雷亮1，雷高明1，高亚娟2
（1. 通辽市奥鑫化工有限公司，内蒙古 通辽028000；2. 盘锦北方沥青股份有限公司，辽宁 盘锦124022）
［摘 要］通辽市奥鑫化工有限公司2×10 kt/a曼海姆法硫酸钾装置于2014年11月建成投产，因炉内件腐蚀，2020年前装置运行周期最长一次为11个月零5 天。曼海姆炉内件的腐蚀是不可避免的，但若内件腐蚀严重，会致使生产无法进行，只能停车检修，因此采取预防措施延缓炉内件腐蚀速度、减轻腐蚀程度十分必要。2019年5月装置停车检修期间发现诸多曼海姆炉内件腐蚀问题，分析与探讨曼海姆炉内件腐蚀的原因及其危害，并据多年的实践经验在工艺和设备方面采取了积极的防腐措施，并提出了检修维护建议。2×10 kt/a硫酸钾装置检修完成重启后，截至投稿之日已运行12个月，曼海姆炉内件腐蚀状况可控，预计炉内件整体上使用18个月没有问题，由此保证了系统的安、稳、长、满、优运行。
［关键词］曼海姆法硫酸钾装置；曼海姆炉；炉内件；腐蚀状况；腐蚀原因；防腐措施；检修维护建议
［中图分类号］TQ443.2 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2020）06-0077-04
通辽市奥鑫化工有限公司（简称通辽奥鑫）有2套曼海姆法硫酸钾装置，设计产能为2×10 kt/a。生产中的主要反应为氯化钾和浓硫酸在曼海姆炉内进行复分解反应，生成硫酸钾和氯化氢气体。因曼海姆炉内件长期处于强酸高温环境，不可避免地会受到腐蚀，腐蚀严重时会影响生产的正常进行，甚至必须停车检修更换炉内件。曼海姆炉内件是系统的关键部件，如何做好炉内件的防腐工作、延长其使用周期，一直是一个值得探讨的问题，通辽奥鑫在多年的生产实践中积累了一些经验。以下对曼海姆炉内件的腐蚀与防护作一总结。
1 曼海姆炉内件简介
曼海姆炉内件分布如图1。炉内件位于曼海姆炉φ6 000 mm反应室内，由1根主轴、4根耙臂、22片耙臂护瓦、15个耙齿（夹砖器+耙齿砖）、3片三合一护瓦（中心座护瓦）、2个下料器、1个硫酸分布器、1个氯化钾分布器、1根硫酸下料管、1根氯化钾下料管、1个氯化氢收集器等构成；其中，硫酸下料管、氯化钾下料管、主轴等材质为碳钢，耙齿砖材质为碳化硅，其余炉内件为铬镍合金钢铸件。
原料氯化钾和硫酸经各自下料管和分布器进入曼海姆炉内进行复分解反应，炉内温度520～540 ℃，由主轴带动耙臂上的耙齿将两种原料翻转搅拌，反应完全的物料由边齿经下料器推出。
2 腐蚀状况
通辽奥鑫硫酸钾装置于2014年11月建成投产，因炉内件腐蚀，2020年以前装置运行周期最长一次为11个月零5 天。上一个生产周期硫酸钾装置于2018年6月28日投料，2019年5月13日停车检修（2台曼海姆炉停车时间相差不超过5 d，装置总共停车时间不超过15 d），入炉检查发现以下问题（据了解，对于各曼海姆法硫酸钾生产厂家而言，炉内件腐蚀情况略有差别，但大同小异）。
（1）15个耙齿中相对完好的只剩6个（还不含边齿），其他耙齿只剩夹砖器上部挂钩部位。
（2）耙臂护瓦拆除过程中发现耙臂与护瓦间隙有物料和铁锈的混合物，耙臂表面锈迹斑斑；耙臂已使用5 a，年腐蚀1～2 mm，耙臂总体变细已达8 mm。
（3）4根耙臂通过白钢螺丝固定在主轴上并焊接加固，检查发现用螺丝把紧的耙臂根部已被腐蚀掉20 mm厚，已能看见白钢螺丝杆；同时，耙臂根部下端被腐蚀出拳头大小的空洞，深度82 mm，达到耙臂中心。
（4）靠近耙臂根部的护瓦腐蚀严重：下片护瓦因处于湿料区已完全腐蚀掉；外侧护瓦因处于干料区，其腐蚀程度较湿料区轻；上片护瓦因不与物料接触，腐蚀程度相较于下片护瓦要轻。总的来说，护瓦腐蚀严重，只是外侧比里侧好、上侧比下侧好。
（5）敲掉炉内主轴露出部位所粘物料，发现有明显的腐蚀痕迹，腐蚀厚度达3 mm。
（6）三合一护瓦（厂字形）上部弧形平面只剩薄薄一层铁锈。
（7）与炉床物料接触的下料器底面钢板腐蚀厚度达20 mm，露出炉床砖。
（8）硫酸分布器溜槽变深变宽，圆槽底部腐蚀变薄，个别部位腐蚀出孔洞，硫酸经孔洞流出到氯化钾分布器上表面，致使氯化钾分布器上表面锈迹斑斑，腐蚀厚度达2 mm。
（9）氯化钾分布器与4根耙臂焊接处有层层铁锈，敲击之下大片大片地脱落，清理物料后敲掉铁锈，二者焊接处已分离。
（10）中心座上部短颈法兰腐蚀掉落。
（11）硫酸下料管1个月更换1根；氯化钾下料管1年更换1根，氯化钾下料管底端腐蚀掉150 mm，断口处参差不齐。
3 腐蚀原因及危害
3.1 腐蚀原因
曼海姆炉内件因长期处于强酸高温环境中，主要有如下3种腐蚀形式。
（1）硫酸与炉内件接触产生的直接腐蚀。曼海姆炉内反应室520～540 ℃的高温加快了硫酸对炉内件腐蚀的速度，直接被硫酸腐蚀的内件有硫酸下料管、硫酸分布器、夹砖器等。
（2）曼海姆炉全部内件均会受到KCl-H2SO4-K2SO4-HCl-H2O体系产生的电化学腐蚀。此电化学腐蚀对炉内件的腐蚀速度远远大于硫酸对炉内件的直接腐蚀速度，且腐蚀更严重。
（3）物料与炉内件接触产生的腐蚀。因物料中含有硫酸，物料与炉内件接触产生的腐蚀相当于硫酸的另一种腐蚀形式，被物料腐蚀的内件有三合一护瓦上部、主轴、耙臂护瓦、耙臂、下料器、氯化氢收集器等。
3.2腐蚀危害
曼海姆炉内件的腐蚀不可避免，但这是一个长期的过程，一般来说，炉内件正常腐蚀情况下，均能坚持到1 a或接近1 a的检修周期，除非其腐蚀特别严重或发生特殊情况。若曼海姆炉内件腐蚀严重，会造成炉内件无法正常工作，致使生产无法进行，只能停车检修。曼海姆炉内件腐蚀的危害主要表现在以下方面。
（1）耙齿掉落较多，炉内物料推不出来，致使炉床物料堆积较高，造成物料反应不完全，产品质量不合格；同时，硫酸会顺着主轴和主轴铜套间隙流出，腐蚀主轴和铜套，而硫酸流淌到地面上也难以处理。
（2）耙臂突然断裂，使系统没达到预定检修周期就停车，有效生产时间缩短，直接影响企业的效益。
更多内容详见《中氮肥》2020年第6期