开封催化重整装置引风机壳体内壁腐蚀与防护方法

    大庆石化公司炼油厂现在原油加工能力600万吨／年，各类加热炉共有50台，其中加热炉41台，燃烧的燃料有瓦斯和重油。两种燃料含有硫或硫化氢。重整装置的重整部分的加热炉为四合一的方箱炉，引风机入口是来自热管加热器出口的烟气，设计温度为160℃，实际使用温度为130℃左右。由于烟气中含有大量的二氧化硫气体，对引风机壳体及叶轮腐蚀比较厉害。使用不到半年壳体便出现点蚀和大面积减薄，使用不到一年壳体便报废。

引风机壳体为碳钢，型式为蜗壳状的，型号为Y4-73-9D。烟气中含有N₂、O₂、H₂S、HCl、CO₂。根据对腐蚀垢物分析，其中：Fe 46.75％、Al 16.13%、S 15.79%、Si 15.63%、Ca 4.04%等物质，且该结垢物PH值1～2（属强酸物质）及易溶于水的特点，所以对碳钢的金属表面容易发生露点腐蚀，腐蚀原因如下：

    烟气露点腐蚀是指加热炉的燃油或燃气中含有硫，当含硫燃料燃烧时,硫的化合物发生分解,生成气态硫或二氧化硫，反应式如下：

H₂S ＋3/2O₂ ＝ SO₂ ＋ H₂O

3H₂S ＋3/2O₂ ＝ 3/2S₂ ＋ 3H₂O

    由于燃烧室中有过剩的氧气存在，所以又有少量的二氧化硫再与氧化和成三氧化硫，见下式：

2SO₂ ＋ O₂ ＝ 2SO₃

    在高温烟气中的三氧化硫气体不腐蚀金属，但当烟气温度降到400℃以下，三氧化硫将与水蒸汽化合成稀硫酸，反应如下：

SO₃ ＋ H₂O ＝ H₂SO₄

       当稀硫酸凝结到金属表面是就会发生低温硫酸腐蚀。与此同时，凝结在低温受热面上的硫酸液体，还会与气态硫和粘附烟气中灰尘形成不易清除的糊状垢物，增加了热阻，使壳体表面温度更低，进一步促使冷凝液的形成，如此循环，垢物越积越多，便构成了电化学的垢下腐蚀。

 由于烟气中产生大量的酸性物质，对金属表面是“酸的再生循环”作用。碳钢在含有二氧化硫的湿气（烟气）中生锈被认为是“酸的再生循环”作用。按照这个概念，二氧化硫首先被吸附在金属表面上，由二氧化硫、铁和氧形成硫酸亚铁。然后，硫酸亚铁水解形成氧化物和游离的硫酸。硫酸又加速腐蚀铁，所得的新鲜硫酸亚铁再水解生成游离酸，如此反复循环。反应过程如下：

Fe + SO₂ + O₂ D FeSO₄

4FeSO₄ + O₂ + 6H₂O D 4FeOOH + 4H₂SO₄

4H₂SO₄ + 4Fe + 2O₂ D 4FeSO₄ + 4H₂O

当有二氧化硫存在时对碳钢腐蚀比较快的。

    通过对几种防腐材料的筛选，选用了钛纳米聚合物涂料。

生产钛纳米聚合物涂料的设备与常规生产涂料的设备有本质上的区别，这是常规涂料不具备的，是2002年世界首创。

钛纳米聚合物就是将钛超细化达到纳米级，使其表面活性大大提高。同时将有机物双键打开，形成游离键，两者复合到一起形成化学吸附和化学键合生成钛纳米聚合物。其涂料是以钛纳米聚合物、环氧树脂、固化剂、助剂及少量溶剂组成的双组份涂料。有如下特点：

3.2.1抗渗透性强：A钛纳米聚合物和树脂形成了化学键合和化学吸附，堵塞了填料与树脂间的渗透通道。B微小的钛纳米聚合物粒子填充到分子空穴中，由于水、氧和其它离子不能透过钛纳米聚合物颗粒本身，只能绕道渗透，这样就延长了渗透路线，起到迷宫效应。C钛纳米聚合物有包覆有机物层，所以具有抗润湿性，减少毛细管作用抵抗极性介质和离子通过涂膜。

    3.2.2抗腐蚀性高：A 抗渗透性好，可阻止水、氧和离子的通过，使涂料具有屏蔽能力。B 钛纳米聚合物涂料固化时体积收缩率小，而且游离建和钛的结合状态使分子链柔软便于旋转，可消除内应力，所以钛纳米聚合物涂料的应力很低，涂层内部没有微裂纹，抗开裂、剥离能力强。以上两条提高了防止物理破坏的能力。C 钛填料本身耐蚀性好。D 化学键合与化学吸附作用形成稳定的结构，阻止水、氧及其它腐蚀介质的取代作用，使其不易发生腐蚀反应，提高了防止化学腐蚀破坏的能力。所以这四点决定了钛纳米聚合物涂料具有很好的耐腐蚀性能。