衛(wèi) 江

（山西焦化股份有限公司，山西 臨汾 031600）

煤焦油加工腐蝕機(jī)理及防腐技術(shù)探討

衛(wèi) 江

（山西焦化股份有限公司，山西 臨汾 031600）

本文深入分析了煤焦油加工期間的腐蝕機(jī)理，并指出了工作中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的部分，并且針對原料預(yù)處理、工藝技術(shù)提高、設(shè)備性能提高等制定了科學(xué)有效的工作方案。

煤焦油的加工；腐蝕機(jī)理；預(yù)防方案

煤焦油的主要構(gòu)成是芳香烴混合物，按其成分卻數(shù)以萬計(jì)?，F(xiàn)今，我們已知的成分就有500多種，其中有近1/2可被提取出來。可是，在進(jìn)行煤焦油的加工工作時(shí)，卻始終無法高效的解決腐蝕問題。這一問題通常都產(chǎn)生于三混油采出換熱器和通道、輕油換熱器和附屬管道、高溫流體流速劇烈變動(dòng)的區(qū)域。根據(jù)焦油蒸餾系統(tǒng)內(nèi)部介質(zhì)的特征及操作技術(shù)，我們知道這一腐蝕大都為電化學(xué)腐蝕、沖擊腐蝕以及晶間腐蝕。

1 腐蝕的原因及特征

1.1 銨鹽及水所導(dǎo)致的電化學(xué)腐蝕

若金屬材料長期處于電解質(zhì)溶液中，則會(huì)出發(fā)生電極反應(yīng)，最終便會(huì)導(dǎo)致腐蝕問題的發(fā)生。這個(gè)期間，金屬會(huì)失去電子而發(fā)生氧化反應(yīng)，所以我們常常把這種反應(yīng)稱作陽極反應(yīng)。其反應(yīng)產(chǎn)物則是介質(zhì)中的金屬離子和其表面的金屬氧化物。介質(zhì)中的物質(zhì)會(huì)得到電子而發(fā)生還原反應(yīng)，這就是陰極反應(yīng)。進(jìn)行焦油的生產(chǎn)工作時(shí)，要使用氨水開展荒煤氣的降溫工作，因此焦油中肯定會(huì)存在氨水。在稀氨水內(nèi)部，只有少量氨一氫氧化銨的形式存在，其它的則都為銨鹽。這些銨鹽中包括氨及弱酸產(chǎn)生的揮發(fā)銨鹽和氨及強(qiáng)酸產(chǎn)生的固定銨鹽。固定銨鹽有氯化銨、硫氫化銨、硫酸銨等，其中主要是氯化銨。上述這些物質(zhì)到達(dá)焦油蒸餾系統(tǒng)后，管式爐便會(huì)對它進(jìn)行加溫，和焦油中原有的水分反應(yīng)后，便能夠轉(zhuǎn)化為H3O+、NH+4 、OH-、CN-等，而上述這些化學(xué)成分均為電化學(xué)腐蝕期間陰極反應(yīng)和陽極反應(yīng)的催化劑，可以使電化學(xué)腐蝕的速度大大加快。此外，電化學(xué)反應(yīng)還要受到溫度的很大影響，所以溫度的升高也會(huì)使電化學(xué)腐蝕的速度加快。進(jìn)行焦油的生產(chǎn)加工時(shí)，只要有一點(diǎn)水就會(huì)出現(xiàn)電化學(xué)腐蝕，因此，電化學(xué)腐蝕是會(huì)貫徹工作的始終的。

1.2 因銨鹽分解產(chǎn)生了游離酸而產(chǎn)生化學(xué)腐蝕

焦油最后的脫水過程中，其中依然會(huì)有一些銨鹽，當(dāng)加熱到220 ℃～ 250℃時(shí)，固定銨鹽會(huì)分解成游離酸和氨氣。而這些酸在焦油內(nèi)，一旦焦油內(nèi)有水，則會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)造成嚴(yán)重的腐蝕。特別是開展焦油的加工工作時(shí)，如果餾分塔應(yīng)用了輕油回流的工作方式，則會(huì)產(chǎn)生物理分離，回流液內(nèi)不可避免的會(huì)存在一些水，最終便會(huì)導(dǎo)致酸腐蝕。在這一過程中，餾分塔上方工藝和輕油采出管線區(qū)域是最容易產(chǎn)生化學(xué)腐蝕的部分。

1.3 因高速流體及碳粉而產(chǎn)生的沖擊腐蝕

設(shè)施或者是部件的彎頭區(qū)域，介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)速度會(huì)大大增加，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生湍流，其最終結(jié)果就是構(gòu)件的表面會(huì)產(chǎn)生極為惡劣的腐蝕問題。此外，湍流不僅會(huì)加快化學(xué)反應(yīng)的速度，還會(huì)導(dǎo)致金屬表面受到很大的流體切應(yīng)力，這一力會(huì)將金屬表層的腐蝕產(chǎn)物去除、沖走。這將會(huì)導(dǎo)致裸露金屬受到腐蝕，且金屬會(huì)以水合離子的方式被溶解帶走。管道之中的流體通常都是按照水平或者豎直方法流動(dòng)的，這會(huì)加劇管道內(nèi)部的腐蝕。若流體猛然改變方向（一般出現(xiàn)于彎頭、管道拐彎區(qū)域），則會(huì)產(chǎn)生更大的沖擊蝕磨，這將會(huì)導(dǎo)致沖擊腐蝕的產(chǎn)生。

2 如何降低腐蝕問題的發(fā)生率和危害

2.1 加堿中和

目前國內(nèi)普遍采用的防止腐蝕手段是在焦油中加入Na2CO3，分解固定銨鹽，中和氯化氫，形成穩(wěn)定的鈉鹽?；瘜W(xué)反應(yīng)式為：

在加堿之后，設(shè)備腐蝕問題的破壞程度會(huì)大大降低，并且這一工作方法也十分簡便，只要加入適當(dāng)?shù)膲A性物質(zhì)便能保證設(shè)備的正常穩(wěn)定運(yùn)行。可是，由此反應(yīng)產(chǎn)生的銨鹽會(huì)完全存在于瀝青內(nèi)，這邊會(huì)使瀝青內(nèi)鈉離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)極高，對于瀝青的質(zhì)量和銷售都有極其不利的影響。焦油加工中的最主要產(chǎn)品就是瀝青，因此瀝青對于企業(yè)的長遠(yuǎn)穩(wěn)定發(fā)展有著很大的影響，必須積極探索有效的防腐工藝。

2.2 對原料進(jìn)行預(yù)處理

2.2.1 減少焦油內(nèi)水及銨鹽的含量。焦油中所含的腐蝕因子如氯化銨、硫氫化銨、硫酸銨等都是可溶性鹽類，因此，要減少焦油中固定銨鹽的含量，最有效的方式便是減少焦油內(nèi)的水。一般會(huì)使用超離來去除其中的水分和焦油渣，再加熱之后便可以靜置脫水，這樣將會(huì)使焦油中的水分含量小于1.5%，可以使腐蝕因子的總量大大降低。不過，這一方法無法徹底的去掉腐蝕因子，所以不能完全解決腐蝕問題，僅僅可以降低腐蝕的速度。

2.2.2 脫水脫鹽預(yù)處理。煤焦油脫鹽的重點(diǎn)就是脫水，脫水的對象有下述三類：首先是懸浮水，也就是水懸浮于水中；其次是乳化水，煤焦油加工期間會(huì)產(chǎn)生劇烈的攪動(dòng)，且煤焦油內(nèi)本來就有乳化劑，產(chǎn)生油包水型的入樁液，其穩(wěn)定性較好，一定要使用特殊的脫水方式；最后是溶解水，水在有機(jī)化合物中的存在狀態(tài)是分子狀態(tài)，通常難于脫出。所以，脫水的重點(diǎn)就是破乳和分離。在這項(xiàng)工作中，脫鹽與脫水是同時(shí)開展的，工作內(nèi)容內(nèi)容就是向重質(zhì)原料油內(nèi)加入含氯低的較新鮮的水分，這可以使重質(zhì)原料油中的結(jié)晶鹽類溶解，將這個(gè)溶液實(shí)施后便會(huì)出現(xiàn)新的乳狀液。最后，要使用多樣化的破乳方法，并把較微小的水滴凝聚起來，由于密度的不同，水滴便會(huì)在重力作用下沉降、分離，最終實(shí)現(xiàn)脫鹽脫水的目標(biāo)。使用這一方式開展煤焦油的預(yù)處理工作，能夠使凈化后煤焦油的含水質(zhì)量不超過0.25%，含鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過5×10-6?？墒?，煤焦油的主要特征就是比重大、粘性強(qiáng)以及乳化性強(qiáng)，這便使得煤焦油脫鹽、脫水以及破乳的工作難度是非常大的。

結(jié)語

分析我國現(xiàn)今的焦油加工防腐技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)，迄今為止還未出臺(tái)高效的解決方式。不過在眾多的處理方式中，工作人員結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出了一套較為有效的處理方案，主要包括下述幾點(diǎn)：（1）要抓好根本，減少原料焦油內(nèi)的水分，并借助機(jī)械方法來開展脫水工作，盡可能多的去除腐蝕因子，并且要保證焦油加工設(shè)施原料水分不超過1.5%。（2）減少回流液內(nèi)的水分，一般有兩種工作方式。簡便的方式是延長輕油的分層時(shí)間，減少輕油中水的比例；較復(fù)雜的便是對改造整個(gè)工藝過程，還要在餾分塔中采用沒有水分的酚油開展回流工作。（3）最好在易受到腐蝕的區(qū)域使用哈斯合金材料，還要在輔助區(qū)域應(yīng)用不銹鋼材料。萬一發(fā)生了腐蝕的問題，則還要使用新的管道和換熱器附件。

[1]張民強(qiáng)，雷震，魏寶忠.焦油蒸餾系統(tǒng)的腐蝕及對策[J].萊鋼科技，2004（04）：16-17.

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