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氫氟酸旋轉(zhuǎn)反應(yīng)爐的腐蝕與防護(hù)措施

文檔作者：洪廣昌文檔來源：衢化氟化學(xué)有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年10月15日
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馕隋
螢氟酸旋轉(zhuǎn)反應(yīng)爐
洪廣昌
(衢化氟化學(xué)有限公司浙江衢州324004)
腐蝕與防護(hù)措旋
【摘要】氫氟酸生產(chǎn)中的主要的反應(yīng)設(shè)備旋轉(zhuǎn)反應(yīng)爐腐蝕主要來源于含水氫氟酸和硫酸的化學(xué)腐蝕，高溫氧化及
常年的交變應(yīng)力腐蝕。本文通過對(duì)無水氫氟酸旋轉(zhuǎn)反應(yīng)爐在生產(chǎn)的腐蝕各種因素進(jìn)行分析，介紹了相應(yīng)的防護(hù)措施。
【關(guān)鍵詞】氫氟酸反應(yīng)爐化學(xué)腐蝕高溫氧化及交變應(yīng)力腐蝕 腐蝕防護(hù)
氫氟酸生產(chǎn)工藝流程上的主
要設(shè)備反應(yīng)器目前在國(guó)內(nèi)的各種
流程上都采用旋轉(zhuǎn)反應(yīng)爐的形
式，而工藝流程上的不同以及各
種工藝控制指標(biāo)的不同，對(duì)旋轉(zhuǎn)
反應(yīng)器的腐蝕情況也不同，在國(guó)
內(nèi)有的氫氟酸生產(chǎn)技術(shù)采用在轉(zhuǎn)
54 I石油和化 設(shè)置， o0。．02
爐內(nèi)增加襯板和內(nèi)置螺旋，一般
內(nèi)部襯板和螺旋一年一換，腐蝕
損壞嚴(yán)重，而采取先進(jìn)生產(chǎn)工藝
及合理的工藝控制操作卻可以使
該旋轉(zhuǎn)反應(yīng)爐使用壽命提高十幾
年，該爐體的使用壽命對(duì)整個(gè)裝
置的生產(chǎn)產(chǎn)量負(fù)荷及產(chǎn)品質(zhì)量都
有直接影響， 因此探討無水氟化
氫生產(chǎn)中旋轉(zhuǎn)反應(yīng)爐的腐蝕及防
護(hù)很有必要。
1 反應(yīng)過程的腐蝕原因分析
氫氟酸生成過程中，螢石粉和
硫酸作用發(fā)生：
CaF2+H2S04--*CaSO4+2HF—Q
反應(yīng)的同時(shí)，因螢石粉中有雜
質(zhì)sio CaCO 、CaO等的存在，還
會(huì)發(fā)生如下副反應(yīng)：
sio2+4HF SiF4+2H20
CaCO3+H2s04 cac04+H2O+CO2
CaO+H2SO4 CaSO4+H20
從以上可以看出反應(yīng)是一個(gè)
較復(fù)雜的氣、液、固三相反應(yīng)。高
溫下，螢石粉與液態(tài)硫酸作用生成
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氣態(tài)HF，高溫下同時(shí)存在HF、
H，S04、SiF 、H，0等介質(zhì)。此反
應(yīng)過程在國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)工藝中主
要是在一個(gè)外帶加熱夾套或直
接明火加熱的旋轉(zhuǎn)反應(yīng)爐中進(jìn)
行的， 爐體國(guó)內(nèi)主要采用的是
碳鋼材料，該爐體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
如下：
1．1 腐蝕原因之一：反應(yīng)爐
在生產(chǎn)過程中水份的不可避免的
存在，加劇了氟化氫、硫酸對(duì)反
應(yīng)器的腐蝕， 無水氟化氫生產(chǎn)
中，水份的來源主要有：從以上
反應(yīng)過程中的可以看出原料中雜
質(zhì)的存在，副反應(yīng)生成一定量的水
份： 98％ 硫酸和發(fā)煙硫酸為原料
酸自身帶入系統(tǒng)的水份；由于HF
回轉(zhuǎn)反應(yīng)爐加工和安裝精度不夠
高，其密封性不夠好，生產(chǎn)中在
負(fù)壓作用下，空氣從泄漏部位進(jìn)
入回轉(zhuǎn)反應(yīng)爐，而空氣中含有水
份也在負(fù)壓作用下泄入旋轉(zhuǎn)反應(yīng)
器中。
1．2 腐蝕原因之二：HF生成
的反應(yīng)機(jī)理較復(fù)雜， 螢石粉和
硫酸混和反應(yīng)是一個(gè)吸熱反應(yīng)，
且高溫下才能達(dá)到較高的反應(yīng)
速率和轉(zhuǎn)化率， 而反應(yīng)進(jìn)入一
定的區(qū)域時(shí)(轉(zhuǎn)化率在70％ 一80％
左右時(shí))， 要渡過一個(gè)粘稠狀
態(tài)，這個(gè)狀態(tài)的物料不僅腐蝕
性大，而且易引起物料在爐體內(nèi)
結(jié)壁，或者由于反應(yīng)沒有控制
好在加料酸中存在較多的HF，
也會(huì)造成反應(yīng)物料粘壁， 這些
腐蝕性較強(qiáng)的物料粘在轉(zhuǎn)爐內(nèi)
壁也會(huì)引起腐蝕，所以反映出
來的狀況是反應(yīng)爐前段腐蝕較
后段要嚴(yán)重；因此，僅僅控制系
統(tǒng)中水份含量還不能完全解決
回轉(zhuǎn)反應(yīng)爐的腐蝕。
1．3 腐蝕原因之三：安裝運(yùn)
行過程應(yīng)力的產(chǎn)生的影響，轉(zhuǎn)爐
應(yīng)力的產(chǎn)生主要有兩方面，一是
加工過程中，如冷加工過程的形
變應(yīng)力、爐體之間焊接過程中焊
接應(yīng)力，另一方面在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中
承受壓力和旋轉(zhuǎn)部件也會(huì)產(chǎn)生應(yīng)
力，這種應(yīng)力主要是有前后托輪
支撐處產(chǎn)生的，同時(shí)爐體本身的
重量也都集中在轉(zhuǎn)爐中間載荷，
根據(jù)應(yīng)力分析，在旋轉(zhuǎn)爐運(yùn)行過
程中間存在著拉伸和壓縮的交變
應(yīng)力，引起金屬內(nèi)部晶格扭曲，同
時(shí)使得中間部位難以形成保護(hù)膜，
造成中間部位的爐體減薄，一旦
其減薄到難以支撐爐體自重，該
爐體可能造成中部斷裂。
洪廣昌【1 972一)工程師，現(xiàn)在浙江衢化氟化學(xué)有限公司工作。
2 防護(hù)措施
根據(jù)以上對(duì)爐體腐蝕原因的
分析，建議通過采取以下措施來
減緩腐蝕，甚至使腐蝕降低到很
低的程度。
2．1 降低爐體引起腐蝕水
分。根據(jù)水分來源分析，一是盡
量控制原料螢石其他產(chǎn)生水分雜
質(zhì)存在，特別是CaCO 、SiO，存在，
該雜質(zhì)存在不僅產(chǎn)生水分還要消
耗生產(chǎn)出的HF；二是通過合理的
計(jì)算出9 8％ 硫酸和發(fā)煙硫酸配
比，使加入到反應(yīng)器中的原料酸
水分盡量降低，其次，螢石粉具有
較強(qiáng)的吸濕性，應(yīng)避免干燥螢石粉
長(zhǎng)時(shí)間放置而吸潮；三是應(yīng)提高
回轉(zhuǎn)反應(yīng)爐的密封性能，爐頭、
爐尾宜采用特殊的密封裝置，同
時(shí)提高加工和安裝精度，防止或
減少泄漏，避免空氣進(jìn)入系統(tǒng)，
這樣可以很大程度減少系統(tǒng)中的
水份。
2．2 高溫反應(yīng)過程中產(chǎn)生的
腐蝕可以通過三種方式來降低。
一是采用耐蝕材料對(duì)爐體進(jìn)料端
進(jìn)行內(nèi)襯，增強(qiáng)爐體抗蝕能力，
如采用鋼制爐體，并對(duì)前段堆焊
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2008．02 I石油和化工設(shè)置l 55
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耐腐蝕材料，以保證爐體的厚度
和強(qiáng)度，這樣不僅可節(jié)約耐蝕材
料費(fèi)用，且易施工，爐體整體性、
導(dǎo)熱性都較好。；二是以美國(guó)聯(lián)
合化學(xué)工業(yè)公司為代表的返渣流
程，將一定量的尾部熱的爐渣返
回，和反應(yīng)物料充分混合，增強(qiáng)
物料的流動(dòng)性， 同時(shí)提供反應(yīng)需
要的熱量 提高轉(zhuǎn)化率，又能增
加干性物料起到稀釋作用，較好
度過反應(yīng)粘稠區(qū)域，從而可以有
效地解決回轉(zhuǎn)反應(yīng)爐的粘壁和腐
蝕。三是解決回轉(zhuǎn)反應(yīng)爐的腐
蝕， 當(dāng)今最有效的方法是兩段反
應(yīng)器。兩段反應(yīng)器由預(yù)反應(yīng)器、
旋轉(zhuǎn)反應(yīng)器組成，它可以使原料
混合反應(yīng)的粘流狀態(tài)在預(yù)反應(yīng)器
中完成，將腐蝕過程主要集中于
尺寸很小的、由耐蝕材料制成的
預(yù)反應(yīng)器中，使最終反應(yīng)器以及
后面的設(shè)備腐蝕大大減小。由于
預(yù)反應(yīng)器的特殊機(jī)械結(jié)構(gòu)，可以
避免粘壁，使螢石粉和硫酸混合
非常均勻，使螢石粉和硫酸配比
56 l石濁哪化工設(shè)置．2。0。．。2
近似于理論值，從而避免了過量
游離硫酸對(duì)設(shè)備的腐蝕；它還可
以使旋轉(zhuǎn)反應(yīng)爐內(nèi)的反應(yīng)溫度從
300—350℃降到200~C左右，使腐蝕
速率和腐蝕介質(zhì)含量都大大降低，
從而大大減輕了系統(tǒng)的腐蝕，但
此法中預(yù)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)特殊而復(fù)雜，
技術(shù)含量高、加工精度高、材質(zhì)
昂貴，一次性投資大。
2,3 降低應(yīng)力，減輕腐蝕。一
是在加工安裝過程中盡量降低加
工、焊接過程中的應(yīng)力， 同時(shí)針
對(duì)中部產(chǎn)生的應(yīng)力腐蝕原因，可
以采取中部爐體內(nèi)復(fù)合或堆焊耐
蝕合金(耐應(yīng)力腐蝕材料)，使得
內(nèi)部耐腐蝕性加強(qiáng)，降低減薄
量，外部通過加強(qiáng)筋條提高其中
部剛性，降低中部在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中
產(chǎn)生的交變應(yīng)力，使其易于形成
保護(hù)膜，筆者認(rèn)為轉(zhuǎn)爐中部的應(yīng)
力腐蝕大于化學(xué)腐蝕，由于應(yīng)力
的不斷變化，是轉(zhuǎn)爐中部的氧化
保護(hù)層始終無法保持，解決好中
部應(yīng)力變化對(duì)轉(zhuǎn)爐的壽命起到至
關(guān)重要的作用。
綜上所述，氫氟酸生產(chǎn)中旋
轉(zhuǎn)反應(yīng)爐腐蝕情況根據(jù)工藝不
同，各種工藝指標(biāo)控制不一樣有
很大的不同，通過以上分析，解
決無水氟化氫生產(chǎn)中的腐蝕，一
方面應(yīng)選擇先進(jìn)工藝和流程，減
少系統(tǒng)中水份，從而減小系統(tǒng)介
質(zhì)對(duì)爐體的腐蝕性；另一方面還
需選擇適宜的耐蝕材料和合理的
爐體結(jié)構(gòu)，以提高設(shè)備的抗蝕能
力，從而達(dá)到提高設(shè)備使用壽命
的目的。圈
【1】有機(jī)氟行業(yè)動(dòng)態(tài)，3(1 995)
【2】Et特昭，4929437
【3】hemEng．Prog，59，5(1 963)
【4]Swiss492642
【5]Swiss5401 95
【6】日特公昭 495571
【7】化學(xué)工業(yè)部化工機(jī)械研究院，腐蝕與防護(hù)手冊(cè)
【8】左景伊：左禹，腐蝕數(shù)據(jù)與選材手冊(cè)

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