烧碱装置氯处理系统地坪的腐蚀与防护

吕文杰

(中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司，山东 淄博 255411)

中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司氯碱厂隔膜烧碱装置设计生产能力为0.2 Mt/a，1988年6月投产。该装置的湿氯气干燥处理单元地坪全部采用耐酸花岗岩板砌衬防腐蚀，总面积约200 m2。装置地坪和地沟采用C20混凝土作为基层，隔离层采用环氧树脂玻璃钢二底二布二面，结合层采用钠水玻璃胶泥铺砌花岗岩板，钠水玻璃胶泥勾缝。

1 氯气处理系统腐蚀情况

在氯气处理工艺过程中，由于采用质量分数为98%的浓硫酸作为干燥介质来吸收氯气中的水分，因而经常出现浓硫酸非正常排放或泄漏，泄漏的浓硫酸温度为40～50℃。一般处理方法是用水将泄漏的浓硫酸快速稀释，将稀释的浓硫酸通过地沟排放至废水池。1992年氯气处理单元硫酸泵基础、排污沟两侧的地坪开始鼓起，铺衬的耐酸花岗岩板出现局部脱落现象，严重的部位脱落近40%。地坪腐蚀的结果导致硫酸泵基础上升变形、地坪上的钢结构立柱弯曲、管线与泵连接口错位，现场跑冒滴漏现象增加。随后几年按原设计多次对该地坪进行局部防腐蚀处理，但使用2～3 a又出现腐蚀现象。

2 地坪腐蚀原因分析

2.1 腐蚀原因

原氯气处理系统地坪的构建材料主要是耐酸花岗岩板和钠水玻璃胶泥。花岗岩本身是耐浓硫酸的优良材料，水玻璃胶泥本身也具有优良的耐强氧化性酸性能，然而在装置运行过程中因出现非正常排放或泄漏的浓硫酸经水稀释变成稀硫酸后，耐酸花岗岩板之间的钠水玻璃胶泥勾缝就会受到稀硫酸强烈的侵蚀。由于钠水玻璃胶泥的抗渗性和耐水性较差，稀硫酸便会通过胶泥缝渗入到混凝土基层，引起基层混凝土腐蚀。随着时间的延长，稀硫酸与基层混凝土作用产生的硫酸盐，会使混凝土基层膨胀变形，造成花岗岩板脱落。从现场腐蚀情况看，花岗岩板脱落和地面起鼓的位置主要是在地沟两侧和经常出现非正常排放或泄漏硫酸的位置。

2.2 腐蚀机理

在硫酸腐蚀混凝土的过程中，硫酸与混凝土中的氢氧化钙及水化硅酸钙反应生成以石膏(CaSO4·2H2O)为主的非胶凝性软物质，并以溶液形式存在，使混凝土体积膨胀一倍多。

石膏再和混凝土中的水化铝酸钙起反应，生成更为复杂的复合盐水合硫铝酸钙—俗称钙矾石。

大量的石膏和水合硫铝酸钙在孔隙中聚合并结晶，这些新生成的晶体膨胀发展会对周围的混凝土产生破坏力。由于结晶的膨胀造成孔隙内壁受压，使已硬化的混凝土开裂破坏[1-2]。

3 防腐蚀措施

解决氯气处理单元地坪腐蚀问题要从3个方面入手:首先，要严格控制工艺操作，确保设备不超温、不超压，尽量减少硫酸的跑冒滴漏;其次，要加强设备管理和维护，注重检修质量;第三，在地坪的防腐蚀措施上应选用密度大、抗渗性好、与花岗岩黏结力强的耐腐蚀胶泥，同时还要防止地坪上硫酸的积聚。

2004年9月装置停车检修期间对烧碱装置氯气处理系统地坪重新进行了防腐处理。经过分析论证，仍然选用花岗岩作为该氯气处理地坪防腐的主要耐酸材料，而耐腐蚀胶泥则选用密度大、抗渗性好，与花岗岩粘接力强的YJ呋喃胶泥，用其作铺砌花岗岩的结合层和胶泥勾缝。

具体做法是:

(1)将花岗岩板及结合层拆除，清理出已被腐蚀破坏的混凝土，露出新的土层后用三七灰土夯实，然后重新浇注C20混凝土。根据排水沟的走向制定出合理的排水坡度，并养护。

(2)在养护好的混凝土表面刷两道环氧树脂底漆，然后做呋喃树脂玻璃钢二底三布二面。

(3)用YJ呋喃胶泥座浆法铺砌花岗岩块材(厚60 mm)，结合层胶泥厚度为20 mm。花岗岩铺砌顺序为由低到高，块材间错缝，缝隙为8～10 mm。立面铺砌时阴角采用立面块材压平面块材，阳角则相反。铺砌时用胶锤敲击，以保证粘结密实、平整。铺砌后，自然干燥固化。

(4)花岗岩板之间勾缝选用YJ呋喃胶泥，分两次完成，施工时呋喃胶泥要充实、饱满，不能留有空隙。

4 使用效果与结论

处理后的地坪从2004年10月开始投用，至今已连续使用近9 a。现场花岗岩地面、设备基础完好如初，未发现地坪有起鼓和花岗岩脱落现象，胶泥缝也没有明显的腐蚀，各处管线也没有因为基础变形而导致泄漏。从使用情况来看，使用效果令人满意。

[1]杜洪彦，邱富荣，林昌健.混凝土的腐蚀机理与新型防护方法[J]. 腐蚀科学与防护技术，2001，13(3):156-161.

[2]于忠，胡蔚儒.化工大气环境中混凝土的腐蚀机理及性能研究[J]. 混凝土，2000，130(8):10-15.