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[摘 要]本文主要结合实际工作经验体会，对尿素生产中涉及到的腐蚀问题及原因进行分析，并提出解决和控制尿素生产中腐蚀的途径，以期与同行交流并共同取得进步。
[关键词]尿素 腐蚀 控制
中图分类号：S211 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）12-0295-01
尿素作为在农业生产中的一种高效氮肥，也可用于工业及畜牧业养殖中。尿素的含氮量较高，可以达到46%；其含氮量高于同样常用的硝酸铵30%左右，与比硫酸铵和碳酸氢铵相比，分别高达120%，和170%，在氮肥品种是含氮量最高的。尿素是中性产品，其在农作物生长过程中，可全程施用，既能作为基肥，又可以在根外进行追肥，很容易被植物吸收，对于促进植物生长作用很大[1]。
1、尿素生产中腐蚀现象分析
由于尿素生产技术不断改进，其原料价格相对低廉，使其成产成本相对降低，实现了工业化生产变得更加的便利，因此，在我国多数省份都有尿素生产企业。在高温高压的条件下，氨和二氧化碳可以合成为甲铵，这种反应较为完全；与此相比，甲铵在脱水向尿素转化的这一反应则存在着一定的转化率，不能做到完全进行。一般来说，这种反应的转化率在60%-70%左右。未转化的甲铵进行回收利用，对于提高产量降低成本作用十分明显，需要从转化的尿素中进行。在分离、回收的方法来看，其方法众多，工艺也很多。作为常规氮肥产品，世界各国在开发新型的尿素生产工艺上已经做了很大努力并取得进展。其改进目标是进一步提高热效率并同时降低能耗。这些新工艺技术先进，节能效果良好，而且，在改进装置和选用设备材料方面的新进展也是很大的。在我国，尿素生产厂中采用的是水溶液全循环流程和二氧化碳汽提流程的还占有相当比例。[2]反应后，形成的尿液随后进入到分解塔中。在分解塔中，将未脱水转化的部分甲铵加热后分解，分成气相氨和二氧化碳两种液态，该二气相产品，在实现与尿液分离后，再进行冷凝以水来作为吸收剂。其吸收后被全部返回到合成塔中加以利用。再以二氧化碳汽提流程为例，这种工艺是将来自于合成塔的尿素甲铵液送入二氧化碳汽提塔，再将加氧后的二氧化碳通入到汽提塔中。在塔中，由于塔内壁存在的尿素甲铵液液膜中，含有大量未进行反应的氨，经过二氧化碳的作用被提取出来，将其带进高压甲铵冷凝器，再进一步返回合成塔实现了再利用。尿液在经分离后，通过蒸发、分离、干燥及造粒流程后，可以得到尿素成品包装。
2、尿素生产系统腐蚀特点及原因
2.1 甲铵溶液腐蚀
在尿素生产中，其原料二氧化碳和氨包括成品尿素的腐蚀性都较弱，对设备管道腐蚀性最强的是高温高压（包括中压）状态下的中间产物。在加氧的条件下，碳钢和低合金钢会受到活化腐蚀；在不加氧时，不锈钢的耐蚀能力也在大幅度下降。其腐蚀机理主要是多数学者提出的原因，即：氨基甲酸铵溶液在水中会离解出氨基甲酸根，该甲醇酸根是呈现出还原性的。此外，还有人认为是由于高温高压状态下，尿素会产生出大量的同素异构物——氰氧酸铵。在有水存在的状态下，其可离解并产生氰氧酸根，它具有强的还原性。
由于这种还原性的可能性存在，造成钝化性金属在里面难以形成钝化膜，故会有严重的活化腐蚀。介质腐蚀性与尿素甲铵含量的提高成正比。引外，对于此类腐蚀还有另一种观点。这种观点认为，尿素甲铵溶液腐蚀的成因是由于不锈钢的表面氧化物与氨之间可以形成络合物。在实际进行的设备检查中，可发现含钼不锈钢材质，腐蚀最严重的是镍， 最轻的是钼。在最低的氨/水比下，氧化镍即可溶解；稍高的氨脉比下，氧化铬即可溶解；与其相比，氧化铁的溶解则需要更高的氨/水比。不发生络合反应的是氧化钼。还有研究者认为，该腐蚀是因不锈钢与介质产生羰基化反应后生成金属的羰基物原因造成的。不锈钢中，其所含镍粒可以很容易通过反应后生成羰基镍。
2.2 电化学腐蚀
高温高压状态下的尿素甲铵溶液，其导电性较高，因此，有人认为，对金属的腐蚀应该算是电化学腐蚀范畴。不锈钢等材料受到腐蚀的情况，符合钝化型材料中电化学动力学特点。其特征是处于较低电位区域会发生活化腐蚀，反之则会产生钝化，但应控制好其电位。因其电位很高时，也曾出现过钝化腐蚀现象。实际经验表明，在未外加电位情况下，不锈钢和钛材既可以在活化腐蚀和维持钝态下维持，其腐蚀程度轻微[3]。
2.3 不锈钢材料多种局部腐蚀
2.3.1晶间腐蚀：高温高（中）压状态下，尿素甲铵溶液可对不锈钢产生较大的晶间腐蚀，对焊接接头熔合线部分为较强的刀状腐蚀。其成因是由于不锈钢出现敏化态，在晶间较大量析出碳化铬致其产贫铬区而发生优先腐蚀。
2.3.2选择性腐蚀：尿素甲铵溶液的腐蚀能力具有选择性，其主要对具有双相组织的不锈钢及其焊缝发生作用。这一性质，主要与尿素甲铵溶液的氧化性密切相关。介质在较强氧化性时，如合成塔进行正常加氧操作，容易产生的选择性腐蚀是铁素体的腐蚀。在介质氧化性保持较弱状态时（如合成塔停車保压液相缺氧状，或其液相含氧量较低）时，在加热分解设备中， 奥氏体选择性腐蚀则会很容易。其原因是由于奥氏体比铁素体含镍量高。而铁素体选择性腐蚀与晶间腐蚀相比，二者之间是类似，贫铬理论对此有充分解释。
3、控制尿素生产腐蚀途径
3.1 选用金属材料
尿素设备用材普遍采用不锈钢材质。钛设备其使用寿命长于不锈钢，因此尽管其一次投入费用高，但从其长久来看，比不锈钢设备优势更大，应有更广的应用。如使用不锈钢材质，总发展趋势应为含碳量下降，含铬量提高，含镍量下降，并发展复相钢，以实现提升其局部腐蚀的能力。设备焊接时，应采取有效方法减轻、消除热影响区。在焊条选择上，应选用含铬量高的焊条。
3.2 工艺控制
含氧量、操作温度、氨碳比和水碳比，是控制尿素生产中产生腐蚀的重要参数。生产中，必须严格监控，及时根据生产状况调整，使其腐蚀控制得到有效控制。例如，氧量调整必须要及时根据生产状态进行调整，严格控制。
3.3 加强防护监控
防护监控主要是在合成塔停车保压时段。其时间如太长，或会因氧的逸出，造成全塔活化腐蚀。停车时间较长时，应进行塔电位的现场电化学监测，在电位降至接近活化腐蚀电位时，必须停止停车保压。
4 结论
综合以上所述，尿素生产系统发生腐蚀的原因，对其受到腐蚀的程度强弱，它的原因是多方面的，但可以从选择设备材质，严格工艺控制，加强防护监控等几个方面加以系统解决，为同类型企业提供了借鉴。
参考文献
[1]林玉珍，杨德钧编著.腐蚀和腐蚀控制原理[M].中国石化出版社，2007.3.
[2]汪冬兵.尿素高压设备腐蚀新问题[J].大氮肥，2009.08：20.
[3]罗传武.尿素装置闪蒸汽冷凝器腐蚀分析及对策[J].大氮肥，2009.08：28-30.
[关键词]尿素 腐蚀 控制
中图分类号：S211 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）12-0295-01
尿素作为在农业生产中的一种高效氮肥，也可用于工业及畜牧业养殖中。尿素的含氮量较高，可以达到46%；其含氮量高于同样常用的硝酸铵30%左右，与比硫酸铵和碳酸氢铵相比，分别高达120%，和170%，在氮肥品种是含氮量最高的。尿素是中性产品，其在农作物生长过程中，可全程施用，既能作为基肥，又可以在根外进行追肥，很容易被植物吸收，对于促进植物生长作用很大[1]。
1、尿素生产中腐蚀现象分析
由于尿素生产技术不断改进，其原料价格相对低廉，使其成产成本相对降低，实现了工业化生产变得更加的便利，因此，在我国多数省份都有尿素生产企业。在高温高压的条件下，氨和二氧化碳可以合成为甲铵，这种反应较为完全；与此相比，甲铵在脱水向尿素转化的这一反应则存在着一定的转化率，不能做到完全进行。一般来说，这种反应的转化率在60%-70%左右。未转化的甲铵进行回收利用，对于提高产量降低成本作用十分明显，需要从转化的尿素中进行。在分离、回收的方法来看，其方法众多，工艺也很多。作为常规氮肥产品，世界各国在开发新型的尿素生产工艺上已经做了很大努力并取得进展。其改进目标是进一步提高热效率并同时降低能耗。这些新工艺技术先进，节能效果良好，而且，在改进装置和选用设备材料方面的新进展也是很大的。在我国，尿素生产厂中采用的是水溶液全循环流程和二氧化碳汽提流程的还占有相当比例。[2]反应后，形成的尿液随后进入到分解塔中。在分解塔中，将未脱水转化的部分甲铵加热后分解，分成气相氨和二氧化碳两种液态，该二气相产品，在实现与尿液分离后，再进行冷凝以水来作为吸收剂。其吸收后被全部返回到合成塔中加以利用。再以二氧化碳汽提流程为例，这种工艺是将来自于合成塔的尿素甲铵液送入二氧化碳汽提塔，再将加氧后的二氧化碳通入到汽提塔中。在塔中，由于塔内壁存在的尿素甲铵液液膜中，含有大量未进行反应的氨，经过二氧化碳的作用被提取出来，将其带进高压甲铵冷凝器，再进一步返回合成塔实现了再利用。尿液在经分离后，通过蒸发、分离、干燥及造粒流程后，可以得到尿素成品包装。
2、尿素生产系统腐蚀特点及原因
2.1 甲铵溶液腐蚀
在尿素生产中，其原料二氧化碳和氨包括成品尿素的腐蚀性都较弱，对设备管道腐蚀性最强的是高温高压（包括中压）状态下的中间产物。在加氧的条件下，碳钢和低合金钢会受到活化腐蚀；在不加氧时，不锈钢的耐蚀能力也在大幅度下降。其腐蚀机理主要是多数学者提出的原因，即：氨基甲酸铵溶液在水中会离解出氨基甲酸根，该甲醇酸根是呈现出还原性的。此外，还有人认为是由于高温高压状态下，尿素会产生出大量的同素异构物——氰氧酸铵。在有水存在的状态下，其可离解并产生氰氧酸根，它具有强的还原性。
由于这种还原性的可能性存在，造成钝化性金属在里面难以形成钝化膜，故会有严重的活化腐蚀。介质腐蚀性与尿素甲铵含量的提高成正比。引外，对于此类腐蚀还有另一种观点。这种观点认为，尿素甲铵溶液腐蚀的成因是由于不锈钢的表面氧化物与氨之间可以形成络合物。在实际进行的设备检查中，可发现含钼不锈钢材质，腐蚀最严重的是镍， 最轻的是钼。在最低的氨/水比下，氧化镍即可溶解；稍高的氨脉比下，氧化铬即可溶解；与其相比，氧化铁的溶解则需要更高的氨/水比。不发生络合反应的是氧化钼。还有研究者认为，该腐蚀是因不锈钢与介质产生羰基化反应后生成金属的羰基物原因造成的。不锈钢中，其所含镍粒可以很容易通过反应后生成羰基镍。
2.2 电化学腐蚀
高温高压状态下的尿素甲铵溶液，其导电性较高，因此，有人认为，对金属的腐蚀应该算是电化学腐蚀范畴。不锈钢等材料受到腐蚀的情况，符合钝化型材料中电化学动力学特点。其特征是处于较低电位区域会发生活化腐蚀，反之则会产生钝化，但应控制好其电位。因其电位很高时，也曾出现过钝化腐蚀现象。实际经验表明，在未外加电位情况下，不锈钢和钛材既可以在活化腐蚀和维持钝态下维持，其腐蚀程度轻微[3]。
2.3 不锈钢材料多种局部腐蚀
2.3.1晶间腐蚀：高温高（中）压状态下，尿素甲铵溶液可对不锈钢产生较大的晶间腐蚀，对焊接接头熔合线部分为较强的刀状腐蚀。其成因是由于不锈钢出现敏化态，在晶间较大量析出碳化铬致其产贫铬区而发生优先腐蚀。
2.3.2选择性腐蚀：尿素甲铵溶液的腐蚀能力具有选择性，其主要对具有双相组织的不锈钢及其焊缝发生作用。这一性质，主要与尿素甲铵溶液的氧化性密切相关。介质在较强氧化性时，如合成塔进行正常加氧操作，容易产生的选择性腐蚀是铁素体的腐蚀。在介质氧化性保持较弱状态时（如合成塔停車保压液相缺氧状，或其液相含氧量较低）时，在加热分解设备中， 奥氏体选择性腐蚀则会很容易。其原因是由于奥氏体比铁素体含镍量高。而铁素体选择性腐蚀与晶间腐蚀相比，二者之间是类似，贫铬理论对此有充分解释。
3、控制尿素生产腐蚀途径
3.1 选用金属材料
尿素设备用材普遍采用不锈钢材质。钛设备其使用寿命长于不锈钢，因此尽管其一次投入费用高，但从其长久来看，比不锈钢设备优势更大，应有更广的应用。如使用不锈钢材质，总发展趋势应为含碳量下降，含铬量提高，含镍量下降，并发展复相钢，以实现提升其局部腐蚀的能力。设备焊接时，应采取有效方法减轻、消除热影响区。在焊条选择上，应选用含铬量高的焊条。
3.2 工艺控制
含氧量、操作温度、氨碳比和水碳比，是控制尿素生产中产生腐蚀的重要参数。生产中，必须严格监控，及时根据生产状况调整，使其腐蚀控制得到有效控制。例如，氧量调整必须要及时根据生产状态进行调整，严格控制。
3.3 加强防护监控
防护监控主要是在合成塔停车保压时段。其时间如太长，或会因氧的逸出，造成全塔活化腐蚀。停车时间较长时，应进行塔电位的现场电化学监测，在电位降至接近活化腐蚀电位时，必须停止停车保压。
4 结论
综合以上所述，尿素生产系统发生腐蚀的原因，对其受到腐蚀的程度强弱，它的原因是多方面的，但可以从选择设备材质，严格工艺控制，加强防护监控等几个方面加以系统解决，为同类型企业提供了借鉴。
参考文献
[1]林玉珍，杨德钧编著.腐蚀和腐蚀控制原理[M].中国石化出版社，2007.3.
[2]汪冬兵.尿素高压设备腐蚀新问题[J].大氮肥，2009.08：20.
[3]罗传武.尿素装置闪蒸汽冷凝器腐蚀分析及对策[J].大氮肥，2009.08：28-30.