1、合理选择钢材
从调查反馈的生产数据及有关生产计算资料分析说明,在加压变换的情况下,H2S、CO2、CO、02等腐蚀性气体易溶于液体中形成腐蚀性溶液,在较高操作温度下,使饱和热水塔的腐蚀程度比在常温常压下厉害得多。因此,饱和热水塔材质的选择和材料搭配是要首先考虑的重要问题。
我国加压变换工艺技术主要用于合成氨生产,压力从0.8~2.8MPa不等。30多年来,对饱和热水塔设备的选材从原始设计使用的不同钢材如:A3、A3R、20g、16MnR、16MnCu等钢材加涂料,到以后改用16MnR+1Crl8Ni9Ti,16MnR+0Crl9Ni9等复合不锈钢板和新近采用0Crl8Ni9(JB/T4735)不锈钢板材,显然后者是对该设备科学防腐蚀的正确选择。
既然加压变换的电化学腐蚀是不可避免的,在较高温度条件下(230~250℃),耐高温的隔离防腐层涂料又不易找到(国漆用于＜150℃,环氧树脂用于＜120℃,喷铝＜200℃),因此,选择不锈钢1Crl8Ni9Ti衬里的复合不锈钢板是一个大胆的尝试。通过生产实践证明,由于循环热水中Cl一的慢慢积累(主要来源于新鲜水及外供蒸汽中的Cl一),有时Cl一含量最高达18~87mg/L。而牌号1Cr18Ni9Ti不锈钢要求水中Cl-≤5mg/L,外供蒸汽的Cl-≤0.5mg/L。这个指标一般中氮厂没有严格执行。
鉴于提高了对金属耐腐蚀性及重要性的认识,前不久冶金部门新开发的超低碳钢或超纯不锈钢,其钢牌号:OCr19Ni9〔GB(50~89)〕,现已改为OCrl8Ni9(JB/T4735),用于加压变换,其耐腐蚀的性能比18一8号钢更为优良,本钢种特别适用于上述苛刻的腐蚀环境。
超低碳不锈钢(OCrl8Ni9)耐腐蚀性能良好,主要是由于钢中的铬含量较高。铬是一种很容易钝化的金属,有资料显示,当钢中的铬金属含量达到13%以上时,就能使Fe一Cr合金在大气中自然钝化,不会生锈;当铬含量达18%以上时,就能使合金在某些侵蚀性较强的介质中发生钝化,表现出良好的耐腐蚀性能。因此,建议选择0cr18Ni9不锈钢或不锈钢复合钢板(3mm 0Crl8Ni9+16MnR),是较为经济合理的防腐蚀措施,特别是在一些恶劣的腐蚀环境中,更能显示出其优越性。由于该材质使用寿命长,勿需内涂层,勿需经常维修,虽然一次性投资较高,但可节省大量的维修费用,并可减少由于防腐停车维修所造成的生产损失。
应该指出,由于介质中存在Cl一等活性离子,即使采用上述不锈钢材,亦不可忽视介质中氯离子累积而造成严重超标问题。
靠近设备的进出口水管、进出口气管、喷头、填料环及填料格栅等内部构件尽量采用同种材质的不锈钢,保证能在230~250℃高温下,长期安全操作。
设备焊缝施工质量的要求:在一般生产情况下,设备焊缝往往比母材更容易遭到腐蚀。为此,常常要求焊缝材料具有比母材更好的耐腐蚀性和良好的焊接性。本设备推荐选用0Cr18Ni9不锈钢材则要求焊接材料比Cr18更高的含铬量牌号并保证设计及施工质量,首先不被腐蚀。
2、改善补充水及外供蒸汽的质量措施
循环热水系统的排污操作是在热水塔进口及出口位置完成的。在生产中由于加入系统的水、蒸汽及半水煤气中的杂质,油污和变换催化剂的粉末杂质等不纯物不断累积在循环热水中,所以要经常排污置换,不能使固体物在循环水中越积越多,影响生产。热水排污,是热量的损失,排污时间的间隔及排污量的多少,是由很多因素决定的。一般情况取决于热水中总固体物的规定指标。
因此,在较高变换压力下,工艺用汽、用水有特殊要求,要特别加强锅炉水处理净化管理工作,最好采用除盐除氧处理软水装置。供汽中,保证Cl一＜0.5x10-6;补入系统的新鲜软水中悬浮物≤5mg/L,总硬度≤0.03mg/L,pH=7,Cl-≤5mg/L。这样,维持饱和热水塔循环热水中的硬度及总固体物(SO42-,Cl一)在规定指标内(300X10-6~500X10-6),可减少排污量和热损失。
据报道,一些小厂在循环热水泵之前增设一台活性炭过滤器,定时清除循环热水中部分有害物质。其清除效果为:对总固体清除率~14%;Cl一清除率~15%;SO42-的清除率~50%;对微量O2与H2S等也有较好的吸附功能。
有的生产厂利用氨合成放空气作为循环热水的添加剂,放空气中的NH3与H2O反应生成NH4+,与水中酸性介质中和生成盐类,通过定期排污,可消除电化学介质的累积。这个办法在理论及实践上是有根据的,但氨的消耗量未作定量分析,工厂综合经济效益如何有待进一步研究。
3、介质合理流速的选择
加压变换树作压力从0.8MPa到3.0MPa之间,介质的比容和密度增加了许多倍,况且该介质带有腐蚀性的H2S一C02一02-H2O的饱和水蒸气。在长期生产中会造成九质对金属表面的冲刷,使金属表面保护膜容易损坏,腐蚀产物容易脱落,与此同时,介质不能更新金属表面的溶液,便更能加速反厚的不断进行。
生产实践证明,多数情况下,增大介质流速会加速金属表面的冲刷腐蚀。有资料显示:进出饱和热水塔管子的气体经济合理流速以选择＜8m/s较好。