废碱液酸碱混合工艺及设备改进

【摘要】通过对废碱液酸碱原设计混合工艺及设备的分析，提出将混合器后段过渡段增加到混合器前段注入段之后，使混合过程不在产生涡流，并将注入段及过渡段使用316l材质做骨架内衬聚四氟乙烯的方法阻止浓硫酸及废碱液对该段的腐蚀。

【关键词】混合器 注入段 过渡段 涡流 腐蚀 聚四氟乙稀

废碱液装置建设在大庆石化分公司乙烯化工区，化工三厂东侧空地。在废碱液装置区域内，引进了美国西门子撬装组整体设备。加强了废碱液装置对对；废碱液污水的处理能力。

废碱液装置的核心工艺就是废碱液与浓硫酸的混合，该段工艺设计及选材都参考了西门子工艺包。

1 酸碱混合工艺过程及设备材质介绍1.1 酸碱混合原设计工艺过程

废碱液与浓硫酸混合原设计工艺过程，是通过混合器前的废碱液泵出段与废碱液泵出段中间的浓硫酸注入段完成酸碱液的合理比例注入，其中98%浓硫酸注入温度25℃，流量2016kg/h，密度1830

kg/m3，粘度21mpas，注入压力650kpag；废碱液温度45℃，流量25630kg/h，密度1130 kg/m3，粘度1.1mpas，注入压力550kpag。经注入段后进入混合器进行充分混合，混合后经过度段流出。

1.2 原设计设备材质1.2.1 原设计材质

原设计管线材质为b729-n08020，该材质为耐强酸、强碱的材质。与其对应的管件及法兰材质均为b462-n08020。 b729-n08020材质及合金20cb-3，合金20cb-3是一种专门设计的用于抗硫酸腐蚀的ni-cr-mo系奥氏体不锈钢。其力学性能为：抗拉强度σb≥551mpa，0.2%屈服强度σs≥331 mpa，延伸率δ%≥30%，最大布氏硬度217hb。从化学成分分析，由于ni、cr、mo、cu等合金元素特别是nb+ta（nb，铌，旧名钶，元素符号cb，名称中的cb也因此而来）的加入使得合金20的耐腐蚀性特别是耐热硫酸腐蚀性能非常优良，常用来代替316不锈钢用于应力腐蚀较严重的场合，一般不需焊后热处理即可用于腐蚀环境下

1.2.2 原设计材质焊接过程

金20cb-3，焊材选用er320lr（符合aws a5.9-1993）。合金20cb-3管道的焊接过程中，严格执行工艺参数。[1]

1.3 按原设计安装后出现腐蚀情况

腐蚀位置在图1中标识腐蚀的位置，焊缝位置处的腐蚀情况是焊缝周围10mm～20mm的区域内有腐蚀，腐蚀厚度1.5mm，非焊口位置处的腐蚀为半径20mm的

圆形区域。

1.4 腐蚀原因分析

对焊接过程与工艺分析后发现腐蚀问题不是由于焊接引起的，在经过与设计院的材料专业的人员的讨论，得出以下结论：

图1 设备腐蚀情况

（1）焊缝位置腐蚀原因是在该焊缝处存在涡流，涡流形式见图2，涡流处形成了稀硫酸。

图2 形成涡流示意图

（2）合金20cb-3材质对稀硫酸的耐腐蚀内力弱，现场实际记录3.5mm厚的管线在15天内在涡流处就被减薄1.5mm。

将过渡段管段改至混合器前，这样焊口出就不会产生涡流避免了稀硫酸对设备的腐蚀。

2.2 设备改进

将浓硫酸注入管段管线深入到注入段的废碱液管段中间，并将流向调成水平，并在出口前端设置喷嘴。

2.3 设备组成材质改进

将注入段及过渡段用316l材质的不锈钢管线重新预制，并在预制完成后，在注入段及过渡段内壁衬6-7mm的聚四氟乙烯。

2.4 设备组成材质改进后分析

聚四氟乙烯对强酸、强碱、强氧化剂有很高的抗蚀性，即使温度较高，也不会发生作用，其耐腐蚀性能甚至超过玻璃、陶瓷、不锈钢以至金、铂。并且聚四氟乙烯能在200℃以下的温度条件下长期保持性能不变。加之外层316l的骨架，使该设备能在4mpa以下的压力内安全运行。 4 结束语

（1）改进后的混合设备费用较之原设计要节省很多。

（2）改进后的混合工艺验证了理论效果，没有产生涡流，更没有出现腐蚀现象。

（3）通过这次改进使我们在今后的工作中也积累了在硫酸防腐蚀方面的经验。