В цехах улавливания химических
продуктов коксования в связи с повышенной агрессивностью рабочих сред коррозия оборудования
и прочих конструкций в значительной мере определяет их срок службы и величину затрат на ремонты
и восстановление. Причины коррозии металлов в значительной мере определяются не только действием
основного продукта, например серной кислоты в растворах сульфатных отделений, но и сопутствующих
компонентов, например таких, как сульфиды, разрушающие пассивирующую пленку на металле, или
образующихся в результате химических реакций. Этим, по-видимому, объясняется большая скорость
коррозии в сульфатных и других отделениях коксохимических заводов, перерабатывающих коксующиеся
угли Донбасса, по сравнению с предприятиями, использующими угли других бассейнов, содержание
сероводорода в коксовом газе при коксовании которых значительно меньше.
Увеличение количества кислорода в коксовом газе в результате нарушений
ПТЭ при эксплуатации коксовых батарей, в том числе при инжекции в процессе загрузки печных камер,
приводит к повышению скорости коррозии газовой сети, порче поглотителей и увеличивает их расход.
Отсасываемые при бездымной загрузке угольной шихты продукты из подсводового пространства печей,
в том числе сернистый ангидрид, поступают в коксовый газ, увеличивая его коррозионную активность
и количество связанных солей в надсмольной воде.
Коррозия наружных металлоконструкций и оборудования усиливается при
скоплении на них влажной пыли и при недостаточной защите лакокрасочными покрытиями из-за затруднений
при выполнении этих работ в связи со сложностью конструкций, а также малой доступностью для очистки
и покраски, в том числе механизированным способом. Повышенной коррозии подвергаются и обслуживающие
площадки, количество которых зачастую чрезмерно велико из-за неудачной конструкции оборудования
(расположение лазов, люков, трубопроводной арматуры, желобов, мест установки КИПиА и др.).
Давно настала необходимость модернизировать устаревшие обслуживающие
площадки, следует изготавливать их из простых профилей металла, сделан доступными для очистки и окраски;
целесообразно использовать зарубежный опыт с целью уменьшения расхода металла и упрощения конструкции,
а также облегчения демонтажа при ремонтах. Можно рекомендовать к применению опоры под трубопроводы из
железобетона и предусматривать в проектах возможность выполнении работ при покраске, изоляции и ремонтах
наземных трасс коммуникаций с помощью передвижных средств механизации.
Интенсификации коррозии наружных конструкций способствует повышенная
запыленность воздуха на территории коксохимического предприятия, содержание в нем наряду с пылью
различных агрессивных газов (аммиака, сероводорода, циана и др.) и увлажнение парами воды с градирен,
открытых бассейнов, а также с башен тушения кокса, особенно при тушении сточными водами. Существенного
снижения коррозии металлоконструкций и оборудования в углекоксовых цехах можно достичь, внедряя на
предприятиях установки сухого тушения кокса и биохимические установки.
Повышенной коррозии подвергаются различного назначения емкости для жидкостей,
особенно содержащих агрессивные вещества. Коррозию вызывают разливы этих жидкостей и атмосферные осадки,
проникающие под днища емкостей и аппаратов. Активным корродирующим агентом являются воздух либо продукты,
образующиеся под воздействием кислорода воздуха, который поступает в емкости через открытые люки, лючки
для отбора проб измерения уровня жидкости и др., вызывая коррозию крыш этих емкостей. Коррозии наружных
поверхностей крыш способствует скопление на них пыли (влажной), особенно на плоских крышах и с ребрами жесткости.
В хранилищах легких продуктов (бензольных углеводородов) должно систематически удалять отстоявшуюся воду,
в которой содержание агрессивных веществ всегда больше, чем в продукте. При этом не следует забывать
о правилах безопасности.
Снижения коррозии емкостей достигают устранением подсосов воздуха под крыши.
С этой целью следует наладить работу уровнемеров, в аппаратах с постоянным уровнем жидкости оборудовать люки
с затворами, установить дыхательные клапаны; крыши емкостей по возможности должны быть наклонены для стока
жидкости и дли устранения скоплений пыли и влаги, фундаменты под емкости с агрессивными жидкостями должны
быть жесткими и продуваемыми, доступными для контроля. Установка емкостей на так называемые песчаные подушки
в ряде случаев, особенно на посадочных грунтах, оказалась ошибочной и повлекла за собой аварии с разрушением
емкостей и разливом жидкостей.
Сохранность и герметичность защитных керамических покрытий строительных конструкции
и футеровки оборудования во многом зависят от конструктивных решений: достаточной жесткости защищаемой конструкции,
устранения переменного характера тепловых и механических напряжений. Тщательность выполнения работ должна исключать
засорение кусочками футеровки форсунок орошения абсорберов, насосов и коммуникаций. В качестве антикоррозионного
покрытия рекомендуется эпоксидная смола; отдельные части оборудования и деталей можно защитить от коррозии фаолитом.
Разрушение кислотозащитных покрытий наружных площадок сульфатных отделений происходит,
как правило, вследствие попадания на них горячих жидкостей и возникающей при этом разности температур в смежных
участках покрытия.
Наиболее уязвимыми с точки зрения коррозии в цехах улавливания химических продуктов
коксования являются сульфатные отделения, однако при строгом соблюдении правил технической эксплуатации и при
принятии мер по предупреждению коррозии вполне можно обеспечить их нормальную работу.
Коррозионное разрушение коммуникаций — рабочих растворов, арматуры и насосов
(помимо случаев применения их из неустойчивых к рабочим средам материалов) происходит при повышении сверх
регламента кислотности растворов и их температуры, при применении серной кислоты с оксидами азота, разрушающими
никельсодержащие стали и свинец, а также внесении в раствор ионов хлора при использовании надсмольной (либо
сточной после аммиачной колонны) воды для промывки аппаратуры и коммуникаций.
Хлор (хлорид аммония), поступая в газ, вызывает коррозию газопроводов и оборудования
и образование отложений химических соединений, для которых он является полимеризатором.
Повышенную коррозию может вызывать нарушение правил производства сварочных работ,
в том числе с применением инертного газа. В этой связи не допускается сварка нержавеющих сталей с низколегированными
(создание электролитической пары).
Повышение кислотности раствора в испарителях бессатураторной установки >
2 - 2,5 % и снижение вакуума < 90 кПа, а вследствие этого повышение температуры
выпарки приводят к ускоренному разрушению химической аппаратуры. Тому же способствую перегрузка испарителей,
загрязнение их греющей поверхности, неудовлетворительная
работа отсасывающих устройств конденсаторов, негерметичность системы, использование перегретого пара и др. Из опыта
Криворожского коксохимического завода известно, что продолжительность работы испарителей с обваренными трубами
составляет 2 - 3 мес., а с завальцованными - до 5 лет.
Малая устойчивость элементов трубопроводной коммуникации (труб и арматуры) является
причиной ее усиленной коррозии во II ступени абсорберов бессатураторных установок и, как следствие, их работы на
пониженной кислотности.
Влияние правильного выбора материалов оборудования на их долговечность подтверждается
работой центрифуг для сульфата аммония.
Поставляемые коксохимическим предприятиям сита для центрифуг из стали марки Х18Н10Т служат
обычно — 1 мес., сита в новых аппаратах из стали Х17Н13МЗТ - 1 год; сита же центрифуг фирмы «Маффей» (ФРГ)
на бессатураторной установке Авдеевского коксохимического завода прослужили около трех лет, т. е. в 40—50 раз дольше.
Не следует при этом забывать о чрезмерно больших затратах труда ремонтников, связанных с заменой сит (на некоторых
крупных предприятиях на этих работах ежедневно занято до четырех человек). Срок службы сит центрифуг с повышением
крупности кристаллов соли и снижением температуры раствора, как известно, возрастает.
Установлено, что многие применяемые в химических цехах нержавеющие стали устойчивы против
коррозии только при температурах, не превышающих 50 — 60 oС. Влияние повышенной температуры на коррозию металлов, особенно
во влажной среде, сказывается во многих случаях. Так, на установках получения пиридиновых оснований по способу с
конденсацией оснований в самом нейтрализаторе (Криворожский коксохимический завод, цех улавливания № 2), т. е. при
пониженной температуре, скорость коррозии оборудования сравнительно небольшая. Этот опыт можно считать положительным.
Коррозии подвергаются верхние царги аммиачных колонн из-за повышенного содержания в аммиачных парах циана.
В теплообменной аппаратуре наибольшей коррозии подвержены трубы в водяных трубчатках
(преимущественно на поверхности со стороны воды) из-за воздействия растворенного в воде кислорода, выделяющегося при
нагреве. Срок службы трубчаток теплообменников «раствор — раствор» по опыту работы цеха сероочистки Коммунарского
коксохимического завода с расположением штуцеров входа и выхода вверху (через них удаляются вместе с раствором
выделяющиеся газы) в 4 - 5 раз больше, чем у трубчаток с боковыми штуцерами, где эти газы задерживаются.
При реконструкции цеха очистки коксового газа от сероводорода Макеевского коксохимического
завода было определено состояние оборудования после 20 - летней его эксплуатации. Наибольшей коррозии оказались подвержены
трубчатки холодильников раствора; теплообменники же «раствор – раствор» после длительной эксплуатации были в хорошем
состоянии. Аналогичное явление коррозии «водяных» трубчаток при целостности «растворных» обнаружено в цехе сероочистки
Енакиевского коксохимического завода. По-видимому, разная скорость коррозии трубчаток объясняется различным содержанием
в жидкостях растворенного в них кислорода и разными значениями рН.
Коррозия и загрязнение теплообменной аппаратуры отложениями зависят во многом от скорости
потоков теплообменивающихся сред, а при использовании в качестве охлаждающего агента воды от полноты удаления из аппарата
выделяющегося при нагреве воздуха. При скорости воды в трубах < 1 м/с степень корродированности заметно возрастает.
Подобное явление характерно для застойных зон аппарата, где скапливаются воздух и отложения либо агрессивные жидкости
или газы. В аппаратах с вертикальным расположением труб в нисходящих потоках количество воздуха в потоке возрастает,
и результате коррозии труб заметно большая.
Таким образом, на корродированность тепло обменной трубчатой аппаратуры существенно влияют
конструкция аппаратов, полнота удаления выделяющихся и ней воздуха или агрессивных газов и конденсата, положение аппарата
в пространстве (горизонтальное либо вертикальное), направление потоков сред и их скорость; тепловой режим, качество воды
(жесткость и рН) и содержащейся и ней биомассы (последняя замедляет действие ингибиторов коррозии и способствует гниению
древесины градирен).
При обесфеноливании надсмольной воды снижение коррозионных процессов наблюдается при улучшении
отдувки на аммиачной колонне аммиака и кислых газов, для чего требуются, например, для заводов «Укркокса», извлекающих
германий и работающих на воде с повышенным содержанием аммиака, колонны с числом тарелок не менее 22 — 24. Для остальных
предприятий можно рекомендовать перерабатывать на аммиачной колонне воду цикла газосборников.
Применявшиеся одно время нержавеющие стали для изготовления дефлегматоров и конденсаторов
в условиях температур порядка 100 °С оказались непригодными (в настоящее время их заменяют на алюминий и титан). Однако
при этом следует учитывать, что алюминий перестает быть устойчивым при скорости потока > 10 м/с, а титан устойчив только
для сред, в которых на его поверхности образуется пассивирующая пленка. К недостаткам относится и непригодность алюминия
при использовании механической и химической очистки труб.
Из опыта работы химических цехов ММК известно, что при опорожнении ящичных (погружных)
конденсаторов из алюминиевых змеевиков происходит самоочищение от накипи наружной поверхности труб (очевидно, из-за
разного теплового расширения алюминия и накипи). Это обстоятельство, по-видимому, полезно учесть при конструировании
подобных теплообменных аппаратов.
Срок службы горизонтально расположенных трубчаток с штуцерами наверху, через которые
вместе с жидкостью удаляются газы, в 4 — 5 раз больше, чем у трубчаток с горизонтально расположенными штуцерами, где
агрессивные газы задерживаются в верхней части трубчаток.
Срок службы решеферов сульфатного отделения, газовых решеферов на коксовых печах в зависимости
от их положения (горизонтальные или вертикальные) также различный: вертикальные помимо уменьшения степени их загрязнения
отложениями служат в несколько раз дольше.
Существенное влияние на скорость коррозии аппаратуры оказывает качество воды: рН (его значение
должно быть ? 8), содержание в воде биомассы, характер обработки воды, жесткость. Этой проблеме на коксохимических предприятиях
уделяется, к сожалению, недостаточное внимание, и большинство водоподготовок оборотной воды не работает.
За рубежом распространена катодная защита труб холодильников с вертикальным их расположением:
алюминиевые шины размещаются в верхних ваннах холодильников.
В бензольных отделениях наибольшему коррозионному износу подвергается аппаратура, трубопроводы
и насосы горячего масла и бензольных паров. На практике оправдал себя забор насосом обезбензоленного масла не непосредственно
из дистилляционной колонны, а после теплообменников, т. е. более холодного. Это мероприятие, а также замена насосов масла
на более тихоходные способствуют устранению кавитации и снижению износа; повышается противопожарная безопасность. Можно также
рекомендовать обеспечивать полную загрузку этих насосов установкой байпасов.
Трубопроводы бензольных паров от дистилляционной колонны к дефлегматору изготавливают из
алюминия или нержавеющей стали.
Основная причина коррозии в бензольных отделениях — присутствие в поглотительном масле аммиака
и воды, усиленно поглощающих из коксового газа агрессивные соединения (циан, сероводород) с образованием роданистых солей.
(Последние могут попадать в масло и с уносимой газом водой конечного холодильника). Источником поступления в газ аммиака
помимо возможных повышенных потерь его после сульфатного отделения может быть надсмольная вода, содержащаяся в смоле,
применяемой для промывки воды цикла конечного охлаждения газа. Источником образования агрессивных солей могут стать феноляты
натрия, попадающие с поглотительным маслом из смолоперерабатывающего цеха, а также масло, не отмытое от хинолиновых оснований.
Хинолиновые основания (в масле) поглощают циан примерно в 10 раз больше, чем собственно масло. При содержании хинолиновых
оснований 5 — 10 % равновесная концентрация цианида водорода в нем увеличивается по сравнению с обеспиридиненным
маслом в 1,5 — 2 раза. (Равновесное содержание циана в нефтяном масле в 8 — 12 раз меньше, чем в каменноугольном,
содержащем хинолин).
Можно предположить, что пониженная по сравнению с каменноугольным маслом коррозия в
бензольных отделениях коксохимического производства, работающих на нефтяном поглотителе, объясняется отсутствием в
последнем хинолиновых оснований, а также промывкой масла в декантерах или холодильниках Рашига.
Согласно имеющимся практическим данным, промывка масла водой на специальной
установке с направлением отработанной воды в цикл воды конечного охлаждения газа либо промывка масла в
холодильниках Рашига или в декантерах снижает коррозию в 2 — 3 раза, при этом качество масла улучшается
(опыт КМК, ОХМК, Кемеровского коксохимического завода и др.).
Из зарубежных источников информации известно, что кислород в условиях работы бензольных
отделений оказывает существенное влияние на скорость коррозии оборудования. Источником кислорода для масла (помимо
кислорода коксового газа) является непрерывный процесс поглощения его в сборниках «отгазованным» при дистилляции
обезбензоленным маслом с последующей отдувкой кислорода при обезбензоливании масла.
На Московском коксогазовом заводе осуществлена герметизация сборников поглотительного
рабочего масла с заполнением их коксовым газом. Это позволило снизить коррозию и шламообразование — явления в большой
мере взаимосвязанные.
Как известно, защитное действие от коррозии заключается в нерастворимости в рабочей
среде образующейся под действием агрессивного агента пассивирующей пленки. Пленка эта, как правило, непрочна и легко
эродирует. Отсюда повышенное коррозионное разрушение труб теплообменной аппаратуры в местах поступления с большой
скоростью и трубчатку потоков жидкости либо паров с каплями жидкости. Такое разрушение трубчаток из алюминия произошло,
например, в цехе улавливания Mаpиупольского коксохимического завода. Для уменьшении разрушающего пленку действии струи
здесь применили отражатели, которые снижают скорости потока и месте входа жидкости На бессатураторных установках
разрушаются трубы у входа в испаритель греющего пара. Подобное явление наблюдается и местах входа пара в первичные
газовые холодильники, а также и в некоторых других аппаратах. Возможно применение местной защиты пассивирующей пленки
эпоксидной смолой и фаолитом.
Уменьшение коррозии и увеличение срока службы оборудования и других конструкций во многом
зависят от стабильности производства и четкого выполнения правил технической эксплуатации. Так, улучшение первичного
охлаждения газа и снижение температуры перегрева воды в первичных газовых холодильниках приводят к снижению температуры
и на других участках производства, к уменьшению коррозии труб холодильников, оборудования и коммуникаций в сульфатных
отделениях, увеличению долговечности работы градирен, улучшению режима конечного охлаждения газа и абсорбции бензольных
углеводородов. Хорошая очистка коксового газа от смолы и аммиака повышает стабильность поглотителей, особенно
каменноугольного масла, способствует уменьшению коррозии аппаратуры и коммуникаций дистилляции сырого бензола.
Установка электрофильтров перед нагнетателями коксового газа оказывает влияние на снижение
температуры процессов в сульфатных отделениях, повышает также надежность работы нагнетателей, снижая коррозию первой
ступени роторов.
Коррозия осадительных труб электрофильтров в основном начинается с их внешней поверхности.
За рубежом применяют отличную от отечественной конструкцию электрофильтров — без застойный участков, чем обеспечивается их
более надежная работа.
Замена в отдельных случаях электрофильтров для доочистки поступавшего для отопления коксовых
батарей газа промывателями, на наш взгляд, не оправдала себя, так как при этом происходит увлажнение газа, что в конечном
счете приводит к повышенной коррозии отопительной системы.
Коррозия металла при подъеме температуры (даже на 20 оС) заметно возрастает: по известным данным,
для углеродистых сталей в зависимости от их марок от 6 до 10 раз, а для свинца 1,5 раза.
В производственных условиях значительное количество аппаратуры и машин может по различным
причинам длительное время не работать (находиться в резерве либо в ожидании ремонта). При отсутствии консервации такое
оборудование в первую очередь подвергается повышенной коррозии, что может увеличить объемы восстановительного ремонта
или привести к полной потере его работоспособности. Особое внимание в этой связи следует обратить на консервацию роторов
нагнетателей, периодически подвергая их обмасливанию (без демонтажа). Для увеличения срока службы оборудования также
должны быть приняты меры, связанные с освобождением его от остатков «агрессивной» продукции либо с се нейтрализацией.
Последнее особенно относится к серной кислоте, поглощающей, как известно, влагу из воздуха.
Изучение процессов коррозии оборудования и всевозможных сооружений, установление ее причин
и определение наиболее «узких» мест в работе предприятия позволят наметить направления совершенствования технологических
процессов, а также конструкций с целью повышения их надежности, уменьшения объемов ремонтов, улучшения экологической
обстановки на производстве и условий труда обслуживающего персонала.