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摘要：本文分析了电石乙炔法制备氯生产过程中混合机、预热器、转化器等设备的腐蚀机理，并提出了具体的防腐蚀技术措施。
关键词：乙炔；氯乙烯；设备；腐蚀机理；防护技术
1前言
随着经济的迅猛发展，对氯乙烯的需求也不断增加，中国氯乙烯的生产正在迅速发展，氯乙烯的生产不断扩大和重建。生产设备规模大、工艺流程连续化、操作自动化程度不断提高、安全生产要求也不断提高。作为氯乙烯原料的氯乙烯单体（VCM），需求量自然会不断增加。然而，由于VCM生产过程的特点，如易燃、易爆、腐蚀性、多有毒有害物质、连续生产工艺和生产过程复杂，一不小心可能发生事故。基于乙炔相加成氯化氢生产氯乙烯为研究对象，通过对技术过程中腐蚀因素的分析，结合相应的法律、法规标准进行风险评估，确定出主要危害，并提出相应的防护措施。
2电石法制氯乙烯主要化学反应
乙炔是由电石和水反应产生的，在除去杂质后与氯化氢混合，干燥后进入转化器。反应是在转化器管中进行的，在管内装上了具有活性炭性质的氯化汞的催化剂（含量通常是载体质量的10％）。在常压下进行反应，这种反应是放热反应，加压循环热水冷却在管外部使用，保证温度控制在100~180℃。乙炔的转化率达到99%，氯乙烯的收率在95%以上。副产品是二氯乙烷（大约1%），以及少量的乙烯基乙炔、二氯乙烯、三氯乙烷等。在生产过程中，乙炔和氯化氢在转换器内进行氯乙烯合成反应：（1）原料乙炔和氯化氢的制备方法，在氯化汞催化剂的存在下，乙炔和氯化氢直接合成氯乙烯。CH2CH2+HCl—→CH2＝CHCl+124.8kJ/mol（2）电石气制备乙炔的方法：CaC2+2H2O—→C2H2+Ca（OH）2+127.2kJ/mol（3）氯化氢制备方法：氯碱车间的氯气和氢在合成炉中使用。H2+Cl2—→2HCl+44.126kcal
3电石乙炔法制氯乙烯的腐蚀分析
3.1混合脱水
在乙炔净化和氯化氢合成过程中，水被带入其中，由于水的存在，过程中的设备会导致盐酸的腐蚀。当乙炔和氯化氢完全混合在一起冷冻脱水时，凝结水将以40%的雾状沉淀出来。该混合物的含水率取决于冻结温度下40%盐酸溶液的蒸气压。温度越低，水汽压越低，混合气的含水量也越低，可以大大减少预加热器和变流器等顺序工艺设备的腐蚀。但是温度太低会使水结晶。管状石墨热交换器通常作为混合和脱水的主要设备。为了避免水合物结晶影响传热效率和石墨管阻塞，工艺脱水温度为-12~-16℃。混合气先在混合器中进行混合，混合温度是50℃，然后到石墨列管换热器间接缩合脱水。壳程是一个混合的0.3MPa、35℃的冷冻盐水。通过缩合冷凝到-12~16℃，混合气沉淀出40%冷凝的盐酸，沿石墨管的内壁流下汇集后流出。但大多数冷凝的盐酸将被作一种小的“酸雾”悬浮在混合气中（液滴直径只有几微米），将其带入下一个过程。
3.2酸雾过滤
在冷冻脱水后，控制混合物含水率的关键是去除盐酸。由于这种盐酸是一种微雾滴，必须使用一种特殊的气液相分离装置来捕集。在酸雾过滤器中使用含氟有机硅树脂的玻璃棉浸泡过，纤维直径控制在5~10微米，在表面凝结的酸性水滴容易下流，因此不易被空气带走。通过酸雾过滤器的夹套冷却冷冻盐水，使混合气流控制在-12~-16℃的低温，有利于酸雾、水分的过滤。
3.3混合气预热
酸雾过滤后的干燥混合气，进入转换器之前提前通过预热器加热至70~75℃，在工艺上有助于提高转换器的转化率。预热器的腐蚀主要是由于混合物中存在水分。水来自于混合脱水的管式石墨冷凝器存在泄漏，冷却的水分进入混合物。酸雾过滤器的玻璃棉不合格，或未能及时更换，使少量酸雾被带到预热器中。预热系列管状结构，由于其自身的制造质量，在管道中有水汽渗入。当氯化氢气体的体积分数小于0.06%时，不存在盐酸的腐蚀。当石墨冷凝器和预热器本身被排除时，所带来的水分只能来自于酸雾过滤器。上述提到的，混合脱水的大部分工作要在酸雾过滤器中进行，由于有机硅树脂浸渍玻璃棉盐酸阻力差，在使用一段时间后，后被侵蚀成玻璃纤维碎屑，混合气体被带到预热器而混合沉积在管板和壳管口焊接或管扩张的地区，一些列管堵塞。这样，含有水的盐酸雾就会累积，导致预加热器被盐酸腐蚀。
4电石乙炔法制氯乙烯的防腐措施
4.1混合脱水
混合脱水在列管石墨冷凝器中使用。以国内货源来说，把酚醛塑料石墨管作为列管。当系统打开时，停车次数多，很容易引起石墨管与管板之间的胶结或石墨管本身的胶凝和断裂事故。因此，严格遵守管状石墨冷凝器的开放和停车操作系统，有利于延长使用寿命，一般可使用2至3年，要定期更新。因为使用含氯气过量的氯化氢原料，与乙炔气体混合后反应产生氯乙炔，氯乙炔不稳定且容易爆炸，导致燃烧，其爆炸产物为氯化氢和木炭。爆炸还导致混合器的内壁燃烧，一个强烈的冲击波打破了石墨管，产生的碳粉堵塞了石墨管的内腔。
4.2酸雾过滤
使用钢夹套酸雾过滤器，内部衬橡胶，夹套以-15~-35℃冷冻盐水冷却，通常可以使用超过4年。玻璃纤维胶合板和玻璃纤维的过滤用在硬聚氯乙烯板和控制中。板材和过滤器只要不变形就可以使用，但设备的连续运行受到以下因素的限制。外包玻璃棉没有经过氟硅油浸渍处理，或氟硅树脂浸渍浓度很低，浸渍时间太短，使表面轻微的酸雾的玻璃纤维不容易下流，减少酸雾的过滤能力，盐酸直接很快腐蚀玻璃纤维，同时使大量酸雾和玻璃纤维屑带到下工艺设备。由于盐酸将会慢慢腐蚀氟硅油涂层，所以必须定期更换滤油过滤器瓶上的玻璃棉。如果购买的玻璃棉的纤维直径较大，则会降低酸雾的分离效率。粗纤维成本较低。
4.3混合气预热
钢制换热器是用来加热外部蒸汽的。由于上部工艺的酸雾，不使用防腐措施的碳钢预热器，只能使用3~6个月。热交换器的涂层种类很多，但由于强盐酸和0.20~0.30mpa蒸汽加热，选择涂料是困难的。环氧氨基热交换器涂料不耐强酸腐蚀。酚酞必须选择涂漆，涂料使用漆酚树脂漆与钛化合物反应后获得酚酞螯合聚合物，而与没有经过螯合的漆酚涂料相比，热稳定性和耐蚀性都大大提高，耐强酸、强碱和有机溶剂腐蚀，提高了耐磨性，温度可达30~190℃。漆膜厚度可达130~150μm。涂层需要100~120℃热处理后完成，预热器使用寿命可以延长至一年半。损坏是由于列管与管板管端针孔腐蚀磨损造成的，检查管板发现积附了盐酸雾的深棕色玻璃纤维碎片，含固体颗粒冲刷，侵蚀管端部分涂层。发现预热器的列管处于良好状态。
5结束语
据统计，腐蚀造成的每年经济损失近5000亿元。腐蚀消耗了大量的资源，可能导致环境污染和生态破坏。设备、零部件、建筑的使用寿命大大缩短，原材料和资源的消耗进一步增加。我国大多数企业都有较弱的防腐蚀意识，而侧边修复的施工是比较严重的。由于防腐技术涉及面广泛，行业分散，防腐行业的现状不容乐观，社会各界迫切需要解决防腐蚀的问题。腐蚀已成为影响国民经济和社会可持续发展的重要因素之一。一些专家建议，为了减少腐蚀损失，从国家层面上加强腐蚀的管理，进一步发展防腐蚀规划和立法，提出完善的标准和规范，加强基础的腐蚀工程技术研究和应用。
参考文献：
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