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摘 要：本文结合化肥厂尿素装置实际情况，从温度、氨碳比、水碳比、甲铵液浓度、氧含量、硫含量、氯离子含量、介质流速等各个方面介绍了对尿素设备腐蚀产生的影响，并提出了相应的腐蚀防范措施。
关键词：尿素设备 腐蚀分析 防范措施
尿素是由氨和二氧化碳在高温高压下反应生成的。在生产过程中，有氨、氨水、二氧化碳、尿素溶液、蒸汽、蒸汽冷凝液、水碳铵溶液、氨基甲酸铵（甲铵）溶液及浓度各异的混合液等介质，因此影响尿素设备腐蚀因素也有多种情况，在投入生产的设备基本都选用了各种不锈钢材料，腐蚀问题基本得到解决，但是在设备的结构设计制造加工过程中以及维护和检修方面，由于操作不当，也会有设备材料的腐蚀现象，下面我们就对各影响因素进行简要的分析，并提出相关防范措施。
一、尿素设备腐蚀的影响因素
在生产尿素过程中，尿素氨基甲酸铵液对金属的腐蚀过程，是一个化学反应和电化学腐蚀过程，发生腐蚀是金属和高温尿素合成介质共同作用的结果。影响尿素设备腐蚀的因素主要可分为介质因素和材料因素两个方面：
1.介质因素
介质方面对腐蚀影响的主要因素有：温度、氨碳比、水碳比、甲铵液的浓度、氧含量、硫含量、氯离子含量以及介质的流速等多个要素。
1.1温度
温度对设备腐蚀的影响十分明显。温度升高可以增加活化态和钝化态的腐蚀速率，加速材质的活化，从而提高了设备的腐蚀速率。
1.2氨碳比（NH3/CO2 摩尔比）
在尿素 - 甲铵溶液中有一定量的过剩氨，对降低腐蚀是非常有利的。由于氨的存在，既可以中和溶液的酸性，提高系统溶液 的 pH 值，使系统的酸性降低，从而抑制了氰酸和氰酸铵的生成。水碳比增高，设备腐蚀程度增大。
1.3甲铵液的浓度
甲铵水溶液对绝大多数金属均有强烈的腐蚀作用。且甲铵液的浓度越大，温度越高，对设备的腐蚀性愈强。甲铵液浓度较高时，介质中 COONH2-离子数量相对增多，由于 其具有很强还原性，使金属表面钝化膜被破坏，因此增加了设备的腐蚀程度。
1.4氧含量
氧含量是钝化膜形成的关键。尿素 -甲铵溶液中有氧存在，会使不锈钢产生化学钝化，在表面形成氧化膜。如果系统中氧含量的浓度过低，则氧化膜就会被破坏，设备将被加速腐蚀。
1.5硫含量
硫具有较强还原性，原料二氧化碳气体或空气中的硫，无论以有机硫（主要是 COS）还是无机硫（H2S）的状态进入尿素合成系统，在高温高压下，经过水解和氧化还原反应后，将会使金属氧化膜破坏，金属表面产生严重的活化腐蚀。
1.6氯离子含量
氯离子是导致应力腐蚀的重要元素，对不锈钢的腐蚀相当剧烈。当大量的氯离子聚集在金属表面时，就很容易产生应力腐蚀，从而导致设备裂纹破裂或断管形成。因此设备运行中要严格控制氯离子的含量，尽量防止和避免应力腐蚀现象的发生。
1.7介质流速
介质流速是冲刷腐蚀的主要原因之一。为缓解冲刷腐蚀，设备设计时应适当增大管径，减缓介质在设备内部的流速，在高负荷状态下，使金属表面的钝化膜不受到破坏，在气（汽）液共存的管道内，介质对管壁有更加严重的冲蚀。因此要控制好介质流速。
2.材料因素
不同的材料，其耐腐蚀性能不同，这不仅与材料中的元素成分有关，还與材料的金相组织有关。例如铬、镍、钼等。铬是提高不锈钢耐蚀性的基本元素，它能使钢表面生成氧化膜，提高其电极电位，从而提高钢的耐腐蚀能力，增加不锈钢中铬的含量能降低氧化膜在尿素甲铵液中的溶解速度；镍和其它合金元素一样能提高耐蚀性。但是在尿素甲铵液中，不锈钢中的镍含量高会起到降低耐蚀性的作用，因此在生产中用检测镍含量，来判断设备腐蚀情况；
钼能提高不锈钢氧化膜的稳定性。
二、对腐蚀的控制措施
1.严格控制操作时的温度
超高温对设备腐蚀的影响是严重的，超温愈大设备腐蚀速率就愈大；超温时间愈长，设备腐蚀愈严重。因此，在正常生产中，我们要严格控制设备运行的温度，要尽量避免超温现象的发生，如果发现系统运行中出现超温，要进行及时调整，在最短的时间将温度控制在正常指标范围。一般汽提塔出液温度要求控制在 165℃～ 172℃，尿素合成塔的出液温度要求在 185℃以下。
2.要适宜加入防腐空气
在二氧化碳气体中加入足够的氧，以保持液相中的溶解氧，能够防止设备腐蚀。氧不仅能形成钝化膜，而且还有保持稳定钝化膜的作用。如果系统加氧量不足，就不能很好地形成钝化膜形，以致出现缺氧腐蚀；系统加氧量过大，尾气放空量增多，系统的氨损失增加， 因此，正常生产中氧的体积分数控制在正常指标范围内，在停车前期，应适当增加氧含量，保证停车封塔期间的氧气消耗；系统开车初期，系统的耗氧量应相对增加，系统加氧量控制在指标的上限，待设备运行几小时以后，再逐渐降低系统的加氧量。
3.氨碳比和水碳比的控制
系统在高 NH3/CO2 比，低 H2O/CO2 比的状况下正常运行，有利于减缓设备的腐蚀速度。因此，在生产过程控制中，系统的 NH3/CO2 比应尽可能控制在指标的上限运行，系统的H2O/CO2 比应尽可能控制在指标的下限运行。以达到保护设备的目的。
4.加强保温
在操作过程中应该特别重视高压设备的整体保温工作，设备的金属吊耳支柱入孔等细节的保温往往容易被忽视，易造成露点冷凝腐蚀，所以要加强设备的整体保温。
三、停车期间的腐蚀控制
停车封塔时的设备防腐蚀控制也是必不可少的，如果不注意维护和保养，一次停车造成的腐蚀，就可能比正常运行几个月产生的腐蚀效果都严重。因此，控制好停车期间设备减缓腐蚀的方法和措施，应注意停车期间系统氨碳比和水碳比的控制。在停车封塔期间，适当控制延长氨泵向系统的送氨时间，以提高停车封塔期间系统的 NH3/CO2 比。而系统 HO/CO2比愈高，介质对设备的腐蚀性愈强。因此，停车期间应尽量减少系统的水量。以减少对设备的腐蚀。
四、结语
综上所述，尿素设备腐蚀是必然的，但是在操作过程中注意控制，严格检修，规范操作制度，在停车封塔时注意保养，就能够减缓尿素设备的腐蚀程度，使设备的使用寿命得以延长，从而确保安全生产。
参考文献
[1]陈观平 赵云凯. 尿素生产工艺与操作（中级本）.
[2]黄永昌. 金属腐蚀与防护原理. 上海交通大学出版社，1989.
[3]袁一 王文善.尿素. 北京化学工业出版社，1997.
[4]沪天化. 尿素生产工艺. 北京化学工业出版社 ，1979.
关键词：尿素设备 腐蚀分析 防范措施
尿素是由氨和二氧化碳在高温高压下反应生成的。在生产过程中，有氨、氨水、二氧化碳、尿素溶液、蒸汽、蒸汽冷凝液、水碳铵溶液、氨基甲酸铵（甲铵）溶液及浓度各异的混合液等介质，因此影响尿素设备腐蚀因素也有多种情况，在投入生产的设备基本都选用了各种不锈钢材料，腐蚀问题基本得到解决，但是在设备的结构设计制造加工过程中以及维护和检修方面，由于操作不当，也会有设备材料的腐蚀现象，下面我们就对各影响因素进行简要的分析，并提出相关防范措施。
一、尿素设备腐蚀的影响因素
在生产尿素过程中，尿素氨基甲酸铵液对金属的腐蚀过程，是一个化学反应和电化学腐蚀过程，发生腐蚀是金属和高温尿素合成介质共同作用的结果。影响尿素设备腐蚀的因素主要可分为介质因素和材料因素两个方面：
1.介质因素
介质方面对腐蚀影响的主要因素有：温度、氨碳比、水碳比、甲铵液的浓度、氧含量、硫含量、氯离子含量以及介质的流速等多个要素。
1.1温度
温度对设备腐蚀的影响十分明显。温度升高可以增加活化态和钝化态的腐蚀速率，加速材质的活化，从而提高了设备的腐蚀速率。
1.2氨碳比（NH3/CO2 摩尔比）
在尿素 - 甲铵溶液中有一定量的过剩氨，对降低腐蚀是非常有利的。由于氨的存在，既可以中和溶液的酸性，提高系统溶液 的 pH 值，使系统的酸性降低，从而抑制了氰酸和氰酸铵的生成。水碳比增高，设备腐蚀程度增大。
1.3甲铵液的浓度
甲铵水溶液对绝大多数金属均有强烈的腐蚀作用。且甲铵液的浓度越大，温度越高，对设备的腐蚀性愈强。甲铵液浓度较高时，介质中 COONH2-离子数量相对增多，由于 其具有很强还原性，使金属表面钝化膜被破坏，因此增加了设备的腐蚀程度。
1.4氧含量
氧含量是钝化膜形成的关键。尿素 -甲铵溶液中有氧存在，会使不锈钢产生化学钝化，在表面形成氧化膜。如果系统中氧含量的浓度过低，则氧化膜就会被破坏，设备将被加速腐蚀。
1.5硫含量
硫具有较强还原性，原料二氧化碳气体或空气中的硫，无论以有机硫（主要是 COS）还是无机硫（H2S）的状态进入尿素合成系统，在高温高压下，经过水解和氧化还原反应后，将会使金属氧化膜破坏，金属表面产生严重的活化腐蚀。
1.6氯离子含量
氯离子是导致应力腐蚀的重要元素，对不锈钢的腐蚀相当剧烈。当大量的氯离子聚集在金属表面时，就很容易产生应力腐蚀，从而导致设备裂纹破裂或断管形成。因此设备运行中要严格控制氯离子的含量，尽量防止和避免应力腐蚀现象的发生。
1.7介质流速
介质流速是冲刷腐蚀的主要原因之一。为缓解冲刷腐蚀，设备设计时应适当增大管径，减缓介质在设备内部的流速，在高负荷状态下，使金属表面的钝化膜不受到破坏，在气（汽）液共存的管道内，介质对管壁有更加严重的冲蚀。因此要控制好介质流速。
2.材料因素
不同的材料，其耐腐蚀性能不同，这不仅与材料中的元素成分有关，还與材料的金相组织有关。例如铬、镍、钼等。铬是提高不锈钢耐蚀性的基本元素，它能使钢表面生成氧化膜，提高其电极电位，从而提高钢的耐腐蚀能力，增加不锈钢中铬的含量能降低氧化膜在尿素甲铵液中的溶解速度；镍和其它合金元素一样能提高耐蚀性。但是在尿素甲铵液中，不锈钢中的镍含量高会起到降低耐蚀性的作用，因此在生产中用检测镍含量，来判断设备腐蚀情况；
钼能提高不锈钢氧化膜的稳定性。
二、对腐蚀的控制措施
1.严格控制操作时的温度
超高温对设备腐蚀的影响是严重的，超温愈大设备腐蚀速率就愈大；超温时间愈长，设备腐蚀愈严重。因此，在正常生产中，我们要严格控制设备运行的温度，要尽量避免超温现象的发生，如果发现系统运行中出现超温，要进行及时调整，在最短的时间将温度控制在正常指标范围。一般汽提塔出液温度要求控制在 165℃～ 172℃，尿素合成塔的出液温度要求在 185℃以下。
2.要适宜加入防腐空气
在二氧化碳气体中加入足够的氧，以保持液相中的溶解氧，能够防止设备腐蚀。氧不仅能形成钝化膜，而且还有保持稳定钝化膜的作用。如果系统加氧量不足，就不能很好地形成钝化膜形，以致出现缺氧腐蚀；系统加氧量过大，尾气放空量增多，系统的氨损失增加， 因此，正常生产中氧的体积分数控制在正常指标范围内，在停车前期，应适当增加氧含量，保证停车封塔期间的氧气消耗；系统开车初期，系统的耗氧量应相对增加，系统加氧量控制在指标的上限，待设备运行几小时以后，再逐渐降低系统的加氧量。
3.氨碳比和水碳比的控制
系统在高 NH3/CO2 比，低 H2O/CO2 比的状况下正常运行，有利于减缓设备的腐蚀速度。因此，在生产过程控制中，系统的 NH3/CO2 比应尽可能控制在指标的上限运行，系统的H2O/CO2 比应尽可能控制在指标的下限运行。以达到保护设备的目的。
4.加强保温
在操作过程中应该特别重视高压设备的整体保温工作，设备的金属吊耳支柱入孔等细节的保温往往容易被忽视，易造成露点冷凝腐蚀，所以要加强设备的整体保温。
三、停车期间的腐蚀控制
停车封塔时的设备防腐蚀控制也是必不可少的，如果不注意维护和保养，一次停车造成的腐蚀，就可能比正常运行几个月产生的腐蚀效果都严重。因此，控制好停车期间设备减缓腐蚀的方法和措施，应注意停车期间系统氨碳比和水碳比的控制。在停车封塔期间，适当控制延长氨泵向系统的送氨时间，以提高停车封塔期间系统的 NH3/CO2 比。而系统 HO/CO2比愈高，介质对设备的腐蚀性愈强。因此，停车期间应尽量减少系统的水量。以减少对设备的腐蚀。
四、结语
综上所述，尿素设备腐蚀是必然的，但是在操作过程中注意控制，严格检修，规范操作制度，在停车封塔时注意保养，就能够减缓尿素设备的腐蚀程度，使设备的使用寿命得以延长，从而确保安全生产。
参考文献
[1]陈观平 赵云凯. 尿素生产工艺与操作（中级本）.
[2]黄永昌. 金属腐蚀与防护原理. 上海交通大学出版社，1989.
[3]袁一 王文善.尿素. 北京化学工业出版社，1997.
[4]沪天化. 尿素生产工艺. 北京化学工业出版社 ，1979.