顺丁橡胶装置设备腐蚀原因分析及防腐蚀措施

顺丁橡胶装置设备腐蚀原因分析及防腐蚀措施

孔文涛

中国石油四川石化有限责任公司 四川彭州 611900

摘要：随着我国顺丁橡胶行业的发展，顺丁橡胶装置的腐蚀问题也成为影响经济效益的重要因素，因此，必须要加强顺丁橡胶装置的防腐工作，加强工艺防腐、材质防腐和有效可靠的腐蚀监测技术。本文简要介绍了丁二烯顺丁橡胶装置的主要腐蚀情况及腐蚀机理，对装置主要腐蚀部位采用的腐蚀防护措施及应用情况进行了总结，并通过长期的腐蚀监测对防腐综合效果进行了检验。

关键词：氧腐蚀；碱洗塔；顺丁橡胶；装置设备；缓蚀剂

前言

一、顺丁橡胶装置设备腐蚀特点

顺丁橡胶生产在我国已经形成了成熟的工艺和技术，由于顺丁橡胶装置生产与石化企业存在密切的关系，所以双方在不断磨合下形成了顺丁橡胶装置成套生产技术，这种技术中也包括了一部分防腐蚀性措施，例如丁二烯水洗系统、碱洗系统、丁二烯回收系统等等；结合工业级的顺丁橡胶装置设备生产技术，不难发现在设鞥产中要甬道催化剂、防老剂、聚合剂等物质。其中催化剂部分主要包括了环烷酸镍、三异丁基铝（加入聚合釜预混管线）、三氟化硼乙醚络化合物三种。由于顺丁橡胶在工业中的用途较为广泛，尤其是一些易燃易爆高毒的工业产品生产，更离不开顺丁橡胶装置。因此腐蚀性就如同一枚定时炸弹，不知道什么时候会演变成安全事故；化工企业发生事故往往是比较可怕的，爆炸、火灾、有毒气体泄漏等，不仅造成国家的财产损失，同时也给人民群众的生民财产安全带来了威胁，对环境的污染是不言而喻的。关注顺丁橡胶设备腐蚀性的关键在于社会资源节约和财富保持，据不完全统计，世界范围内每年因为腐蚀原因造成的钢铁损失，几乎占全年总产量的30%；而集中在石化工业方面，除了经济损失之外还会造成负面的社会舆论影响。

简单地说，顺丁橡胶装置设备腐蚀具有以下的特点：第一，不可避免性。腐蚀是一种化学反应，只要物质存在与自然界就不可避免地会发生，只是发生速度不同。由于金属物质的性质比较活跃，在化工作业环境中容易接触到各类腐蚀性物质，包括游离在空气和水分子中的酸性物质，一旦结合之后就会发生氧化还原反应和电化学反应，形成氧化铁类的腐蚀。

第二，不可预测性。腐蚀现象的发生是连续进行的，但是大部分情况下是十分缓慢的，因此无法对其进行危害性预测。例如一些不锈钢管线在较为完整的情况下，可以使用十年左右，但是一旦表面出现裂缝或者肉眼看不到的缝隙，腐蚀甚至会从内部开始蔓延，在很短的时间内就会腐蚀断裂。而这些除非依靠特殊的检测仪器（X光），靠肉眼是无法识别的。

二、顺丁橡胶装置发生腐蚀的原因分析

能够对顺丁橡胶产生腐蚀反应的物质主要是酸，但是在顺丁橡胶生产的过程中并不涉及酸类，为什么会发生腐蚀现象？这是因为酸类的来源是中介物质，它在整个反应过程中，质量、能量和形态都不会发生改变。但是在最终闪蒸析出的过程中，会变化成酸类物质。这种中介物质就是催化剂，目前在顺丁橡胶生产的过程中主要有三类催化剂，分别是环烷酸镍、三异丁基铝（加入聚合釜预混管线）、三氟化硼乙醚络化合物。其中，三氟化硼乙醚络化合物对溶剂油的亲和力很差，能够融入进去的部分很少，所以在残留的顺丁橡胶生产液中，会有大部分的残留。闪蒸过程中压力迅速下降，残留的三氟化硼乙醚络化合物就会和析出的水分子结合，转化为氢氟酸和硼酸，这就是酸性物质的来源。

虽然酸性物质是从催化剂与水分子结合形成的，但氢氟酸本身就是一种强电解质，当氢氟酸接触到金属（碳钢或者合金）之后就会法神更强烈的电化学反应，将铁离子还原出来，转变成氧化铁，就是俗称的铁锈。氢氟酸与碳钢中的铁化学方程式为：2Fe+6HF=2FeF3+3H2。

三、顺丁橡胶装置防腐措施策略

鉴于顺丁橡胶的优质特性，国内外都在大量生产和应用，所以在生产方面的工艺技术也比较成熟。但是，相对于顺丁橡胶自身容易产生腐蚀性的特点，目前还没有特别优质的解决方法，尤其是在石油工业中对生产管线的腐蚀现象。要彻底解决这一问题，主要采取以下措施办法。

1、化学工艺方面

首先，由于顺丁橡胶装置中产生酸性物质的主要是三氟化硼乙醚络化合物所形成的硼酸，最简单的方式是，通过减少三氟化硼乙醚络化合物的应用来减少硼酸的生成量，或者改变现有的催化剂体系，采用新的催化剂产品来代替三氟化硼乙醚络化合物产品。同时，也可以通过降低酸性催化剂的含量来降低酸性转换率。其次，通过中和反应来减少酸性腐蚀。酸与碱的中和作用属于化学手段，在顺丁橡胶装置中加入碱化系统，通过碱液的作用实现酸碱中和；应该说这种方法在理论上是非常可行的，但是在工业化的操作中还存在一些问题，主要是由于丁二烯等物质不能够溶于水且存在较多，形成独特的“油包水”现象，中和效果并不理想。为此，碱洗一般会进行多次，并配合水洗来进行。

2、物理工艺方面

除了化学手段之外，物理手段同样可以实现防腐蚀的措施，这主要从作用于设备管线的角度进行防范。结合发生腐蚀的现状，一般设备的管线都是金属材料制造的，例如不锈钢材。可以通过更换防腐蚀性的特地树脂材料或者高分子材料来代替原有设备管线。这种方法的优点在于更换方便，施工速度更快，同时在维护工艺上更加简单。但是，物理方法本质上还是一种“治标不治本”的消极方式，同时全部更换设备管材也会造成很高的成本，对企业的生产运营是一种压力。物理手段的采用原则是在特殊的部位进行修改，尤其是在一些动态性较强的部分。

3、材质防腐

材质升级是最简单有效、最常用的防腐措施。由于溶剂油回收系统的油水分层罐、脱水罐中的水中含有氟硼酸等酸性物质，腐蚀较为严重，顺丁橡胶装置在腐蚀严重的部位均进行了材质升级，选用了较高等级的材质。同时采用特殊处理和新型的涂料，解决设备的点腐蚀问题。需注意的是，采用涂料等表面处理技术要特别注意施工质量，基体处理要干净，涂层要均匀，以及检修过程中注意对涂层的保护，以避免机械碰撞、过热蒸汽等带来的损坏。

4、加强腐蚀监测的管理和技术的应用

腐蚀监检测是炼化装置的防腐重点工作。腐蚀监测的关键在于及时、准确地反映和预测装置腐蚀情况，为了保证数据的可靠性和连续性，顺丁装置派专人负责腐蚀监测工作，并对重点监测部位和监测数据进行长期跟踪监测，同时还加强停工检修期间的腐蚀调查，对防腐效果进行检验和验证，以便更好地指导生产操作。对于装置易腐蚀的重点部位，采用了多种监检测方法，避免监测技术的片面性。研究院防腐中心根据装置具体情况充分利用腐蚀监测技术资源，对顺丁装置设计合理的监测技术方案，实现了不同腐蚀监测技术的优化组合。同时通过腐蚀监测数据库的开发，加强了腐蚀监检测数据的分析、处理和综合管理，真实准确预测和评估装置腐蚀速度和剩余寿命，从而及时采取预防或者补救措施，真正做到有经济效益地长周期、安全生产。

结语

在化工产业中各类装置的腐蚀是不可避免的，但可以通过相对应地措施来进行预防。顺丁橡胶装置的防腐蚀性研究目前还不成熟，需要从工艺和设备两方面进行改造，这样才能够从根本上消除腐蚀性的影响。

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