濃硝酸装置设备腐蚀与控制的论文.docVIP

浓硝酸生产过程中硝酸镁加热器设备腐蚀与控制 孙志高 杜春晓 张克全 黄林林 兰州石化公司化肥厂硝酸车间 730060 摘要：本文首先对硝酸镁加热器在浓硝酸生产中的作用及工艺流程进行了描述，然后从硝镁加热器的腐蚀状况及腐蚀原因进行了剖析，最后提出了从原料及生产控制、选材控制、工艺防腐控制和改造设备进料口等几方面的控制方法，从而解决了硝镁加热器腐蚀严重影响生产的难题。 关键词：硝酸镁加热器 腐蚀 防腐 第一节 概述 浓硝酸装置硝镁加热器共有六台，型号为: S24—0050 DN1600/DN1000 L=7105 F=260M2 重量：38.69t 材质：304L。硝镁加热器作为浓硝酸装置的关键设备之一，在生产中发挥着重要作用。将浓缩塔提馏段底部出来的稀硝酸镁溶液加热脱硝后（脱硝后的含硝量≤0.5%）输送到稀硝酸镁储槽，通过加热器蒸出的硝酸蒸汽进入浓缩塔提馏段底部，满足浓缩塔所需的热量。加热器管束因长期接触硝酸镁溶液，U形管冲刷、腐蚀严重减薄，堵管数量已达10%，严重影响换热效果，在硝镁加热器U形管检修期间，浓缩塔、漂白塔要进行降温，检修结束后又要进行升温，该过程中温度变化可能造成浓硝酸冷凝器高硅铸铁管破裂，影响酸浓度及后续工艺，因此硝镁加热器列管检修频繁是制约我装置长周期运行的重要因素之一。如果解决好硝镁加热器列管频繁检修问题，浓硝酸装置的安全长周期稳定运行将会迈出重大一步。 一、工艺流程概述 1、硝酸镁溶液制备系统 固体硝酸镁投加到硝酸镁地下槽中，加入冷凝液及加蒸汽进行加热，待硝酸镁完全融化后，用液下泵送入硝酸镁沉降槽备用。 2、稀硝酸浓缩系统 由稀硝酸装置生产的稀硝酸送到稀硝酸贮槽，稀硝酸贮槽中的稀硝酸，经过稀硝酸泵送入稀硝酸高位槽，经流量调节阀进入混合分配器；浓硝酸镁槽中的浓硝酸镁，由浓硝酸镁泵送入浓硝酸镁高位槽，经流量调节阀进入混合分配器。稀硝酸与浓硝酸镁按1：4～1：6的比例混合，在混合分配器内脱除稀硝酸中部分水分后，从浓缩塔中部进入塔内，重组分（硝酸镁）流向提馏段，通过萃取蒸馏从浓缩塔底部经硝镁加热器缓冲罐进入硝酸镁加热器，经脱硝后进入稀硝酸镁槽；轻组分（气态硝酸及少量水蒸汽）进入到精馏段，与回流的浓硝酸逆向接触浓缩，从浓缩塔顶部出来的硝酸蒸汽进入漂白塔后，与漂白塔顶流下的浓度为97.0%以上的浓硝酸逆向接触，脱除浓硝酸中的亚硝酸后进入浓硝酸冷凝器冷凝为浓硝酸。 从浓硝酸冷凝器冷凝下来的浓硝酸经气液分离器进入分配酸封，约五分之三的浓硝酸在回流酸阀的控制下，经回流酸封进入浓缩塔顶部，作为回流酸。约五分之二的浓硝酸进入漂白塔顶，在漂白塔内脱除亚硝酸后进入成品酸冷却器，温度降到10～50℃后进入浓硝酸中间槽，通过浓硝酸泵送至浓硝酸储运单元。 3、稀硝酸镁蒸发系统 稀硝酸镁槽中的硝酸镁由稀硝酸镁泵送入硝酸镁蒸发器中进行真空蒸发提浓，所得的浓硝酸镁溶液进入浓硝酸镁槽。硝酸镁加热器、硝酸镁蒸发器1.0MPa蒸汽冷凝液进入冷凝水膨胀槽中，膨胀产生的0.4MPa蒸汽除供本装置使用外，多余部分送入低压蒸汽管网。冷凝水膨胀槽中的冷凝液通过调节阀送往制水供水车间回收利用。 4、浓硝酸储运系统 浓硝酸生产单元来的浓硝酸存入浓硝酸贮罐，由浓硝酸泵将浓硝酸贮罐中的浓硝酸送入高位槽，再通过软管装入汽车；由浓硝酸泵将浓硝酸贮罐中的浓硝酸送到火车站台，通过鹤管装入火车槽车；由浓硝酸泵将浓硝酸贮罐中的浓硝酸送到苯胺装置。 5、主要产品 浓硝酸装置产品为大于97.0%的浓硝酸。 6、硝镁加热器主要部件 壳体、换热管、封头、下料管、溢流管、人孔 第二节 主要腐蚀介质及腐蚀机理 一、浓硝酸对不锈钢设备的腐蚀 浓硝酸具有强氧化性，能与绝大多数金属进行化学反应。不同的介质条件，其腐蚀机理也不尽相同。1Cr18Ni9Ti钢等腐蚀深度曲线图所示(阴影表示腐蚀深度0.1mm/a)： 图一 不锈钢腐蚀图 在常温下(温度不大于65℃),稀硝酸环境中1Cr18Ni9Ti不锈钢其腐蚀率很低。因为在硝酸氧化环境中容易钝化,其表面产生一层以氧化铬为主保护性很强的薄膜。选用1Cr18Ni9Ti不锈钢材质的主要设备使用情况见表1。在硝镁加热器中存在的腐蚀类型如下： 表一 1、均匀腐蚀??? ?硝酸镁进入硝镁加热器，HNO3浓度为1.0％左右，经加热脱硝后HNO3浓度降至0.2％左右通过溢流管流入稀镁槽。在硝镁加热器170℃左右的条件下，0.2%左右的含硝量会对1Crl8Ni9Ti不锈钢造成很快的腐蚀，而在硝镁入口处稀镁含HNO3浓度为1.0％左右，在此处局部发生的腐蚀比较均匀，故称之为均匀腐蚀。2、应力腐蚀???? 由于生产稀硝酸所用脱盐水中含有C1－，会使不锈钢表面在硝酸溶液中生成的钝化保护膜遭到破坏，从而产生的腐蚀，称之为应力腐蚀。 3、晶间腐蚀