文档介绍：3
6 小氮肥第 36卷第 8期 2008年 8月
变换换热器的腐蚀与防止
穆中荆三伟
(湖北武汉兴中化工应用技术研究所 430040) (山西丰喜肥业集团临猗分公司 044100)
+ - - -
钢管似被置于含有 H , OH , HCO3 , HS
0 前言离子的电解质溶液中,钢管中的铁作为阳极,与之
长期以来,不少企业一直为变换热交换器的紧密接触的杂质(石墨或渗碳体)作为阴极形成
腐蚀问题所困扰。经过多年的努力,这一问题在了类似“伏打”电池的原电池,使电化学作用不能
0. 83 MPa变换(以下称为低压变换)的装置中渐已进行。反应式为:
2 +
得到解决。然而对于 2. 0 MPa以上较高压力的变阳极(铁) Fe - 2e = Fe
2 + -
换装置,换热器的腐蚀问题不仅依然存在,而且十 Fe + 2OH = Fe (OH2 )
+
分严重。近年来就此做了一些工作,设计了新结阴极(杂质) 2H + 2e = H2 ↑
构换热器,在山西丰喜集团临猗分公司 150 kt/a, 在水膜酸性较弱时,阴极上亦可由溶解于水
2. 1 MPa变换装置中应用,取得了满意的效果。膜中的氧得到电子,即:
-
2002年 10月笔者应邀前往山西丰喜集团临 O2 + 2H2 O + 4e = 4OH
猗分公司对其 2. 1 MPa变换换热器的腐蚀问题进以上反应的结果是消耗阳极铁,最终生成氢
行调研并制定解决方案。通过现场实地观察及对氧化物和铁盐,于是钢管很快被腐蚀穿孔。
腐蚀产物进行分析鉴定后发现,该换热器的腐蚀由此可知,只要避开形成电池的条件,就可以
表象及腐蚀产物的性状、化学组成与低压力变换避免钢管的腐蚀。而形成电池的必要条件是水的
换热器的状况相同,而且程度更严重。为了抓住存在。因此,设法使进入换热器的气体处于无液
问题的实质以制定出有效可行的技术方案,应首态水存在的干燥状态(混合气温度高于露点温度
先明确换热器的腐蚀性质以找出防止腐蚀的技术 20 ℃以上)是防止热交换器腐蚀的技术关键。
关键。此外,方案制定还应借鉴低压力变换换热以上论点,在低压力变换热交换器的防腐蚀
器防腐蚀的一些成功经验。实践中得到了充分的体现和验证。
1 变换换热器的腐蚀和防腐蚀 2 低压变换换热器防腐方案
笔者曾长期关注过热交换器的腐蚀问题,通 2. 1 预腐蚀器方案
过对多台换热器进行解剖观察和对其腐蚀产物的在换热器前的气水分离器中设置钢环填料
组成进行分析研究后,发现换热器主要为电化学层,使气体经气水分离后,再通过钢环填料,然后
腐蚀。进入换热器。目的是使气体中的腐蚀性组分先腐
其腐蚀过程如下:当进入换热器的混和气中蚀钢环,从而保护换热器。此方案在小氮肥企业
含有水分时,首先在换热钢管上形成水膜,并电解采用比较普遍。这一方案从原理上看就是错误
+ -
得到 H 和 OH 离子,气体中的 CO2 和 H2 S等酸的,实践上也必然是失败的。气体中的腐蚀性组
+
性物质溶解于水,使 H 浓度增加。分(CO2 , H2 S及 O2 等)通过钢环后并不可能消耗
+ -
CO2 + H2 O H2 CO3 H + HCO3 殆尽,而造成腐蚀的必要条件水依然存在,因此不