青海鹽湖工業(yè)股份有限公司，青海格爾木816099）

尿素合成塔腐蝕及應(yīng)對措施探究

安軍 王富德 毛曉升（青海鹽湖工業(yè)股份有限公司，青海格爾木816099）

尿素合成塔是一種尿素合成裝置，通常需要在高壓及高溫的條件下生產(chǎn)，在實際的尿素生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生一定的腐蝕情況，這對尿素合成塔設(shè)備的損害較大，不利于尿素生產(chǎn)和企業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展。本文主要對尿素合成塔腐蝕的成因進行分析，并就青海鹽湖工業(yè)股份有限公司（以下簡稱“青海鹽湖工業(yè)”）的應(yīng)對措施進行討論，以期為尿素合成塔的防腐蝕措施提供有益的思路和借鑒。

尿素生產(chǎn)；尿素合成塔；腐蝕成因；應(yīng)對措施

尿素是一種化學(xué)氮肥，通常是由氨氣及二氧化碳在高溫及高壓的條件下合成的。而尿素合成塔作為一種尿素的合成裝置，其運行狀況對尿素的安全、長效生產(chǎn)會產(chǎn)生比較大的影響。當(dāng)尿素合成塔腐蝕情況嚴(yán)重時，有可能造成裝置的泄露，嚴(yán)重情況下可能導(dǎo)致尿素的停產(chǎn)甚至員工傷亡情況，為企業(yè)帶來損失，也會影響員工的人身安全。因此，有效的防腐蝕措施，是尿素安全生產(chǎn)的必要條件。

1 尿素合成塔腐蝕狀況的成因

1.1 工藝介質(zhì)影響下的合成塔腐蝕情況

在高溫、高壓的條件下，尿素合成塔內(nèi)的氨氣（NH3）及二氧化碳（CO2）在合成尿素（CO(NH2)2）的同時，也會產(chǎn)生氨基甲胺，這種物質(zhì)受到溫度與氣壓的影響，具有高腐蝕的特性。同時，尿素生產(chǎn)過程中，也會產(chǎn)生氰酸及氰酸銨，這兩種物質(zhì)會同水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生氰酸根（O→C≡N），高還原的氰酸根，會同尿素合成塔內(nèi)部的氧化表面產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，腐蝕尿素合成塔。

1.2 溫度變化影響下的合成塔腐蝕情況

在溫度變化的影響下，化學(xué)介質(zhì)會對尿素合成塔內(nèi)部的不銹鋼表面產(chǎn)生不同程度的影響。在尿素生產(chǎn)企業(yè)中，合成塔內(nèi)部襯里材料為316L,其應(yīng)用較為廣泛，這種合成塔內(nèi)部溫度降低時，其不銹鋼表面會產(chǎn)生鈍化反應(yīng)，這時化學(xué)介質(zhì)的腐蝕會放慢；當(dāng)合成塔內(nèi)部溫度上升至190℃以上時，其內(nèi)部的氧含量會急劇下降，化學(xué)介質(zhì)的腐蝕性大幅度增強。

1.3 氧含量濃度變化影響下的合成塔腐蝕情況

對于尿素合成塔而言，其內(nèi)部的氧含量變化會在一定程度上影響設(shè)備內(nèi)部表面的抗腐蝕性。當(dāng)氧含量不足時，就不易產(chǎn)生防腐蝕效果較好的鈍化膜，在化學(xué)介質(zhì)的腐蝕下，尿素合成塔內(nèi)部的氧化膜會很快地被腐蝕掉；當(dāng)氧含量足夠時，氨氣與二氧化碳在一定條件下產(chǎn)生的氨基甲胺會加速產(chǎn)生還原反應(yīng)，改變合成塔內(nèi)部溶液的性質(zhì)，合成塔內(nèi)部的氧化反應(yīng)增強，會降低化學(xué)介質(zhì)對于合成塔設(shè)備內(nèi)部的腐蝕作用。

1.4 硫化物影響下的合成塔腐蝕情況

尿素的合成需要氨氣與二氧化碳，而二氧化碳中具有一定的硫化物含量，包括有機硫化物及無機硫化物，這些硫化物具備一定的還原性，在一定的條件下，硫化物在尿素合成塔內(nèi)部會同其他化學(xué)介質(zhì)產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)。例如，有機硫在尿素合成塔內(nèi)部，同水發(fā)生水解反應(yīng)，產(chǎn)生硫化氫與二氧化碳，即COS+H2O=H2S+CO2。硫化氫在尿素合成塔中，同水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，會加速合成塔的腐蝕效果。

2 尿素合成塔的防腐蝕措施探討

青海鹽湖工業(yè)在日常的運營生產(chǎn)過程中，通過合理的防腐蝕手段，對尿素合成塔進行腐蝕的預(yù)防產(chǎn)生了非常好的效果，綜合以上對尿素合成塔腐蝕情況產(chǎn)生原因的描述，結(jié)合實際生產(chǎn)中所常用的方法，整理防腐蝕措施如下：

（1）安排檢修隊伍，對尿素合成塔設(shè)備進行定期檢查，制定合理有效的檢查方案，尋找是否產(chǎn)生腐蝕及泄露情況，并定期檢視檢漏孔是否通暢，嚴(yán)格記錄在案。一旦發(fā)現(xiàn)腐蝕嚴(yán)重造成的設(shè)備泄露問題，則停產(chǎn)進行設(shè)備修整。設(shè)備開車運行的過程中，檢漏孔產(chǎn)生泄露情況，表明設(shè)備內(nèi)部已然發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，需要對泄露的物質(zhì)進行分析，以分析其設(shè)備的腐蝕情況。同時，對所生產(chǎn)的尿素進行檢視，當(dāng)尿素呈現(xiàn)出紅色時，則尿素合成塔內(nèi)部發(fā)生腐蝕情況，且問題嚴(yán)重，這時就需要進行及時的停車修整。

（2）當(dāng)尿素合成塔內(nèi)部溫度高于190℃時，尿素合成塔發(fā)生腐蝕的概率會大大增強，因此在日常的生產(chǎn)過程中，應(yīng)當(dāng)將尿素合成塔內(nèi)部的溫度合理控制在190℃以下，并控制壓力系統(tǒng)，使壓力低于14.8MPa。設(shè)備的開車運行過程中，可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整氨氣與二氧化碳的比例，將其限定在3.0—3.2的區(qū)間之內(nèi)，從而降低水體與二氧化碳的比例?？梢赃m當(dāng)增加設(shè)備內(nèi)部的氧含量。一般而言，尿素生產(chǎn)時，尿素合成塔中的氧含量達到0.6以上，才能夠?qū)崿F(xiàn)316L襯里材料所需要的鈍化效果[1]。

（3）嚴(yán)格按照操作流程與生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)工作，嚴(yán)格把控設(shè)備內(nèi)溫度及氣壓的變化，從而盡量避免設(shè)備腐蝕情況的出現(xiàn)，也避免因過快升溫導(dǎo)致的設(shè)備膨脹，損壞尿素合成塔。

除此之外，需要嚴(yán)格控制尿素合成塔內(nèi)的硫化物含量，確保其在安全的范圍之內(nèi)，以減少設(shè)備腐蝕的可能性。同時，盡可能縮短設(shè)備停車之后的封塔時間，將其限定在24小時之內(nèi)。

對尿素合成塔腐蝕情況的預(yù)防，需要詳盡分析其腐蝕的成因，并有針對地運用對應(yīng)的技術(shù)手段，才能從根本上解決尿素合成塔的腐蝕問題。綜合以上原因進行分析，青海鹽湖工業(yè)從產(chǎn)品原料的參數(shù)比例上，進行了合理的控制，有效地減少了尿色合成塔腐蝕情況的發(fā)生[2]。

3 結(jié)語

在尿素生產(chǎn)的過程中，需要在高溫及高壓的環(huán)境下使氨氣及二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，其生產(chǎn)設(shè)備主要依靠尿素合成塔。然而在尿素合成塔的開車運行生產(chǎn)過程中，受到化學(xué)介質(zhì)、溫度變化、含氧量變化及硫化物的含量等因素的影響，會產(chǎn)生設(shè)備內(nèi)部腐蝕情況，這就需要在生產(chǎn)開車的過程中，合理控制環(huán)境參數(shù)，并定期進行設(shè)備的檢查與修復(fù)，以此減少尿素合成塔腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。

[1] 白文斌.尿素合成塔的腐蝕及檢修[J].化工設(shè)計通訊, 2013,(03):61-64.

[2] 張生彪.尿素合成塔腐蝕及應(yīng)對措施探究[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè),2011,(19):268.