浅谈丙酮氰醇生产工艺和生产装置的腐蚀分析
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[摘 要]文中对丙酮氰醇生产装置和装置流程做了简要概述，并对丙酮氰醇生产的工艺原理进行了介绍；分析了丙酮氰醇生产装置受氯化钙盐水的腐蚀状况，探讨了工业生产过程中丙酮氰醇对装置设备的腐蚀情况，并对设备的腐蚀状况分析。
[关键词] 丙酮氰醇 精制 氯化钙 腐蚀
中图分类号TQ 文献标识码A 文章编号：
前言
丙酮氰醇是一种无色或亮黄色液体有剧毒易燃，易溶于水，易溶于乙醇、乙醚，溶于丙酮、苯，微溶于石油醚、二硫化碳。丙酮氰醇是一种应用广泛的化工原料。丙酮氰醇主要用途是有机玻璃单体—甲基丙烯酸甲酯的中间体，可广泛用作农药、医药、食品和饲料的添加剂、涂料助剂等精细化工产品。在丙酮氰醇生产过程中，装置设备受温度、介质等的影响会产生腐蚀，影响装置的安全生产运行，危胁着人们的生命健康安全，这要求我们采取相应措施减少装置的腐蚀并做好防护工作。
一、丙酮氰醇生产装置和装置流程简述
大庆炼化公司丙酮氰醇生产装置主要由反应部分、精制部分两部分组成，并设有制冷辅助。反应部分包括原料系统、反应系统；精制部分包括精制系统、产品储存系统。反应部分是利用丙烯腈车间的副产品氢氰酸和外购丙酮为原料，在碱性催化剂氢氧化钠的作用下进行缩合反应制取纯度为93%的粗丙酮氰醇，经精制塔提纯后可得到98%的精丙酮氰醇。
丙酮氰醇装置合成系统的反应过程为丙酮和氢氰酸在NaOH作为催化剂的条件下进行缩合反应。反应完成约85%以上，反应放出的热量通过盐水的夹套，蛇管和循环冷却器移走，并控制釜内反应温度为20℃，反应在釜内停留约半个小时，然后逐个溢流，经预冷釜和深冷釜，并在其内各停留1小时后，反应液通过溢流进入中和釜，反应渐趋平衡，丙酮氰醇含量达90%以上。在结晶釜加入硫酸中和，通过结晶釜使硫酸内结晶析出，然后由成品过滤泵打至过滤器进行过滤，通过过滤器的滤液为90%以上的粗丙酮氰醇，直接作为精制系统原料。粗丙酮氰醇经过精制塔的提纯后得到高纯度的精丙酮氰醇。提纯塔为中部进料，提纯过程中，游离的丙酮和氢氰酸及水在减压条件下被蒸出，并进入回收塔，塔釜液经再沸器产出高纯度丙酮氰醇。
二、丙酮氰醇生产工艺原理
丙酮氰醇是由丙酮和氢氰酸在碱性催化剂氢氧化钠存在下进行缩合反应制得。丙酮氰醇反应速度很快，同时放出大量的热量。若移去多余的反应热量，可以使平衡向生成物方向进行，故在生产中采用低温冷却法，提高其转化率，尽管在低温下反应，丙酮氰醇纯度一般只能达到93%左右，只有经过进一步提纯，方能使纯度达到97%以上。
丙酮氰醇为热敏性物质，在碱性、高温，或者停留时间过长的条件下都易产生分解，尤其是高纯度丙酮氰醇分解速度更快。因此在丙酮氰醇提纯技术上，采用真空精馏的方法，目的是降低精制塔釜温度，减少丙酮氰醇在高温下的分解，同时还采用了一次通过式再沸器加热方法，缩短丙酮氰醇在高温区的停留时间。丙酮、氢氰酸和少量水从精制塔塔顶蒸出，在塔底得到纯度大于97%的精丙酮氰醇产品。冷冻水系统利用制冷剂氨及载冷剂氯化钙，通过往复式压缩机循环制冷，为丙酮氰醇部分设备提供低温冷源。
3.1氯化钙盐水的应用与腐蚀
由于丙酮氰醇在生产过程中使用了一些易腐蚀的溶液，例如氯化钙盐水，它的物理性能具有比热大、载冷量大、不易燃、价格低等优点，使氯化钙溶液在致冷工业中成为重要的冷冻剂，在制冷系统中被广泛应用。在使用过程中，为了防止氯化钙的浓度降低，引起凝固点温度升高，故必须定期用比重计测定氯化钙的比重。若浓度降低时，应补充，以保持在适当的浓度。氯化钙的凝固温度随浓度而变，当溶液浓度为29.9%时，氯化钙盐水的最低凝固温度为-55℃；氯化钙水溶液对设备有腐蚀性，使用时应该注意。在丙酮氰醇的实际生产中发现，氯化钙盐水对设备的腐蚀较为严重。
在丙酮氰醇在生产过程中，冷冻盐水机组常用的有乙二醇机组及氯化钙盐水机组，这是由于虽然氯化钙盐水具有对设备的腐蚀性，但由于添加氯化钙的价格较便宜，在中小型制冷机组用得更广泛，因此，为了减少腐蚀，在使用过程中，还在盐水中添加了一些助剂。
由于设备的腐蚀，每年要消耗大量的资金进行维修，因此掌控盐水的腐蚀机理和腐蚀速率，采取相应的防护措施意义重大。冷冻水储存在蒸发器中，通过与氨换热后，利用盐水泵输送到用户，泵压力≤1.0MPa，保冷部分采用聚氨脂和聚乙烯板。其中盐水槽上部采用木质盖板做密封，为了加强保冷效果，我厂改用聚乙烯板，同时便于观察盐水液位和水质情况。
3.2丙酮氰醇对设备的腐蚀分析
丙酮氰醇对蒸发器盐水槽的腐蚀是生产过程中需要监测的设备。生产过程使用的蒸发器盐水槽设备有3台，容积20 m3，容器外壁材质A3，内设置液氨换热盘管，材质20#，换热面积 200 m3。我厂在检修时发现的腐蚀状况非常严重，引起施工技术人员的极大注视，提出了一些解决或缓解腐蚀的方法。
丙酮氰醇装置设备采用的材质是18-8型不锈钢材质。但由于氯化钙盐水是很强的电解质溶液，Cl- 能引起金属的局部腐蚀，它会与H+生成氯化氢，氯化氢溶解在水溶液就形成盐酸，使腐蚀加速进行，在金属表面形成腐蚀坑。氯离子对18-8型不锈钢易产生孔蚀和缝隙腐蚀。从某些设备受腐蚀部位分析，例如，换热管的沙眼在管板胀接口里端，用目测就能观察到胀接口管束内壁微细的水柱。
盐水槽顶部盖有设有检查孔，因此氯化钙盐水顶部与室内环境接触，低温的冷冻盐水与环境中的空气进行换热，使空气中凝结成水珠，形成周围空气潮湿，随着空气流动，蒸发室内整个环境的相对湿度在75%～80%之间，具备了潮湿大气腐蚀环境。由于盐水的含盐量相当大，氯离子含量在55%以上，盐水虽是中性溶液，ph值为7.0-8.5，由于盐水槽为敞口容器，有大量氧的存在，所以大多数腐蚀为氧去极化腐蚀。加上搅拌器强制对流盐水外层被氧所饱和。碳钢在盐水中腐蚀也是由于大量氯离子破坏金属表面的氧化膜，所以碳钢是不能建立钝态的，且遭受氧去极化腐蚀，并且腐蚀主要是受氧到达阴极表面的扩散过程控制。搅拌器基础表面处于湿润的状态，氧的透过容易，不断破坏腐蚀产物层，所以盐水槽上部及搅拌器基础的腐蚀速度比其它部位大3～5倍。因此，在丙酮氰醇生产过程中，要严格控制工艺参数，监测温度，定期补加防腐剂，控制盐水的ph值，可以延缓对生产设备的腐蚀。在盐水中加人定量的防腐剂可减轻腐蚀。可选用重铬酸钠作为防腐剂。
结束语
通过对丙酮氰醇生产装置介绍、以及相应的生产工艺流程简介，并通过对丙酮氰醇对设备腐蚀情况的分析，对丙酮氰醇对设备的腐蚀结果进行氯化钙溶液对设备的腐蚀状况分析，采取相应的防护措施，提高设备抗盐水腐蚀能力，保证丙酮氰醇生产装置的生产能力和质量，延长丙酮氰醇生产装置设备的使用寿命。
参考文献
[1] 王鑫根.丙酮氰醇生产工艺条件的探讨[j].金山石油化工化纤技术.1984年03期
[2] 梁吉柱.丙酮氰醇装置冷冻水系统的腐蚀与防护[j].炼油与化工.2011年06期