1 前言
根据煤化工企业的特点判断, 一般都存在较多的管道和设备, 因此在正常的生产中需要维护这些装置的稳定性, 减少腐蚀、泄露、爆裂等问题的出现。一旦煤化工企业中的管道或设备发生故障, 就需要从源头关闭生产, 造成巨大的经济损失, 而在整个维修的过程中耗时耗力, 存在一定的危险性;其中, 腐蚀因素的影响十分广泛, 其危害发生又有一定的隐密性, 因此需要格外关注。
“煤化工制气”是一个相对宽泛的概念, 狭义地理解, 主要包括煤制合成天然气工艺。但由于粗煤气生成阶段的成分不同, 大致划分为生活用和生活用两种。其中生产用即工业级煤制气产品, 由于种类较多、成分复杂, 造成的腐蚀问题也十分明显。
从国内现状分析, 煤化工制气管道和设备腐蚀的类型主要有化学腐蚀、电化学腐蚀、杂质腐蚀、氧化物腐蚀等, 其表现形态包括缝隙腐蚀、斑点腐蚀、点腐蚀、磨损腐蚀等。
2 煤化工制气管道和设备腐蚀机理分析
2.1 化学腐蚀机理
煤化工产业的设备包括高炉、焦炉、转炉等内容, 在不同的原料、工艺等影响下造成的化学腐蚀情况也不同, 如在进行高炉煤气过程中出现的二氧化硫、硫化氢会快速与冷凝水结合, 形成强酸, 对管道和设备都有很强的腐蚀作用。
煤化合成气成分中的酸性物质主要包括硫化氢、二氧化硫、硫化物以及他能够与金属直接反应的物质, 如氯离子, 主要的化学方程式如下:
2.2 电化学腐蚀机理
在管道输送的过程中, 粗煤气中的冷凝水混合液体中包括大量原始盐、生成盐, 电导率大大提升, 会引起一部分化学腐蚀;当冷凝水在管道内壁形成一层水膜, 就完全构成了电池腐蚀的原理条件。电化学腐蚀的机理中, 主要表现是腐蚀性气体和冷凝水结合之后, 与水共存形成的氢硫酸、碳酸、硫酸等电解质。
2.3 杂质腐蚀剂机理
煤化工环境十分复杂, 在管道连接处、垫片、焊缝、设备间隙等位置容易积累污垢、杂质, 这些都是导致腐蚀产生的主要介质。尤其是在金属保护层 (如油漆) 脱落的部分, 更容易发生化学反应, 也包括一些腐蚀性细菌等危害。
2.4 二氧化碳腐蚀机理
严格地来说, 二氧化碳腐蚀属于化学腐蚀中的酸性腐蚀类别 (碳酸) , 但由于二氧化碳在整个煤化工产业中产量较高, 影响范围较广, 有必要特别对待。二氧化碳 (包括部分一氧化碳) 与煤气中的冷凝水结合之后, 就会生成碳酸根 (CO32-) , 同时水分子中电离成H+, 其反应式为:
除此之外, 还存在水腐蚀、应力腐蚀、焦油腐蚀等多种情况, 需要根据煤化工企业所使用的煤炭原料、工艺、设备具体分析。
3 煤化工制气管道和设备防腐措施
3.1 加强生产工艺的管理
我国大部分煤化工企业都采用的是露天生产形式, 虽然可以有效节约一次性投资, 但在管道和设备的日常管理中存在很多的漏洞。例如管道外部的大气、水分直接接触, 造成腐蚀的机率和速度都很快。因此, 加强生产工艺管理以及相关制度的执行, 可以有效防止腐蚀问题出现。
3.2 改善运转维护的手段
设备的运转和管道的输送是不间断展开的, 腐蚀问题也是持续进行的, 因此这就要求运维手段也实现连续性。通过学习和借鉴先进企业的管理经验, 结合自身情况, 对管道和设备的腐蚀问题进行梳理, 寻求主要的预防方向;如煤化工肥料企业中要侧重预防铵盐腐蚀, 而发电企业要重点预防电化学腐蚀等。
3.3 合理使用化学缓蚀剂
缓蚀剂是一种可以减缓材料腐蚀的化学物质 (复合物) , 实践证明, 在煤化工工艺中具有很好的效果。使用缓蚀剂是保护设备的一种有效手段, 操作简单、成本较低, 但从实用性上分析, 仅仅适用于一些闭合设备体系。例如, 在焦化生产中使用缓蚀剂的环节, 主要是冷凝水循环系统, 而在其他非循环系统中容易造成资源浪费。
4 结语
近年来我国的煤化工产业取得了长足发展, 提高了国内平衡能源利用比例的水平, 也提高煤炭资源的利用效率, 同时减少环境污染的影响, 是实现可持续经济发展的重要手段。煤化工制气管道和设备的腐蚀因素很多, 需要通过严格的工艺标准进行管道检查、维护, 将腐蚀造成的不利影响减到最低。一方面实现管道和设备的使用寿命延长, 另一方面, 实现生产区域内的安全性, 降低安全事故发生机率。
摘要：我国的能源构成比例极不协调, 其中煤炭资源储量丰富、分布广泛, 而相对应地, 石油和天然气资源却十分贫乏, 无法满足社会经济发展对能源多样化的需求, 因此, 积极开展煤化工制气工艺的研究, 对稳定我国能源市场和社会经济有重要的意义。煤化工企业中存在大量的管道和设备, 在使用中很容易受到腐蚀问题的困扰, 严重影响企业的正常生产和秩序。本文将对煤制气管道和设备的腐蚀机理进行分析, 并提出相应的预防措施。
关键词：煤气管道,腐蚀机理,化工设备,防腐措施
参考文献
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