浅谈氯碱工业的腐蚀与防护

浅谈氯碱工业的腐蚀与防护

【摘要】氯碱工业中所用的氯气、烧碱和盐酸都具有强腐蚀性，做好氯碱装置的防腐工作是保证整个氯碱工业安全稳定运行的关键。本文从生产实际出发，对氯碱生产过程中的防腐蚀等问题做了粗浅的探讨。

【关键词】氯碱工业；腐蚀；防护

一、引言

材料的腐蚀是整个工业生产中面临的共同的难题，每年因为材料的腐蚀造成的经济损失多达数千亿元人民币。尤其是在氯碱工业中，所用的原材料都是具有强烈腐蚀性的强酸、强碱、氯气等，因此腐蚀性问题是制约氯碱工业安全的重要的限制因素。

腐蚀发生的机理较为复杂，涉及的范围比较广泛，大体上可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。在整个氯碱工业中，正确选取氯碱装置材料是氯碱工业防腐蚀的关键。

二、氯碱生产的腐蚀与防护

1、氯气的腐蚀与防护

氯气在常温常压下为黄绿色气体，是氯碱工业的主要产品之一，具有强氧化性。氯气的化学性质非常活泼，在常温下干燥的氯气的腐蚀性较低，当温度升高后氯气的腐蚀性会增强。氯气与水反应会生成盐酸和次氯酸，这些产物都具有强烈的腐蚀性，大多数金属物质都会被腐蚀，特定的金属或者非金属材料在一定条件下才具有防腐性能。因此氯碱生产生成的湿氯气必须经过特定的工序处理。干燥的氯气温度在90℃以下时碳钢还是较为稳定的，但湿氯气却容易将碳钢腐蚀。碳钢中部分物质会溶于饱和食盐水中，会加速碳钢的腐蚀，并且由于溶盐所用的热水温度达到55~60℃，不断搅动的盐水更增加了溶解氧的浓度，造成碳钢腐蚀加快。一般的碳钢设备不能直接接触盐水，必须对碳钢设备采取专业的防腐措施。某厂采用适当的盐水工序村里设备材料、优化施工质量，取得了较好的经济效益。

钛是一种活性金属，但是在常温下钛生成的氧化膜具有非常好的耐腐蚀特性，能起到很好的保护作用。能耐各种酸性物质的腐蚀。但是还原性的酸有腐蚀作用。与其他少量贵金属制作成合金，能提高钛一定的防腐性能。在工业生产中，橡胶的应用范围较为广泛，所制成的各种橡胶制品具备优良的防腐性和防渗性能。橡胶有天然橡胶和合成橡胶。具有优良化学性能的天然橡胶可以承受一般的酸性腐蚀，但在强氧化性的酸和芳香化合物中不稳定。

2、盐酸的腐蚀与防护

氯化氢是氯碱工业中的副产物之一，遇水变成盐酸溶液具有比较强的腐蚀性，对生产设备和管道造成损坏。另外生产中所用的硫酸也会造成设备的腐蚀。盐酸装置所用的材料必须合理选取，做好防腐工作。目前合成炉、换热器、吸收器广泛采用石墨材质，盐酸贮槽目前大多采用玻璃钢。

玻璃钢的原材料有增强材料和基体材料两种。作为玻璃钢主要承载材料的增强材料是玻璃钢的强度和刚度的直接影响因素，一般是玻璃纤维或其织物。基体材料的主要成分是合成树脂，组成物质是合成树脂和辅料。在纤维间传递有效载荷是基体材料的主要作用，并且使载荷均匀分布。玻璃钢的性能受到基体材料性能，如耐腐蚀性、耐热性等的影响。如双酚A型不饱和聚酯玻璃钢耐温只有60～70℃，乙烯基酯玻璃钢能耐110℃浓盐酸，在化工生产企业中正在取代碳钢、不锈钢等。不透性石墨具备较为优良的耐腐蚀性，能适应绝大多数的恶劣环境，但是在强氧化性介质如硝酸、浓硫酸等中防腐性也较差。不同的浸渍树脂使得不透性石墨的品种也不一样，耐腐蚀性能有差异。

3、烧碱的腐蚀与防护

氢氧化钠也是氯碱生产的主要产品之一，烧碱的存在会导致在锅式法固碱生产过程中设备的应力性腐蚀开裂，浓缩的氢氧化钠溶液也会腐蚀相关的设备器材。在氯碱工业中必须采取相应的方法较少设备的腐蚀，从而延长设备的使用寿命。

烧碱所用大锅一般为铸铁材质，大锅的损坏有两方面原因：一是碱液中氯酸盐在熬煮时对大锅存在腐蚀，二是由于大锅壁内与壁外有较大的温度差会产生应力，在反复的不均匀的应力作用下造成大锅的腐蚀开裂。延长大锅寿命可以有以下几点措施：⑴在生产过程中严格按照章程操作，尽量减少碱液中氯酸盐的形成。

⑵向锅内加入少量的硝酸钠，再进行进料点火，锅内表面生成的氧化保护膜可以有效减少大锅的腐蚀。⑶对碱液进行预热，在预热后再加入到熬碱锅中。⑷在对锅底进行清理时，必须先用热碱溶解后用热水稀释，减缓锅温的变化。⑸尽量使锅体均匀受热，可以优化大锅的设计，防止偏烧。⑹操作要严格要求，升温降温要均匀。

拥有优良的机械、加工性能的镍同样有较强的耐腐蚀性，能够承受热浓碱液的腐蚀，同时也耐中性和酸性溶液以及有机溶液的腐蚀，但是对氧化性酸和含有氧化剂的溶液以及熔金属的抗腐蚀性较差。在多种氯碱工业设备装置上，镍都有较为广泛的运用。

4、次氯酸钠的腐蚀与防护

次氯酸钠在强酸性或碱性条件下是稳定的，次氯酸钠具有非常强的腐蚀性，在高温时腐蚀性最大。当次氯酸钠较为稳定时，有许多的非金属材料有较强的防腐蚀性。聚酯FRP及乙烯酯FRP、氯丁橡胶、PVC和PP等都具有较高的经济

性和适用性。次氯酸钠的分解反应会产生大量的热，如果热量不能及时散去集中于一个区域，会造成局部温度过高导致设备器壁的损坏，同时分解反应会使许多非金属材料遭到破坏。P11FE、FEP及PFA等材质对次氯酸钠的防腐性能较好，能够满足防腐要求。

当次氯酸钠温度较高时，对大多数金属物质都具有一定的腐蚀性，严重的话会造成金属穿孔。应用钛金属材料能够对次氯酸钠起到很好的防腐性，在实际运用的中运行的效果也比较好。在实际的氯碱生产中，选用玻璃钢与PVC材料储存输送次氯酸钠具有较好的经济性。

三、氯碱工业的电化学保护

阴极保护和阳极保护是电化学保护的两种形式。

在氯碱生产中广泛采用阴极保护法。阴极保护就是将直流电源的负极与工业设备连接，电源正极与其他阳极连接。阴极保护的原理是金属—电解质溶解腐蚀体系受到阴极极化时，电位负移，金属阳极氧化反应过电位ηa减小，反应速度减小，因而金属腐蚀速度减小。辅助阳极材料一般选用石墨或者硅等。目前我国应用较多的还有阳极保护，对于阴极保护来说它是比较新的防腐蚀技术。阳极保护是电化学防腐蚀技术之一，它基于金属的阳极钝化性。钝性机理目前为止有两种：（1）氧化膜理论：认为钝化了的金属，其表面被一层氧化膜所遮盖。膜的稳定性很高，不容易溶解，从而保护了金属；（2）吸附理论：认为金属在钝化时，其表面吸附了一层氧的原子（或其它原子），并饱和金属表面原子的活泼价，或者是被金属中的电子所离子化而形成双电层的结构，因此阻滞了金属阳极溶解过程，使腐蚀速率极低。阳极适合致钝电流密度和维钝电流教小的情况，这样可以降低能耗提高生产的经济效益。

四、结束语

氯碱工业中氯碱产品的生产环境非常复杂，所用的原材料都是强酸、强碱等腐蚀性较强的物质，发生腐蚀的机理也比较多样，如果不重视防腐问题，由于腐蚀造成的后果也会非常严重，企业应予以高度重视，切实采取有关措施保护氯碱设备，归结起来有以下几点：

⑴优化工程设计，采用先进的科学技术，恰当选取设备材料。⑵对相关氯碱设备定期检查维修。⑶使用操作过程必须严格按照相关章程要求，做到零失误。

⑷完善氯碱生产的管理体制，加强对工作、安全人员的教育，提升相关的专业素质，增强防腐专业力量。

参考文献

[1]王香爱.氯碱生产中三氯化氮的生成及防治措施[期刊论文]-氯碱工业,2007(08)