《过程装备腐蚀与防护》（论文）题目关于氯碱生产装置腐蚀与防护的浅析系（院）城市与环境系专业安全工程班级2010级1班学生姓名王学志学号1014140311指导教师李超二〇一三年六月二十六日关于氯碱生产装置腐蚀与防护的浅析摘要工业上用电解饱和氯化钠溶液的方法制取氢氧化钠、氯气和氢气，并以它们为原料生产一系列化工产品，成为氯碱工业。

氯碱的生产按流程分为盐水、电解、氯处理和碱浓缩四大工艺系统。

氯碱装置中的氯气、盐酸、烧碱等具有强腐蚀性，以及电解槽、盐水预热器等装置的腐蚀都比较常见。

腐蚀一直是制约氯碱工业安全生产运行的一个难题，因此如何正确选材和防止腐蚀是氯碱装置安全稳定运行的关键。

本文分析了氯碱装置中介质的腐蚀、常用材料的耐腐蚀特性以及生产流程中典型装置的腐蚀特性及防腐措施。

关键字：氯碱生产装置；腐蚀；防护AbstractIndustrial electricity XieBao and preparing method of the sodium chloride solution sodium hydroxide, chlorine and hydrogen, and using them as a raw material to produce a series of chemical products, become a chlor-alkali industry. Chlor-alkali production according to the process can be divided into salt water, electrolysis, chlorine and alkali enrichment four process system. Chlor-alkali plant of chlorine gas, hydrochloric acid, caustic soda etc. Have strong corrosion resistance, corrosion and electrolytic cell, brine preheater and other devices are common. Chlor-alkali industry is restricted by the corrosion production safety running of a problem, so how to correctly select material and prevent corrosion is the key to the chlor-alkali equipment safe and stable operation. Chlor-alkali plant agents are analyzed in this paper the corrosion and corrosion resistant characteristics of commonly used materials and production process of typical devices corrosion characteristics and corrosion protection measures.Key words：Chlor-alkali production device；corrosion；protective目录前言 (1)1.氯碱生产装置 (1)2.介质的腐蚀特性 (2)2.1氯气 (2)2.2盐酸 (2)2.3氢氧化钠 (2)2.4氯化钠溶液 (3)2.5杂散电流 (3)2.6硫酸 (3)2.7其他方面 (3)3、控制介质防护措施 (3)3.1氯气 (3)3.2盐酸 (4)3.3氢氧化钠 (4)4.典型装置的防护 (5)4.1电解槽的防护 (5)4.2盐水预热器的杂散电流服饰防护 (5)4.3其他装置 (6)5.结论与展望 (6)参考文献 (7)前言腐蚀是材料在环境的作用下引起的破坏或变质。

金属和合金的腐蚀主要是化学电化学作用引起的破坏，有时还同时包含机械、物理或生物作用。

对于非金属材料来说, 腐蚀一般是由于直接的化学作用或物理作用(如氧化、溶解、溶胀等)引起的。

腐蚀的危害是巨大的, 使生产设施过早地报废,引起生产停顿、产品或生产流体的流失、环境污染、着火爆炸, 甚至危及人员和设备安全。

氯碱装置中的烧碱、氯气、盐酸、盐等具有强腐蚀性, 因此如何正确选材和防止腐蚀是氯碱装置安全稳定运行的关键。

目前, 氯碱行业有隔膜及离子膜烧碱装置、乙炔及乙烯法(聚)氯乙烯装置、氯醇化法环氧丙烷装置等, 所用结构材料以碳钢、铸铁、不锈钢、钛( 合金)、镍( 合金) 等金属材料为主, 耐蚀非金属材料如聚氯乙烯(PVC)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、全氟烷氧乙烯与四氟乙烯的共聚物(PFA)、玻璃钢(FRP)、不透性石墨等材料也得到了广泛的应用。

1.氯碱生产装置氯碱的生产按流程分为盐水、电解、氯处理和碱浓缩四大工艺系统。

盐水系统主要是以原盐氯化钠为原料，经过原盐溶解、精制与澄清、盐水过滤、pH调节等工序制成精制食盐溶液供离子膜电解槽进行电解。

该系统中的腐蚀介质为氯化钠溶液。

电解系统主要是电解精制的食盐水，产品是氯气、氢气和氢氧化钠稀溶液。

该系统中的腐蚀介质主要是盐酸和次氯酸、氢氧化钠溶液及杂散电流。

氯处理系统主要是采用硫酸作为干燥剂，将湿氯脱水成为干氯，该系统中的腐蚀介质主要是湿氯和硫酸。

碱浓缩系统主要是将低浓度的电解液浓缩为高浓度的电解液，同时去除电解液中未电解的氯化钠及杂质硫酸钠等，获得高质量的烧碱溶液或固碱。

该系统主要包括蒸发、精制、固碱这三大操作单元，腐蚀介质主要是高浓度烧碱溶液。

2.介质的腐蚀特性2.1氯气这里氯气包括干氯和湿氯。

氯气是氯碱生产中的主要原料之一,它会对生产装置造成严重腐蚀,因此,防止它的腐蚀是至关重要的。

氯的化学性质非常活泼,常温干燥的氯对大多数金属的腐蚀都很轻,但当温度升高时腐蚀加剧。

这是由于干氯与金属作用生成的金属氯化物具有较高的蒸气压或较易融化的缘故。

湿氯气(水的体积分数大于100ppm) 中的氯与水反应生成强腐蚀性的盐酸和强氧化性的次氯酸,许多金属如碳钢、铝、铜、镍、不锈钢等均可被腐蚀,只有某些金属或非金属材料在一定条件下能抵抗湿氯气的腐蚀。

因此，氯碱生产中电解生成的湿氯气必须经过氯气冷却、水雾捕集器、填料干燥塔、泡罩干燥塔、酸雾捕集器等工序处理。

2.2盐酸在氯碱装置中，含有水分的湿氯会有相当部分转化为盐酸。

盐酸是一种典型的非氧化性酸，金属在盐酸中的腐蚀特点是：金属腐蚀的速度随盐酸浓度和温度的增加而上升。

对于碳钢而言，随着盐酸浓度的增加，其腐蚀速度按指数关系增大，这主要是因为由于氢离子浓度的增加，氢的平衡电位往正的方向移动，在超电压不变时，因腐蚀的动力增加了，故腐蚀加剧。

2.3氢氧化钠大多数金属在碱溶液中的腐蚀是氧去极化腐蚀。

常温时，金属在碱中是十分稳定的。

当pH很低时，由于氢的析出放电和析出的效率增加了，同时腐蚀产物也变得可溶了，因而腐蚀加剧。

但当pH值为4——9之间时，由于处在氧的扩散控制阶段，而氧的溶解度及其扩散速度与pH值关系不大，所以这是铁的腐蚀速度与pH值无关。

当pH值为9——14时，铁的腐蚀速度大为降低，这主要是由于腐蚀产物在碱中的溶解度很小，并能牢固地覆盖在金属的表面，从而阻滞阳极的溶解，也影响了氧的去极化作用。

当碱的浓度高于pH值14时，铁将会重新发生腐蚀，这是由于氢氧化铁膜主编为可溶性的铁酸钠所致。

2.4氯化钠溶液金属在氯化钠盐水系统中的腐蚀实质是氧去极化腐蚀。

在含氧的盐水溶液中，由于氧去极化的阴极反应是铁作为阳极发生腐蚀不断溶解。

金属在氯化钠盐水中，常常由于金属的不均匀性或者介质的不均匀性而形成腐蚀电池导致金属的腐蚀。

2.5杂散电流电解槽在工作的时候，电流应从阳极流回阴极，但可能会有部分电流从电解槽内泄漏出来，流出电解系统之外，最终又返回电解系统，形成漏电回路。

这种泄漏出来的电路成为杂散电流。

在氯碱工业中，它的存在可能使盐水管路、电解液管路、盐水预热期、电解槽等设备发生腐蚀。

2.6硫酸在氯碱装置中，氯处理系统通常是用浓硫酸作为干燥剂处理湿氯，使其干燥。

硫酸本身具有一定的腐蚀性。

2.7其他方面由于氯碱生产装置运行于高温环境，因此高温会对设备产生腐蚀。

另外，设备周围空气如若湿度过大或是含有某些盐类蒸汽，也会造成设备的大气腐蚀。

3、控制介质防护措施综上所述，并结合以往一些案例，在影响氯碱生产装置腐蚀的程度中，起决定性作用的主要有氯气、盐酸、氢氧化钠。

下面主要针对这三个方面，结合上面讨论的腐蚀性能提出防护措施。

3.1氯气通过查阅资料可知，下列材质可作为氯防护。

（1）碳钢应用在小于 90℃干燥的氯气中是比较稳定的,但在湿的氯气环境中则被腐蚀,因此,碳钢材质的透平压缩机、输送管线、设备可用于经冷却、干燥及水的体积分数小于 100ppm的氯气环境中，但要必须控制氯气温度小于 90℃。

当氯气压缩机出口温度大于 90℃，压缩机及后冷却器材质应采用不锈钢 316L。

（2）钛本身为活性金属,但在常温下能生成保护性很强的氧化膜,因而具有非常优良的耐蚀性能。

能耐各种氯化物和次氯酸盐、湿氯、氧化性酸(包括发烟硝酸)、有机酸、碱等的腐蚀。

不耐还原性酸(如硫酸、盐酸)的腐蚀。

常温下钛能耐小于 10%盐酸,当 50℃时能耐 3%盐酸。

加入少量贵金属(0.15%钯、铂等)可提高钛在还原酸中的耐蚀性。

但在生产过程中要特别关注干燥氯气中钛会腐蚀燃烧,干氯气如果进入钛制管线会引起着火燃烧的安全事故。

（3）橡胶的在生产中用途很广，主要用作各种橡胶制品，因其具有良好的耐腐蚀及防渗性能，所以被广泛地用于金属设备的防腐衬里。

橡胶分为天然橡胶和合成橡胶两大类，天然橡胶的化学性能较好，可耐一般非氧化性强酸、有机酸、碱溶液和盐溶液腐蚀，但在强氧化酸和芳香族化合物中不稳定。

在氯碱生产中橡胶对于湿氯和氯水有着较好的耐腐性,但在干燥的氯气中会腐蚀成粉末。

隔膜电解装置中盐水工序的设备、管路多采用衬橡胶，使用寿命较长。

3.2盐酸通过查阅资料可知，下列材质可作为氯防护。

不透性石墨对绝大多数腐蚀环境都有优良的耐蚀性,包括沸点盐酸、稀硫酸、氢氟酸、磷酸、碱液、有机溶剂等。

只有强氧化性介质如硝酸、浓硫酸、溴和氟能破坏它。

不透性石墨的品种因所浸渍树脂不同,耐蚀性也有差异。

石墨在还原性气氛中可耐 2000～3000℃,在氧化气氛中 400℃开始氧化。

耐温性因不透性石墨随浸渍剂而异，据了解进口石墨设备使用寿命一般在 15～20 年以上。