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[摘 要]针对尿素生产的特点，分析了我厂成品尿素镍含量偏高的原因，主要是尿素设备腐蚀的影响，其中对设备造成腐蚀的因素有：系统操作温度、氨碳比、水碳比、氨基甲酸铵溶液浓度、氧含量等。提出了正常生产和停车封塔2种情况下的防腐措施。
[关键词]尿素； 镍含量 ；腐蚀
中图分类号：TU963 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）42-0274-01
前言
中国石油塔里木油田分公司塔西南化肥厂尿素装置采用斯塔米卡邦（Stamicarbon）二氧化碳汽提法尿素生产工艺，设计尿素年生产能力为34万吨。自2001年11月原始投料开车至今，装置已经运行了14年，由于较长时间的运行，装置各台高压设备、低压设备已经出现了不同程度上的腐蚀。
1.尿素装置运行现状
2014年，成品尿素镍含量分析均在0.23ppm左右，但自2015年7月10日尿素装置开工以来，通过对成品尿素镍含量的化验分析得知，镍含量一直处于较高状态且居高不下：7-10月份，平均镍含量分析为0.26ppm，与去年相比较镍含量上升幅度达13%，由于尿素装置的高压设备一直处于高温高压、腐蚀介质的操作条件下，由此可知尿素装置设备的腐蚀速率有了明显的加剧。
2.日常生产中对设备造成腐蚀的因素
2.1 设备操作温度的影响
介质温度对设备腐蚀的影响十分显著。介质温度升高，化学反应速度加快，一般温度低于165℃时，温度的变化对不锈钢腐蚀的影响较小；但温度在180℃时，腐蚀速率将增加3-4倍。尿素装置高压系统操作温度指标为173-180℃，所以操作温度温度一般不超过180℃；操作温度对设备腐蚀的影响很大，当操作温度超过设计温度时，即使仅超过1-2℃，设备腐蚀速率增加得也非常明显，高压设备将会被严重的腐蚀；一般根据成品尿素镍含量的高低来判断设备的腐蚀程度，若介质中的镍含量增高，则说明设备的腐蚀情况呈加剧趋势。
由相关数据可知，高压合成塔温度在173℃-180℃控制范围内时，镍含量分析在0.25ppm左右，当温度控制超过指标范围（>180℃），镍含量分析均有明显上升趋势，可见设备操作温度高低是影响设备腐蚀的主要原因之一。
2.2 高压系统中氨碳比的影响
尿素装置正常生产过程中氨碳比控制在2.9-3.2（摩尔比），如果氨碳比升高，有利于减缓设备的腐蚀，这是由于氨碳比较高时，系统pH升高，使系统的酸性降低，从而减少了COONH2-（氨基甲酸根）和CNO-（氰氧酸根）在介质中的浓度和停留时间。
关于高氨碳比可以减缓设备腐蚀这一观点，从塔里木油田塔石化分公司尿素装置氨汽提工艺和我厂CO2汽提工艺2种不同的工艺对比中也可以得到证实。
由两厂生产工艺对比可以看出，氨汽提工艺镍含量的控制优于二氧化碳汽提工艺镍含量的控制，可见适当提高高压系统氨碳比可以有效的降低设备腐蚀速率。
2.3 高压系统中水碳比的影响
尿素装置正常生产过程中水碳比控制在0.4-0.6（摩尔比），如果系统中水碳比增高，设备腐蚀程度增大。
由表2可以看出，控制水碳比的高低对镍含量有非常明显的影响，在装置正常生产过程中，严格控制系统水碳比，可以降低设备的腐蚀速率。
2.4 高压系统中防腐空气加入量的影响
在正常生产中，防腐空气控制指标在0.7-0.9%（V/V）。系统的氧含量是金属钝化膜形成的关键，尿素-甲铵溶液中有氧存在，在高温氧化下能使不锈钢表面生成组织致密的氧化膜层，从而隔断腐蚀介质与金属的直接接触，以减缓或消除腐蚀。
氧元素在系统中多少对氧化膜的生成和保护是十分重要的，保证液相中充足的氧含量是减缓与腐蚀介质接触的设备和管线腐蚀的根本；如果系统中氧的浓度低于形成钝化膜所需的最低浓度时，氧化膜将被破坏，设备的腐蚀速率会大大增加。
2.5 装置开工前升温钝化好坏造成的腐蚀影响
开工前高压设备的升温钝化好坏直接影响设备的腐蚀情况，如果钝化膜形成不好，生产中，腐蚀介质直接与高压设备衬里的金属表面接触，对设备造成严重的腐蚀。在高压设备升温钝化过程中要保证合理的升温速率（控制指标8-12℃）、充足的氧份、以及钝化膜形成的最佳温度（控制指标125℃，并保持在8小时以上），如果任一条件控制不好，都會影响钝化膜形成的好坏。
2.6 开、停工过程中对设备造成的腐蚀影响
装置开、停车期间的设备防腐蚀控制是非常重要的，如果影响腐蚀的因素操作和控制不当，一次开、停车给设备造成的腐蚀会比正常运行几个月产生的腐蚀都要严重。自7月10日起，尿素装置长停后开工以来到7月28日期间，尿素装置反复开，停工次数多达7次，其中有两次排塔停车和一次封塔停车，氨碳比控制最低在2.7，水碳比控制最高在0.61，防腐空气加入量最低分析0.711%，最高镍含量分析在0.52。
总结
防腐工作是尿素生产中极其关键的问题，在正常生产中，每星期要求化验室最少3次对成品尿素中的镍含量进行分析，分析值要求小于0.25ppm；每月应对全系统物料做一次镍含量分析；特殊情况时，如封塔后开工、汽提塔出液超温、低氧操作，都要对全系统物料做镍含量分析，实时掌握设备的腐蚀状态。
尿素设备腐蚀是长期存在的，但腐蚀速率是相对的，因此需要我们不断探索、不断总结；要从思想上提高对防腐工作的重要性的认识，从技术上落实各项防腐措施；在操作中注意控制，在停车封塔时注意保护，尿素设备的腐蚀就会减轻，尿素设备的使用寿命就能延长。
[关键词]尿素； 镍含量 ；腐蚀
中图分类号：TU963 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）42-0274-01
前言
中国石油塔里木油田分公司塔西南化肥厂尿素装置采用斯塔米卡邦（Stamicarbon）二氧化碳汽提法尿素生产工艺，设计尿素年生产能力为34万吨。自2001年11月原始投料开车至今，装置已经运行了14年，由于较长时间的运行，装置各台高压设备、低压设备已经出现了不同程度上的腐蚀。
1.尿素装置运行现状
2014年，成品尿素镍含量分析均在0.23ppm左右，但自2015年7月10日尿素装置开工以来，通过对成品尿素镍含量的化验分析得知，镍含量一直处于较高状态且居高不下：7-10月份，平均镍含量分析为0.26ppm，与去年相比较镍含量上升幅度达13%，由于尿素装置的高压设备一直处于高温高压、腐蚀介质的操作条件下，由此可知尿素装置设备的腐蚀速率有了明显的加剧。
2.日常生产中对设备造成腐蚀的因素
2.1 设备操作温度的影响
介质温度对设备腐蚀的影响十分显著。介质温度升高，化学反应速度加快，一般温度低于165℃时，温度的变化对不锈钢腐蚀的影响较小；但温度在180℃时，腐蚀速率将增加3-4倍。尿素装置高压系统操作温度指标为173-180℃，所以操作温度温度一般不超过180℃；操作温度对设备腐蚀的影响很大，当操作温度超过设计温度时，即使仅超过1-2℃，设备腐蚀速率增加得也非常明显，高压设备将会被严重的腐蚀；一般根据成品尿素镍含量的高低来判断设备的腐蚀程度，若介质中的镍含量增高，则说明设备的腐蚀情况呈加剧趋势。
由相关数据可知，高压合成塔温度在173℃-180℃控制范围内时，镍含量分析在0.25ppm左右，当温度控制超过指标范围（>180℃），镍含量分析均有明显上升趋势，可见设备操作温度高低是影响设备腐蚀的主要原因之一。
2.2 高压系统中氨碳比的影响
尿素装置正常生产过程中氨碳比控制在2.9-3.2（摩尔比），如果氨碳比升高，有利于减缓设备的腐蚀，这是由于氨碳比较高时，系统pH升高，使系统的酸性降低，从而减少了COONH2-（氨基甲酸根）和CNO-（氰氧酸根）在介质中的浓度和停留时间。
关于高氨碳比可以减缓设备腐蚀这一观点，从塔里木油田塔石化分公司尿素装置氨汽提工艺和我厂CO2汽提工艺2种不同的工艺对比中也可以得到证实。
由两厂生产工艺对比可以看出，氨汽提工艺镍含量的控制优于二氧化碳汽提工艺镍含量的控制，可见适当提高高压系统氨碳比可以有效的降低设备腐蚀速率。
2.3 高压系统中水碳比的影响
尿素装置正常生产过程中水碳比控制在0.4-0.6（摩尔比），如果系统中水碳比增高，设备腐蚀程度增大。
由表2可以看出，控制水碳比的高低对镍含量有非常明显的影响，在装置正常生产过程中，严格控制系统水碳比，可以降低设备的腐蚀速率。
2.4 高压系统中防腐空气加入量的影响
在正常生产中，防腐空气控制指标在0.7-0.9%（V/V）。系统的氧含量是金属钝化膜形成的关键，尿素-甲铵溶液中有氧存在，在高温氧化下能使不锈钢表面生成组织致密的氧化膜层，从而隔断腐蚀介质与金属的直接接触，以减缓或消除腐蚀。
氧元素在系统中多少对氧化膜的生成和保护是十分重要的，保证液相中充足的氧含量是减缓与腐蚀介质接触的设备和管线腐蚀的根本；如果系统中氧的浓度低于形成钝化膜所需的最低浓度时，氧化膜将被破坏，设备的腐蚀速率会大大增加。
2.5 装置开工前升温钝化好坏造成的腐蚀影响
开工前高压设备的升温钝化好坏直接影响设备的腐蚀情况，如果钝化膜形成不好，生产中，腐蚀介质直接与高压设备衬里的金属表面接触，对设备造成严重的腐蚀。在高压设备升温钝化过程中要保证合理的升温速率（控制指标8-12℃）、充足的氧份、以及钝化膜形成的最佳温度（控制指标125℃，并保持在8小时以上），如果任一条件控制不好，都會影响钝化膜形成的好坏。
2.6 开、停工过程中对设备造成的腐蚀影响
装置开、停车期间的设备防腐蚀控制是非常重要的，如果影响腐蚀的因素操作和控制不当，一次开、停车给设备造成的腐蚀会比正常运行几个月产生的腐蚀都要严重。自7月10日起，尿素装置长停后开工以来到7月28日期间，尿素装置反复开，停工次数多达7次，其中有两次排塔停车和一次封塔停车，氨碳比控制最低在2.7，水碳比控制最高在0.61，防腐空气加入量最低分析0.711%，最高镍含量分析在0.52。
总结
防腐工作是尿素生产中极其关键的问题，在正常生产中，每星期要求化验室最少3次对成品尿素中的镍含量进行分析，分析值要求小于0.25ppm；每月应对全系统物料做一次镍含量分析；特殊情况时，如封塔后开工、汽提塔出液超温、低氧操作，都要对全系统物料做镍含量分析，实时掌握设备的腐蚀状态。
尿素设备腐蚀是长期存在的，但腐蚀速率是相对的，因此需要我们不断探索、不断总结；要从思想上提高对防腐工作的重要性的认识，从技术上落实各项防腐措施；在操作中注意控制，在停车封塔时注意保护，尿素设备的腐蚀就会减轻，尿素设备的使用寿命就能延长。