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近些年来,氨法烟气脱硫技术已在我国得到飞速发展,但是,氨法脱硫工艺脱硫液中富含大量经循环累积的Cl-和F-,使脱硫装置长期处于强腐蚀性的运行环境中,对脱硫装置造成严重腐蚀。国内由于腐蚀的问题而导致脱硫装置效率不高甚至失效的情况已经频繁出现。据报道,很多热电厂的氨法脱硫装置的内壁仅仅运行1-2年就发生了腐蚀穿孔,严重影响了工艺的正常运行。 腐蚀过程中点蚀因蚀孔小,常被腐蚀产物遮盖,外观隐蔽且破坏性极大,容易造成重大财产损失,而考虑到氨法脱硫系统是一个“类封闭循环系统”,因此投加缓蚀剂可作为有效防腐手段。目前针对氨法脱硫工艺中点蚀的研究相对较少,关于脱硫装置内缓蚀剂的应用研究也比较缺乏。因此,探究此种介质中材料的点蚀机理并找出合适的缓蚀剂具有一定的现实意义,可保护氨法脱硫装置,尽量将损失减至最低。 针对上述问题,本论文硫铵溶液为研究对象进行研究,主要内容和结果包括以下几个方面: (1)探究了硫酸铵质量分数、氯离子浓度及温度对Q235钢点蚀萌生的影响,确定了最佳点蚀条件。结果表明:Q235钢的最佳点蚀条件为:硫酸铵质量分数60%,此时Q235钢的腐蚀速率最大,为0.3036mm/a,腐蚀最严重,滞后环面积也最大,最不耐点蚀;氯离子浓度20000 mg/L,此时的滞后环面积最大,耐点蚀性也最差;温度65℃时Q235钢的自腐蚀电位最负,自腐蚀倾向最严重,最容易发生腐蚀。 (2)以乙二胺与硫脲为原料合成缓蚀剂(EDA-TU),并优化了合成反应条件。采用黏度法和红外光谱法对EDA-TU的分子结构进行了表征。结果表明:在反应温度80℃,合成时间4h时,反应程度最高;结合特性粘度和红外光谱分析的测定结果,不同原料配比合成产物为聚合物,合成产物中仍保留C=S双键,因此推测乙二胺与硫脲的反应为缩合反应。 (3)采用静态失重法和极化曲线法研究了EDA-TU在氨法脱硫浆液中对Q235钢的缓蚀作用。结果表明:相较于未添加缓蚀剂的对照组和添加单一组分和复配的几组,EDA-TU在硫铵浆液中对Q235钢的缓蚀效果最好,EDA-TU浓度为100mg/L时,其缓蚀率为83.29%。在用电化学法研究缓蚀剂浓度对缓蚀效果的影响中得到,与未添加缓蚀剂的溶液相比,加入合成缓蚀剂EDA-TU后腐蚀电流密度明显降低,且腐蚀电流密度随着EDA-TU浓度的增加而减小,从而抑制了硫酸铵溶液中Q235钢的腐蚀;另外滞后环面积也逐渐减小,加入EDA-TU后增强了Q235钢的耐点蚀性;容抗弧半径和阻抗的模值也随着EDA-TU浓度的增加而越来越大,所以缓蚀效率不断增大。从Q235钢在硫铵溶液和现场浆液中的点蚀试验结果可以看出,EDA-TU对Q235钢点蚀的发生具有良好的抑制效果,具有一定的实际应用价值。 (4)采用模拟闭塞电池和钻孔试片浸泡试验探索了氟离子对Q235钢点蚀发展过程的影响。结果表明:氟离子浓度在0-2000mg/L范围内,随着氟离子浓度的增大,闭塞区电流密度增大,腐蚀越严重,蚀孔扩展程度越高。闭塞区内氯离子和氟离子浓度随着时间的延长而增大,pH值随着时间的延长而下降。而在钻孔试片浸泡试验中,随着氟离子浓度的升高,Q235钢的点蚀发展速率也随之升高。而随着腐蚀时间的延长,不同氟离子浓度下点蚀发展速率均有显著降低。通过对不同氟离子浓度条件下闭塞区内Q235钢的平均腐蚀速率和10d、20d、30d蚀孔发展速率的关系进行拟合分析,两者呈正相关。