催化重整装置引风机壳体内壁腐蚀与防护方法.doc

第 1 页 共 5 页 催化重整装置引风机壳体内壁腐蚀与防护方法 1 概况 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 2 腐蚀原因分析引风机壳体为碳钢 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 Fe46 75 Al16 13 S15 79 Si15 63 Ca4 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 2 1腐蚀介质产生 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 H2O3H2S 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 H 2SO4 第 2 页 共 5 页 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 2 2金属表面腐蚀 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 O2DFeSO44FeSO4 O2 6H2OD4FeOOH 4H2SO44H2SO4 4Fe 2O2D4FeSO4 4H2 O当有二氧化硫存在时对碳钢腐蚀比较快的 3 防护措施选择3 1防腐材料的筛选 通过对几种防腐材料的筛选 选用了钛纳米聚合物涂料 3 2采用 钛纳米聚合物涂料的依据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 第 3 页 共 5 页 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 3 2 3抗垢性好 A对于粗糙的表面 能增加液体流 动的阻力减少流速速 增加近壁流层的厚度 造成更多的结构核心 有利于污垢的沉积长大 而钛纳米聚合物涂层由于微小纳米粒子的填 充作用表面光洁度很高 近壁流层薄不利于结构 B钛纳米聚合物具有 特殊的磁性 能对污垢粒子整形使其排列整齐 不形成垢分子交错穿 插的硬垢 因为水经过磁化后不会形成硬垢 C钛纳米聚合物特殊的化 学结构形成亲油憎水表面 排斥污垢粒子 使其不能粘附到涂层表面 上 达到防垢的功能 D具有一定的杀菌功能 可以止菌 藻类微生物 附着 3 2 4耐温性好 钛纳米聚合物涂层 当温度达到树脂玻璃转化 温度时 树脂链接运动由于受钛纳米粒子的化学键合和填充的束缚作 用 其自由体积空穴不能增大 仍有良好抗渗透性 使腐蚀因子不易 透过 其耐温性能比同基树脂涂料高50 以上 例如环氧基涂料的耐 温性一般是80 而环氧基钛纳米聚合物涂料的耐温性达到150 3 2 5耐水性好 钛纳米聚合物涂料的羟基 醚基及氨基等亲水基 与钛 第 4 页 共 5 页 纳米聚合物发生化学键合或化学吸附 其极性大幅度下将 此外链接 上的钛纳米聚合物有疏水性 这样涂料的整体耐水性大大提高 另外 固化后玻璃化温度的提高 涂层良好的抗渗性赋予涂层优秀耐水性 4结构层的选择与施工4 1防腐层的选择防腐结构层见表二 表二结 构层的选择防腐等级涂料名称采用道数涂层厚度 m加强型底涂层xK 252中涂层xK 252面涂层xK 252底2中1面2底80中45 总215面90 4 2施工4 2 1底面处理 对于罐内壁进行机械喷砂处 理 处理后的金属表面达到国家标准 涂装前钢材表面锈蚀等级和除 锈等级 GB8923 88中Sa2 5级 二级 即 钢材表面应无可见的油脂 污垢 氧化皮 铁锈和油漆涂层附着物 表面应显示均匀的金属光泽 并用吸尘器 干燥洁净的压缩空气或刷子清除粉尘 表面无任何残留物 同时表 面有40 m左右的粗糙度 4 2 2涂刷两道底漆 在涂刷前首先用吸尘 器把金属表面的灰尘处理掉 同时把脚手架上的灰尘去掉 表面保持 干燥 然后涂刷两道钛钠米聚合物涂料 每道漆固化不小于12小时 4 2 3中间漆一道 涂刷三道钛钠米聚合物涂料 4 2 4面漆两道 涂刷 两道钛钠米聚合物涂料面漆 以上每道漆固化时间间隔为12小时 涂 层施工完后固化7天可以投入使用 5使用效果与经济分析5 1使用效果 使用1年以后检查 防腐涂层整体性完好 涂层表面有光泽 无起皮 起泡 龟裂 脱落等现象 防腐涂层表面没有任何锈蚀产物附着在表 面 5 2经济分析固体含量高 钛钠米聚合物涂料的固含量在75 以上 而普通的涂料固含量为35 左右 所以涂覆同等干膜厚度时是普通 涂料的1 2左右 比重轻 钛钠米聚合物涂料涂层的比重为1 17 1 20g cm3 其它重防腐涂料涂层比重在1 50g cm3以上 因此在干膜 第 5 页 共 5 页 厚度相同时 涂覆相同面积的材料所消耗本涂料比其它涂料节省20 3 0 涂层的干膜厚度 相同的干膜厚度该涂层寿命比普通高两倍以上 也就是说 在要求使用寿命相同的情况下 该材料的干膜厚度可以 做到到普通涂料的干膜厚度的2 3时防腐性能绝不低于普通涂料 6结 论抗渗透性强 比一般特种防腐涂料抗渗能力强 抗腐蚀性高 在该 条件下使用比一般的防腐层耐腐蚀 抗垢性好 表面光滑涂层表面不 易结锈垢 耐温性好 耐温性能比同基树脂涂料高50 以上 耐烟气 好 长期使用防腐涂层不会反粘 变脆 施工性好 涂料施工成型好 比常规涂料表干时间 24h 缩短一倍 12h 所以说该防腐涂层 在含有硫化物等多种介质的烟气中 解决了金属表面腐蚀常规特种防 腐涂料耐腐蚀不耐温度的难题 为引风机内壁的防腐蚀找到了一种新 方法