阳极保护维护技术

阳极保护维护技术-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

阳极保护维护技术天华化工机械及自动化研究设计院

阳极保护浓硫酸冷却器操作注意事项

1.定时记录阳极保护数据，出现异常通知仪表、维修人员（见第23页附录4）；

2. 定时记录冷却器水入口、水出口PH值，出现变化时需查明是否冷却器漏酸（见第9页）；

3. 若冷却器置于塔后，则在塔出口与冷却器酸入口间增加滤网或U型管，以免塔内瓷环落到冷却器内，造成阻力降增大；

4. 任何情况下，不得以减少水量调节冷却器酸出口温度，可通过冷却器酸入、出口间设置短路阀门调节（如冬天酸温低或刚开车情况）。水量减少可带来如下问题：水速过慢导致结垢、Cl-集聚，从而产生孔蚀，并影响换热，导致换热管壁温升高，腐蚀加剧（见第9页）；

5. 严禁酸温过高，避免对冷却器的腐蚀，（见第25页如图2所示，酸浓与酸温有对应关系），98%H2SO4使用温度≤1000C，93% H2SO4使用温度≤700C（见第9页）。

6. 硫酸浓度要求：92%≤H2SO4浓度≤100%，硫酸浓度≥100%则影响参比电极，硫酸浓度≤92%将导致冷却器严重腐蚀；

7. 结晶问题：冬天检修停车必须将水、酸排净，否则因硫酸结晶、水结冰而胀裂换热管，９８％H2SO4于４ＯＣ左右结晶，９３％H2SO4于-３０ＯＣ左右结晶，水０ＯＣ结冰（见第25页如图3所示）；

8. 每年打开水箱，观察结垢情况，换热不好需检查水量是否达到设计要求、水侧是否结垢，若结垢严重，需清洗（见第21页见附录2）；清洗必须与我院联系，我院将指导进行清洗，在我院未授权的情况下不得请第三方清洗设备，以免损坏冷却器；长期停车后冷却器的保养：（见第11页）；

9. 阴极检查：每年必须抽出阴极，检查阴极棒腐蚀及阴极套管是否溶胀，检查完毕后注意擦净密封面后密封（见第11页），检查或更换及阴极（或参比电极）时，必须将冷却器中的酸排净。

10循环水中氯根cl-≤100ppm（见第20页）

第一章阳极保护

一、阳极保护原理

当某种金属浸入电解质溶液中时，金属表面与溶液之间就会建立起一个电位，腐蚀电化学中把这个电位称作自然腐蚀电位。不同的金属在一定的溶液中的电位是不一样的。同一种金属由于其各部位间存在着电化学不均匀性而造成不同部位间产生一定的电位差值，正是这种电位差值导致了金属在电解质溶液中的电化学腐蚀。

向浸在电解质溶液中的金属（电极）施加直流电流，金属的电极电位会发生变化，这种现象称作极化。所通电流为正电流（金属为阳极），金属的电位向正方向变化，这种过程叫做阳极极化。反之，通过的电流为负电流（金属为阴极），金属的电位向负方向变化，则称作阴极极化。电位与对应电流密度之间的关系曲线叫做极化曲线。

具有钝化性倾向的金属在进行阳极极化时，如果电流达到足够的数值，在金属表面上能够生成一层具有很高耐蚀性能的钝化膜而使电流减少，金属呈钝化状态。继续给以较小的电流，就可以维持这种钝态，从而减缓金属的腐蚀。这就是阳极保护的基本原理。图2为典型的钝性金属阳极极化曲线示意图（见第23页），图中表现出四个特性区域：

1. AB区 ---- 活化区

在A点，外加电流为零，金属处于自腐蚀状态，自腐蚀电位为E A，当通以阳极电流时，其电流密度随电位的升高而增加。当电位升高到B点时，电极过程受到阻碍，电流密度不再上升，达到一个极大值I M。在此区域内，金属表面处于活性溶解状态，故将此区域叫做活化区，其电极反应如下：

Me→Me n++ne

2. BC区 ---- 过渡区

电位刚过B 点，外加电流密度迅速下降，到C点降到最小值，金属表面进入钝化状态。B点的电流密度I M 和电位E B叫做致钝电流密度和致钝电位。BC区金属表面处于活化----钝化不稳定状态，故将此区域叫做过渡区。

3. CD区---- 钝化区

从C点开始到D点，电位变化时外加阳极电流密度变化很小，金属表面处于稳定的钝化状态，故将此区域叫做钝化区，其电流密度I P叫做维钝电流密度。电极反应如下：

3H2O+2Me→Me2O3+6H++6e

对应于该区域的电位范围E D-E C称作维钝电位区间，也即阳极保护所要控制的电位区间。

4. DE区---- 过钝化区

当电位高于稳定钝化区，电流密度又开始增大，金属表面产生了新的电极反应，钝化膜转化成高价化合物而受到破坏。对不锈钢而言，电极反应如下：

Me2O3+4H2O→Me2O72-+8H++6e

在此区域内，金属腐蚀重新加剧，故将此区域叫做过钝化区。D点电位E D叫做过钝化电位。

二、阳极保护浓硫酸设备工作原理

阳极保护浓硫酸设备工作原理就是把与浓硫酸接触的设备全部表面作为阳极，另外设置一根或数根阴极，通过浓硫酸形成电流回路。向阳极保护浓硫酸设备施加一定的阳极电流，使其产生阳极极化，迅速通过致钝电位，进入稳定钝化区并维持其电位在这个区域，依靠在钝化区形成的钝化膜减缓浓硫酸设备在浓硫酸中的腐蚀。

三、阳极保护浓硫酸设备组成

阳极保护浓硫酸设备由设备本体（阳极）、阴极、参比电极、直流电源、电线电缆组成，各自功能分述如下：

1. 阳极

阳极是阳极保护浓硫酸设备中被保护的部分，即所有和浓硫酸接触的不锈钢表面。

①对于冷却器而言，即换热管外表面、壳体内表面、管板内侧表面以及折流板。

②对于分酸器而言，即分酸主管和分酸支管内表面，以及分酸槽、降液管内表面。

③对于管道而言，即管道内表面。

2. 参比电极

绝对的电位是无法进行直接测量的，而必须以一个电位相对稳定的电极作为参照进行测量，该电极叫参比电极。参比电极本身的电位在工艺条件下基本保持恒定，所有测得电位均是相对于参比电极的电位（即以参比电极的电位作为基准）。阳极保护浓硫酸设备设置若干支参比电极，其中一支作为控制参比电极，其余参比电极作为监测参比电极。

3. 阴极

阴极是一种特制的合金棒，其作用是导通电流，并使直流电源输出的电流能够尽可能地均匀分布到与浓硫酸接触的所有阳极表面。

①冷却器阴极为棒状阴极，它是穿过水箱、管板、折流板且与换热管束平行布置的合金棒，其表面包覆具有一定数量小孔的聚四氟乙烯。

②分酸器主酸管采用径向点状阴极，分酸槽采用轴向棒状阴极，其表面均包覆具有一定数量小孔聚四氟乙烯。

③管道采用径向点状阴极。

4. 直流电源---阳极保护恒电位仪

阳极保护恒电位仪的作用是将控制参比电极的电位信号与恒电位仪设定电位相比较，输出直流电流给阳极（冷却器），从而使控制参比电极的电位恒定在设定电位，并控制整个设备电位在钝化电位区内。当负载变化（工艺变化）时，它可以自动改变输出电流的大小，保证控制参比电极的电位恒定在的给定电位，并使整个设备的电位保持在钝化电位区内，从而使阳极表面形成一层緻密的钝化膜，减缓浓硫酸对设备的腐蚀。（详见恒电位仪使用说明书）。