第8章氢氟酸烷基化装置

课堂测验
某炼油加氢装置中使用的加氢反应器壳体材料 为2（1/4）Cr1Mo，在反应器内壁堆焊了一层超低碳 （ ） ， 不锈钢防护层。反应器温度为 不锈钢防护层。反应器温度为380℃，压力为 ℃ 压力为7.2MPa， ， 其中氢分压占80%～90%，硫化氢浓度为 ～ 其中氢分压占 ，硫化氢浓度为1%，使用 ，使用8 年。停工检修后开工用氮气试压时，发现泄漏。 停工检修后开工用氮气试压时，发现泄漏。 试分析此加氢反应器可能产生的腐蚀破坏类型 有哪些，并简述其产生原因？ 有哪些，并简述其产生原因？
(三)介质流速对腐蚀的影响 三 介质流速 介质流速对腐蚀的影响 介质的流速对生成的保护膜有一定的影响， 介质的流速对生成的保护膜有一定的影响，介质流 速过高．保护膜受到介质冲刷极易脱落， 速过高．保护膜受到介质冲刷极易脱落，使金属的腐蚀 速度加剧。 速度加剧。 保护膜附着力大小：蒙乃尔合金（ 保护膜附着力大小：蒙乃尔合金（NiF2) > 铜 （CuF2) > 钢（FeF2) (四)酸中含氧 空气带入 对腐蚀的影响 四 酸中含氧 空气带入)对腐蚀的影响 酸中含氧(空气带入 酸中带进的氧促使金属氧化， 酸中带进的氧促使金属氧化，使金属的腐蚀明显加 蒙乃尔合金受氧化而被腐蚀则更明显。 快，蒙乃尔合金受氧化而被腐蚀则更明显。 蒙乃尔400在饱和氧的氢氟酸中，腐蚀率为23.7mm 400在饱和氧的氢氟酸中 23.7mm／ 蒙乃尔400在饱和氧的氢氟酸中，腐蚀率为23.7mm／ 在无氧氢氟酸中仅为0.246mm 0.246mm／ 相差95倍之多。 95倍之多 a，在无氧氢氟酸中仅为0.246mm／a，相差95倍之多。
(四)缝隙腐蚀 四 缝隙腐蚀 在设备焊接处存在有间隙；焊缝裂纹； 在设备焊接处存在有间隙；焊缝裂纹；垫片与密 封面之间的间隙；螺母接触面间隙。 封面之间的间隙；螺母接触面间隙。在这些间隙和缝 隙之间聚存着一部分静止的酸液， 隙之间聚存着一部分静止的酸液，而且这里的酸液不 断积聚浓缩使已形成的保护膜被高浓度的氢阳离子破 坏，而使腐蚀加剧，造成严重的局部腐蚀。 而使腐蚀加剧，造成严重的局部腐蚀。 防护措施： 防护措施： 1.施焊时严格遵守技术规定，按规定程序进行焊 施焊时严格遵守技术规定， 施焊时严格遵守技术规定 接。尤其是蒙乃尔合金的焊接，要求密封焊、连续焊 尤其是蒙乃尔合金的焊接，要求密封焊、 和焊透。 和焊透。 2.管径小于 管径小于DN25的氢氟酸系统的工艺管线，采用 的氢氟酸系统的工艺管线， 管径小于 的氢氟酸系统的工艺管线 丝扣锻钢法兰连接，用聚四氟乙烯密封带密封， 丝扣锻钢法兰连接，用聚四氟乙烯密封带密封，绝对 不允许加密封焊。 不允许加密封焊。
4）铜虽然在低温、稀酸中耐氢氟酸腐蚀，但不耐 ）铜虽然在低温、稀酸中耐氢氟酸腐蚀， 冲蚀。对流速较大的流动介质不能选用铜。在浓的氢 冲蚀。对流速较大的流动介质不能选用铜。 氟酸中铜可耐66℃ 氟酸中铜可耐 ℃氢氟酸腐蚀 。 5）铝不耐氢氟酸腐蚀。 ）铝不耐氢氟酸腐蚀。 6）金、银、铂等贵重金属抗氢氟酸能力比蒙乃尔 合金还要好，但由于价格昂贵，一般不选用。 合金还要好，但由于价格昂贵，一般不选用。 非金属材料中聚四氟乙烯、 7）非金属材料中聚四氟乙烯、橡胶对氢氟酸有较 好的耐腐蚀性能，可用作密封材料。 好的耐腐蚀性能，可用作密封材料。
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二、常用材料的耐氢氟酸腐蚀特性
1）碳钢在一定范围内能耐氢氟酸腐蚀。在无水氢氟 ）碳钢在一定范围内能耐氢氟酸腐蚀。 酸中(酸浓度 酸浓度85～ 酸中 酸浓度 ～100%，酸中含水≯3%)碳钢使用温度 ，酸中含水≯ 碳钢使用温度 不高于71℃。（P76）但也有资料报道“在60℃以下， 不高于 ℃。（ ）但也有资料报道“ ℃以下， 浓度大于75%以上的氢氟酸可以选用碳钢。” 以上的氢氟酸可以选用碳钢。 浓度大于 以上的氢氟酸可以选用碳钢 蒙乃尔合金是目前抗氢氟酸腐蚀较好的金属材料之 蒙乃尔合金是目前抗氢氟酸腐蚀较好的金属材料之 一。 Ni＋ Ni＋2HF→NiF2＋H2 高铬钢和铬镍不锈钢在氢氟酸浓度高于50 50％ 2）高铬钢和铬镍不锈钢在氢氟酸浓度高于50％的 介质中有严重的点腐蚀。12Cr和1Crl8Ni9Ti等不锈钢在 介质中有严重的点腐蚀。12Cr和1Crl8Ni9Ti等不锈钢在 氢氟酸中生成的保护膜致密性差， 氢氟酸中生成的保护膜致密性差，即使在常温下也能为 氢氟酸所破坏。一般不选用。 氢氟酸所破坏。一般不选用。 铸铁本身性脆，机械性能差， 3）铸铁本身性脆，机械性能差，碳、硫、磷、硅 含量较高。不耐氢氟酸腐蚀。 含量较高。不耐氢氟酸腐蚀。
(二)氢鼓泡和氢脆 二 氢鼓泡和氢脆 氢氟酸介质与碳钢接触生成氟化铁和氢原子， 氢氟酸介质与碳钢接触生成氟化铁和氢原子，Fe 十2HF→FeF2十2H，氟化铁是一种致密的锈蚀物，附 ，氟化铁是一种致密的锈蚀物， 在金属表面形成一种保护膜， 在金属表面形成一种保护膜，使氟化氢的扩散速度降 低。对设备起到保护作用。但当介质温度超过65℃时， 对设备起到保护作用。但当介质温度超过 ℃ 该层锈蚀物的保护膜就将剥落，使金属继续被腐蚀。 该层锈蚀物的保护膜就将剥落，使金属继续被腐蚀。 腐蚀反应产生的氢原子对钢材有很强的渗透能力。 腐蚀反应产生的氢原子对钢材有很强的渗透能力。 这种渗透能力与温度有关，温度越高，渗透越强。 这种渗透能力与温度有关，温度越高，渗透越强。
(三)应力腐蚀 三 应力腐蚀 应力腐蚀是材料在应力和特定介质共同作用下所 引起的材料开裂。 引起的材料开裂。在氢氟酸中碳钢和蒙乃尔合金均可 能产生应力腐蚀开裂。 能产生应力腐蚀开裂。这种应力腐蚀是随温度的增加 而加剧。 而加剧。 防护措施： 防护措施： 1.焊后热处理 焊后热处理； 焊后热处理 2.控制钢材、焊缝及热影响区的硬度值。要求控 控制钢材、 控制钢材 焊缝及热影响区的硬度值。 制在HB235以下。 制在HB235以下。 HB235以下
三、影响氢氟酸腐蚀的主要因素 (一)氢氟酸浓度的影响 氢氟酸浓度的影响 一 氢氟酸浓度 浓的氢氟酸腐蚀性能极其微弱， 浓的氢氟酸腐蚀性能极其微弱，而稀的氢氟酸则具 有很强的腐蚀性，并且腐蚀性是随氢氟酸浓度的降低而 有很强的腐蚀性，并且腐蚀性是随氢氟酸浓度的降低而 。（表 加剧。（ 加剧。（表2-8-3） 原因：浓度降低，导电度增加， 原因：浓度降低，导电度增加，离子的迁移和扩散 容易进行，影响腐蚀电流也较大。 容易进行，影响腐蚀电流也较大。当降低到某个浓度时 腐蚀性最强。再降低浓度，腐蚀率将随之降低。 ，腐蚀性最强。再降低浓度，腐蚀率将随之降低。 温度对腐蚀的影响 (二)温度对腐蚀的影响 对化学反应来说．温度是一个关键的条件， 对化学反应来说．温度是一个关键的条件，温度升 使反应加速，也能使腐蚀加剧。 高，使反应加速，也能使腐蚀加剧。 对于碳钢材料，当使用温度高于65℃时，因氟化铁 对于碳钢材料，当使用温度高于65℃时 65℃ (FeF2)保护膜失去作用，腐蚀急速加剧，建议选用蒙乃 (FeF2)保护膜失去作用，腐蚀急速加剧， 保护膜失去作用 尔合金。 尔合金。
第八章
氢氟酸烷基化装置
概 述
第一节
烷基化:在催化剂作用下， 烷基化:在催化剂作用下，异丁烷和烯烃的化学加成 反应。生产甲基叔丁基醚和烷基化汽油。 反应。生产甲基叔丁基醚和烷基化汽油。
第二节
原理和工艺流程
氢氟酸Fra Baidu bibliotek基化流程见下图： 氢氟酸烷基化流程见下图：
第三节
氢氟酸腐蚀
氢氟酸是一种剧毒和强腐蚀性的物质。 氢氟酸是一种剧毒和强腐蚀性的物质 。 其本身易 挥发并且能与水完全互溶而引起强烈腐蚀。 挥发并且能与水完全互溶而引起强烈腐蚀。 一、氢氟酸腐蚀 (一)均匀腐蚀 一 均匀腐蚀 氢氟酸对金属材料的腐蚀是电化学腐蚀。其腐蚀 氢氟酸对金属材料的腐蚀是电化学腐蚀。 是按电化学过程进行，即阳极产生金属溶解 均匀腐 是按电化学过程进行，即阳极产生金属溶解(均匀腐 导致氢鼓泡和氢脆)。 蚀)，阴极析出氢 导致氢鼓泡和氢脆 。 ，阴极析出氢(导致氢鼓泡和氢脆