顺丁橡胶设备的腐蚀原因及防腐对策

顺丁橡胶设备的腐蚀原因及防腐对策

曹瑢

大庆石化公司化工三厂橡胶聚合联合车间 163711

摘  要：顺丁橡胶行业在国内外迅速发展，其设备防腐问题已经成为制约其经济效益的一个主要原因，应加强顺丁橡胶装置工艺防腐、材质防腐和高效、可靠的防腐监测技术。文章简单地叙述了丁二烯橡胶装置的主要腐蚀状况和腐蚀原因，并对装置主要腐蚀区域采取的保护方法和应对措施进行了综述，并通过长期的腐蚀监测对防腐综合效果进行了检验。

关键词：氧腐蚀；碱洗塔；装置设备；缓蚀剂

一、顺丁橡胶设备的腐蚀特性

国内顺丁橡胶的生产工艺和技术比较完善，顺丁橡胶装置生产与石化企业有着紧密的联系，因此，经过多年的研究，顺丁橡胶设备的防腐蚀技术也被开发出来，其中就有丁二烯清洗系统、碱洗系统、丁二烯循环系统。通过对顺丁橡胶的工业设备的制造工艺分析，可以看出，在产品生产中需要使用催化剂、防老剂等材料。其中，催化剂主要为以下三种：环烷酸镍、三异丁基铝、三氟化硼乙醚络合物。在有毒有害、高温高压、易燃易爆的石油化工行业中，腐蚀性就像是一颗随时都有可能爆炸的炸弹。化工行业的事故通常都很恐怖，如爆炸、火灾、有毒气体泄漏等，不但会对国家的经济和社会的稳定及人民生命财产构成危害，而且会对周围的生态环境产生严重影响。对于顺丁橡胶装置的腐蚀问题，其核心是节省企业的资金，根据不全面的数据统计，全球每年由腐蚀引起的钢材损耗，约占据了全球钢材总量的30%，尤其是石油化工行业，不仅会产生巨大的经济损害，还有很大的负面社会舆论影响。

总之，顺丁橡胶设备的腐蚀主要表现为以下几方面：一是不可避免性。腐蚀是一种化学现象，任何一种材料都无法避免，只不过它的出现频率不一样。因为这些金属材料本身就是活性的，所以在使用过程中，很可能会遇到各种腐蚀性的东西，在化工作业环境中容易接触到各类腐蚀性物质，包括游离在空气和水分子中的酸性物质，一旦结合之后就会发生氧化还原反应和电化学反应，形成腐蚀。

    第二，无法预料性。这种腐蚀过程持续进行，但大多数时间都很慢，因而不能对其危害进行预报。比如一些不锈钢管线在较为完整的情况下，可以持续使用十多年，可是如果管道的表层上有了裂纹，很快就会被侵蚀和破坏，在短时间发生断裂，而这一切，都需要用专门的检查设备（金属探伤）才能发现，人眼是无法观察的。

二、顺丁橡胶设备的锈蚀成因探讨

酸是顺丁橡胶中最常见的一种腐蚀材料，而顺丁橡胶生产工艺中没有含酸性成分，为何会出现这种情况？这是由于酸性成分的来源是中介物质，因此，在整个反应中，质量、能量和形态都不会变化。但当最后的闪蒸沉淀时，它会转变为酸性物质。这种中介物质就是催化剂，顺丁橡胶的常用催化剂有：环烷酸镍、三异丁基铝、三氟化硼乙醚络合物。而三氟化硼乙醚络合物与溶剂油的亲和性极低，只有极少数可以被溶解，因此未参与催化反应的三氟化硼乙醚络合物，大部分都会被保留下来，并与沉淀下来的水分相溶，形成了氢氟酸和硼酸。这就是酸性物质的来源。

尽管酸液是由催化剂和水分子混合而成，但是氢氟酸是一种非常强大的电解质，在遇到钢材质设备的时候，会发生剧烈的电化学反应，产生铁锈。氢氟酸和碳钢中铁的反应是：2Fe+6HF=2FeF3+3H2。

三、顺丁橡胶设备的腐蚀对策

由于顺丁橡胶具有优良的性能，在国内外均有大量的生产和使用，其制造技术已相当完善。然而，由于顺丁橡胶生产过程中容易产生腐蚀性的特点，因此，在石化行业，生产管道的腐蚀问题一直没有得到很好的处理。要从根本上消除这个问题，应从下列几个方面入手。

1、化学工艺

首先，因为顺丁橡胶设备中的酸类是三氟化硼乙醚络合物所生成的硼酸，所以最容易的方法是降低三氟化硼乙醚络合物的用量，降低硼酸的产量，或使用新的催化剂取代三氟化硼乙醚络合物。同时，还可以减少酸的用量，减少其转化速率。其次，用中和的方法降低酸的侵蚀。酸、碱的中和是一种化学方法，顺丁橡胶装置添加了一个碱洗系统，利用碱液的影响达到了酸碱的中和；从原理上讲，这一技术具有一定的可行性，然而，在工业生产过程中，存在丁二烯等不能溶解的物料，从而产生了“油包水”的特性，中和的作用不明显。为了达到这个目的，通常要经过碱清洗，并与水洗一起进行。

2、物理工艺

除化学方法以外，还可以通过物理方法来防止腐蚀，这是通过对管道材质的优化来预防的。根据目前的腐蚀情况，普通的装置管道采用的是不锈钢等金属材质。可以用耐腐蚀的特种树脂、聚合物等替代原来的设备管道。该方法具有易于替换、快速建造、维修过程简化等特点。然而，物理工艺的办法基本上还是“治标不治本”，而且所有的装置管道都要进行替换，费用高昂，给企业的经营带来了一定的负担。物理工艺可以考虑对某些特定的地方进行调整，特别是某些动态性较强的部分。

3、材料防腐

材料的更新是最简单、最常用的方法。由于溶剂油再生体系中的油水分层罐和脱水罐中存在着大量的含氟、硼酸和其他酸类，造成了较大的腐蚀，因此顺丁橡胶设备应对受腐蚀的部分采用更高级的材料。可以通过对该装置使用新的涂层，从而有效克服该装置的腐蚀问题，比如通过高压电纺的方式对设备增加环氧树脂涂层。需要注意的是，使用涂料等表面工艺应注重施工的质量，要保证底材的清洁，要保证涂层的均一，在维修时要对涂层进行防护，避免机械碰撞和过热蒸汽造成的损害。

4、加强腐蚀监控与技术运用

在石油化工设备中，腐蚀监测是一项重要的工作。在设备的腐蚀监控中，及时准确地反映和预报设备的腐蚀状况是监控的关键，为确保数据的连续和可靠，该设备指定专门的人员对主要监控区域和监控部位进行长时间的数据追踪，并对检维修过程中的腐蚀状况进行调查，检查和确认其防腐性能，从而更好地指导生产操作。针对设备的主要腐蚀性问题，采取了不同的监控手段，以防止监控技术的单一。顺丁橡胶装置通过综合运用腐蚀监控技术，制定了一套科学的工艺监控技术，使各种工艺参数进行了最优的结合。同时，建立了一个基于数据分析、处理的腐蚀监控数据库，对设备的锈蚀速率和剩余使用寿命进行了正确的预报和评价，并对其进行了有效的防范和修复，实现了长周期、高效益的安全生产。

结语

在化工产业中，各种设备的腐蚀是无法避免的，但是可以采取相应的防护手段来减缓。顺丁橡胶的耐腐蚀性能的研究尚不完善，必须对其进行工艺和设备上的改进，以彻底解决其腐蚀问题。

参考文献：

[1]郝新焕,崔轲龙,马红杰.顺丁溶剂油回收系统的腐蚀与防护[J].腐蚀与防护,2013,09:852-855.

[2]郝新焕,孙伟,王奕.乙烯顺丁橡胶装置溶剂油系统腐蚀分析[J].腐蚀与防护,2004,09:392-394.

[3]赵敏,康强利,孔朝辉,马红杰.化工装置腐蚀与防护[J].石油化工腐蚀与防护,2010,04:21-24.