HF生產(chǎn)裝置的腐蝕機理及安全防護技術(shù)探討

1、hf生產(chǎn)裝置的腐蝕機理及安全防護技術(shù)探討 氫氟酸是清澈、無色、發(fā)煙的腐蝕性液體，具有劇烈刺激性氣味?？捎糜谥圃焯挤衔锖蜔o機氟化物、提煉金屬、硅片制作、玻璃刻蝕、搪瓷、酸浸、電拋光、罐頭工業(yè)及某些清潔劑的成份。然而，氫氟酸又是一種危險介質(zhì)，它的腐蝕性極深，ahf生產(chǎn)不能實現(xiàn)長周期開車，關(guān)鍵在于系統(tǒng)腐蝕嚴重，常常因設(shè)備腐蝕原因被迫停車，雖非易燃品，但對金屬的腐蝕作用往往會導致容器和管道內(nèi)產(chǎn)生氫氣，從而潛有著火和爆炸危險。同時氫氟酸還具有較高的毒性，對人體容易造成傷害：其蒸氣能溶于眼睛表面上的濕氣并產(chǎn)生刺激反應(yīng)；假設(shè)其液體濺入眼內(nèi)，將引致嚴重及不可恢復的損傷，令眼角膜留下疤痕；低濃度氣體能對鼻、

2、喉和呼吸道產(chǎn)生刺激作用；高濃度氣體會使口腔、口唇、喉嚨和肺部嚴重灼傷。假設(shè)液體積聚于肺部便可導致死亡；氫氟酸液體還可使消化系統(tǒng)嚴重灼傷或穿破；氫氟酸灼傷皮膚，將產(chǎn)生劇痛；假設(shè)皮膚大面積被濺，可導致死亡。 現(xiàn)國內(nèi)外普遍采納螢石和硫酸在轉(zhuǎn)爐內(nèi)反應(yīng)制取無水氟化氫，反應(yīng)轉(zhuǎn)爐腐蝕嚴重一直是困擾ahf生產(chǎn)企業(yè)的一個難題，設(shè)備腐蝕嚴重部位的腐蝕速率有時高達100mm/a以上，如假設(shè)防護不當，必將造成龐大的經(jīng)濟損失和人員傷害。因此，探討ahf生產(chǎn)中的腐蝕機理及防護措施顯得尤為必要。 以現(xiàn)行的生產(chǎn)工藝，反應(yīng)爐內(nèi)主要含有硫酸、氫氟酸、氟化氫氣體，氟磺酸、氟硅酸等強腐蝕性介質(zhì)，條件十分苛刻，腐蝕機理較為復雜。為此，

3、我們進行了以下實驗，對其腐蝕機理進行初步探討并提出相應(yīng)的防護設(shè)想。 實驗采納同種材料三電極體系，即工作電極、參比電極、輔助電極都為碳鋼，其直徑均為6.00mm長度為25.00mm。腐蝕試驗前，先用金相砂紙將試樣表面逐級打磨至光亮，再用無水乙醇擦拭、烘干，插入有腐蝕介質(zhì)的燒杯中.試驗所用儀器為基于線性極化原理的cr-3多功能腐蝕測量儀，測按時給定電極電位相關(guān)于自腐蝕電位的微小增量e為5mv，采納陰極極化，記錄每一組相應(yīng)的極化電流強度i，直至數(shù)據(jù)穩(wěn)定。最后，取出電極，清洗殘酸，記錄表面腐蝕狀況，測量電極浸入介質(zhì)中的尺寸，計算出工作面積s。 通過實驗和計算，得出碳鋼在不同溫度不同濃度條件下的h2so

4、4和hf溶液中的線性極化電阻值rp并加以比較，結(jié)果如下： 在h2so4溶液中，隨著溫度的升高，rp不斷減小，且溫度較低時，碳鋼的腐蝕速率隨著反應(yīng)溫度的升高增大的趨勢更加顯然；h2so4濃度越高，碳鋼電極的rp值隨溫度的變化越大。rp隨著h2so4濃度的增加先變化平緩，達到80%后迅速上升，且溫度越高，碳鋼電極的rp值隨h2so4濃度的變化越小。分析原因可能是由于隨著濃度的升高，反應(yīng)速率加快，在陰極不斷產(chǎn)生氫氣，破壞了碳鋼表面生成的鈍化膜，使得rp迅速減小；在高濃度時，其氧化性強化，碳鋼表面生成鈍化膜，增大了極化電阻。 碳鋼在hf中隨溫度變化的規(guī)律基本與h2so4一致，只是rp值比h2so4中小

5、；hf濃度越大，其極化電阻rp隨溫度變化越小；rp隨著hf濃度的增加而不斷減小，且溫度越高時，變化越緩慢。 此外，ahf生產(chǎn)過程中，腐蝕嚴重的階段的h2so4濃度大多大于60%。因此，在濃度為70% 的h2so4溶液里分別添加等量的濃度分別為10%、20%、30%、40%的hf，視察碳鋼電極在混酸中rp隨溫度和濃度的變化規(guī)律。結(jié)果說明： 高溫時，rp隨著添加的hf濃度的增加先緩慢減小，后迅速增大，最后又減小。碳鋼在30%的hf里具有較高的rp值。在對實驗現(xiàn)象的觀察中，我們發(fā)現(xiàn)添加的hf濃度為10%-20%時，試樣表面都有一層疏松的黑色(暗灰色)物質(zhì)，用清水一沖洗，就掉了。濃度為30%時，試樣表

6、面呈暗灰色(有部分黑色物質(zhì)，一洗就掉)，出現(xiàn)較為堅硬的片狀白斑，與基體結(jié)合較好，用砂紙打磨白斑的時候，試樣表面出現(xiàn)點坑狀。濃度為40%時，試樣表面呈暗灰色，一打磨就沒，與基體結(jié)合的程度好與10%-20%時。因此，我們認為濃度為30%時，碳鋼表面發(fā)生了鈍化(或生成了難溶的氟化物)，使得rp值較高；而在40%時，氟離子起了活化作用，阻礙或者破壞了碳鋼的鈍化，所以rp值又小了下來。 低溫時，rp隨著hf濃度的增加緩慢的上升；70%h2so4+20%hf的混合溶液里，rp值最?。慌c單組分的h2so4、hf酸相比，rp值小了幾個數(shù)量級，這說明在混酸溶液里，腐蝕狀況更嚴重了；添加不同濃度hf酸對碳鋼的影響：添加30%hf時rp值最大，40%hf次之，20%hf的rp最小。 碳鋼電極在不同濃度的混酸溶液中，其rp值隨溫度的變化有時并不一致。這可能和碳鋼在混酸溶液中反應(yīng)的條件不同有關(guān)。 基于上述研究，針對hf生產(chǎn)過程中的腐蝕問題，除了可通過合理制定生產(chǎn)流程、控制工藝參數(shù)，使其rp值最大和選擇