化肥腐蚀监测.docx
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化肥腐蚀监测
一、尿素生产厂的腐蚀状况现状分析
尿素不仅是一种高效的氮肥，而且在树脂、医药、涂料、纺织、食品、饲料等工业领域作为化工原料有着广泛的应用。
在工业尿素生产中,以液氨和二氧化碳为原料，目前尿素生产主要采用的两种生产工艺：
一种是水溶液全循环法，经二氧化碳压缩、氨的净化和输送、尿素合成、循环、吸收解吸、蒸发、造粒与贮存等工序；另一种是二氧化碳汽提法，经NH3和CO2压缩、尿素合成、CO2汽提、循环、蒸发与造粒等工序。
其中生产用氨和二氧化碳由合成氨系统提供。
合成氨的生产工艺主要经脱硫、造气、转化、变换脱碳、甲烷化、氨的合成和氨的冰冻等工序。
合成氨生产过程中产生的腐蚀主要源于生产过程中的各种原料及其杂质、工艺过程介质及其环境等。
如高温气体（如H2、N2等）、H2S、CO2、水蒸汽、热钾碱液/MEDA液及其水溶液体系、循环冷却水等对设备及管道的腐蚀，具体包括氢腐蚀、氮腐蚀、高温氧化腐蚀以及其它一些均匀腐蚀和局部腐蚀。
针对上述各种腐蚀，各生产单位一般以选用适用的设备及管道材料，在工艺上选用缓蚀剂、水处理剂以及调整工艺的方法加以控制，并采用化学分析法、冷却水的电导检测法、pH监测法和旁路挂片法实现腐蚀监测。
尿素生产装置中主要腐蚀问题是氨基甲酸铵、尿素溶液等的腐蚀，氨基甲酸铵是在NH3和CO2转化成尿素过程中生成的一种中间产物,其腐蚀在反应部位最为严重。
因为在该部份的温度和压力均高于下游,其中水溶液全循环法生产系统中尿素合成塔、吸收塔和中低加热器等都很容易被氨基甲酸铵腐蚀；而二氧化碳汽提法生产系统中受尿素甲铵液腐蚀较严重的设备是合成塔、高压洗涤器、汽提塔和高压甲铵冷凝器等。
特别是在温度130～200℃、压力15～25MPa条件下的尿素-甲铵溶液,对金属的腐蚀更为严重。
在尿素的现代生产过程中,设备的防腐主要集中在工艺操作上。
而工艺操作的控制主要以化学分析法、冷却水的电导检测法、pH监测法、旁路挂片法和设置检漏孔来检查设备衬里的腐蚀穿透法等传统腐蚀监测的结果为依据，尤其以化学分析法为主。
传统方法在现实腐蚀监测中存在一些问题，主要表现在:
①传统分析法,分析操作周期长,不能及时地反映设备的腐蚀状态和工艺操作对设备腐蚀的影响;②设置检漏孔和分析冷却水的电导法,均不能检测设备的未穿透腐蚀,这些检测方法不是安全可靠的监测方法;③上述监测法由于不能准确及时了解设备腐蚀状态,采取措施不及时,针对性也不是很强,因此,不同程度地降低了设备使用寿命,对成品尿素的质量也有一定的影响。
因此在尿素生产厂实现在线腐蚀监测具有重要的现实意义，能指导工厂进行工艺控制，以减轻工艺介质对设备的腐蚀，且能指导工厂合理使用各种缓蚀剂及水处理剂，一方面防止因药量不足，工艺介质对设备的腐蚀，另一方面防止因药量过大而产生的药剂的无谓耗损和浪费，提高经济效益。
二、腐蚀监测区
1、各系统探针安装数量
尿素系统
装置名称
探针安装位置
温度/压力
探针数量
1
合成氨
合成氨脱碳装置
CO2吸收塔富液出口管
120℃/3MPa
1
循环水装置
循环水给水总管
常温/0.4MPa
1
2
水溶液全循环法尿素
尿素合成塔
尿素合成塔尿液出口管
200℃/22MPa
1
3
二氧化碳
汽提法尿素
尿素
CO2汽提塔尿液出口管
200℃/16MPa
1
尿素合成塔尿液出口管
200℃/16MPa
1
尿素
CO2汽提塔尿液出口管
200℃/16MPa
1
尿素合成塔尿液出口管
200℃/16MPa
1
循环水给水总管
常温/0.4MPa
1
共计
8支
二、尿素生产厂腐蚀在线监测技术方案
2、各系统探针安装数量
装置系统
电感探针数量
电化学探针
pH探针
H探针
名称
数量（套）
（只/套）
合计（只）
（只/套）
合计（只）
（只/套）
合计（只）
（只/套）
合计（只）
合成氨
3
1
3
3
9
/
/
1
3
水溶液全循环法尿素
2
1
2
1
2
/
/
/
/
二氧化碳汽提法尿素
2
2
4
2
4
/
/
/
/
循环水系统
6
/
/
2
12
1
6
/
/
合计
/
/
9
/
27
/
6
/
3
总计
45（只）
2、监测点及其工况条件和腐蚀性分析：
编号及探针
监测部位及腐蚀介质状态
腐蚀介质特性
目的
合
成
氨
统
系
a电化学
探针
天然气压缩机段间换热器循环冷却水出口处接管，循环冷却水
循环冷却水产生的电化学腐蚀以及其它一些局部腐蚀
用于监测循环冷却水对天然气压缩机段间换热器的实时在线腐蚀监测，监测循环冷却水对段间换热器的腐蚀，指导循环冷却水处理。
b电化学
探针
合成气压缩机段间换热器循环冷却水出口处接管，循环冷却水
循环冷却水产生的电化学腐蚀以及其它一些局部腐蚀
用于监测循环冷却水对合成气压缩机段间换热器实时在线腐蚀监测，监测循环冷却水对段间换热器的腐蚀，指导循环冷却水处理药剂的加入。
c电感
探针
低变气再沸器气液出口接管处，高温蒸汽和少量的CO2等
高温蒸汽和少量的CO2等产生的电化学全面腐蚀与局部腐蚀
用于监测碱液/MDEA液汽化后产生的气液流对低变气再沸器内件的腐蚀，用以指导V2O5缓蚀剂的加入和工艺操作参数的调整
d电化学探针
吸收塔塔下碱液出口接管处，碱液（含K2CO3，KHCO3等）/MDEA液
吸收塔、再生塔中的碱液/MDEA液产生的电化学全面腐蚀与局部腐蚀
用于监测吸收塔、再生塔中的碱液/MDEA液产生的腐蚀，用以指导V2O5缓蚀剂的加入，重点监测吸收塔的腐蚀。
e氢探
针
氨合成塔出氨管线，高温高压的NH3、H2、N2等
合成塔中未完全反应的高温合成气含NH3、H2、N2等，主要有氢腐蚀和氮腐蚀
用于监测合成塔、合成气低变锅炉中的渗氢腐蚀，重点监测合成塔的渗氢量。
水
溶
液
全
循
环
法
f电感
探针
尿素合成塔尿液出口管，高温高压下的尿素甲铵液
高温高压下尿素甲铵液对不锈钢衬里及内件的腐蚀
监测合成塔在高温高压的尿素甲铵液下其钝化膜是活态还是钝态，以指导生产工艺的调整和氧气（空气）的加入
g电化学
探针
中压吸收塔甲铵液出口管，高温下的甲铵液（含NH3和H2O）
高温下甲铵水溶液对中压吸收塔的衬里及内部构件的电化学腐蚀
用于监测高温高压下甲铵水溶液对中压吸收塔的腐蚀，以指导生产工艺参数的调整。
注：
上述各种在线监测技术是常规化学分析法的补充或取代技术。
（续上表）
编号及探针
监测部位及腐蚀介质状态
腐蚀介质特性
目的
二
氧
化
碳
汽
提
法
h电感
探针
尿素合成塔尿液出口管，高温高压下的尿素甲铵液
尿素合成塔中的尿素甲铵液产生的电化学腐蚀及一些局部腐蚀
监测合成塔在高温高压的尿素甲铵液对设备的腐蚀性，判断设备是否处于钝化状态，以指导生产工艺的调整和氧气（空气）的加入。
i电化学
探针
高压洗涤塔甲铵液出口管，高温高压下的甲铵水溶液
高压洗涤塔中高温高压下的甲铵水溶液对塔及内部构件产生的电化学腐蚀
用于监测高压洗涤塔的高温高压下甲铵水溶液对合成塔的腐蚀，用以指导生产工艺参数的调整。
j电化学
探针
高压甲铵冷凝器甲铵液出口管，高温高压下浓甲铵液
高压下的甲铵水溶液对高压洗涤塔中塔内部构件产生的电化学腐蚀
监测高压甲铵冷凝器在高温高压的尿素甲铵液中对冷凝器及内件的腐蚀，以指导生产工艺参数的调整和空气的加入
k电感
探针
二氧化碳汽提塔尿液出口管，高温下尿素甲铵液
二氧化碳汽提塔中的尿素甲铵液及高压下的CO2气体对塔内件产生的电化学腐蚀和局部的冲刷腐蚀
用于监测高温高压下尿素甲铵液对CO2汽提塔的腐蚀，主要用以指导生产工艺参数的调整。
循
环
水
系
统
l电化学
探针
循环冷却水去水总管，
加药处理后的循环冷却水，电化学腐蚀，化学腐蚀，垢下腐蚀等局部腐蚀
监测评价冷却水在处理前后的水质情况，评价冷却水的水质是否达标，指导药剂的加入。
m电化
学探针
循环冷却水回水总管
经生产系统循环后的循环冷却水，电化学腐蚀，化学腐蚀，垢下腐蚀等局部腐蚀
npH探针
循环冷却水去水总管
加药处理后的循环冷却水，电化学腐蚀，化学腐蚀，垢下腐蚀等局部腐蚀
用于监测循环冷却水系统pH值,判断循环水是否具有腐蚀性，工艺介质是否泄漏。
注：
上述各种在线监测技术是常规化学分析法的补充或取代技术。
3、尿素生产厂腐蚀监测点布置方案
循环水冷却水系统
４．实例：
浙江巨化股份有限公司合成氨厂尿素合成塔腐蚀监测
上图为浙江巨化股份有限公司合成氨厂尿素合成塔在线腐蚀方案示意图。
浙江巨化股份有限公司合成氨厂是浙江省重要的化肥生产基地和最大的甲醇、甲醛生产厂。
该厂始建于1959年，现拥有年产16.5万吨合成氨、11万吨尿素、13万吨碳酸氢铵、3万吨甲醇、5000吨甲酸生产装置。
尿素被中国氮肥工业协会确认为上榜品牌。
尿素合成塔是化肥装置中的关键装置，其状况的好坏直接关系到尿素装置的长周期安全运行，由于尿酸甲铵液等工艺介质的强腐蚀性及常规监测方法的滞后性，该厂安装了一套电化学在线腐蚀监测仪用以监测工艺介质对尿素合成塔的腐蚀。
该在线腐蚀检测系统与传统的成品尿素镍含量分析法和设置检漏孔以及冷却水的电导法相比，具有实时监测且响应时间快、可信度较高的特点。
能及时反映出尿素合成塔内的瞬时腐蚀状态,在指导生产和设备防腐保护中起了相当大的作用。
该技术是目前用于指导在化工生产中工艺调整的最有效的措施之一。
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