影响MVR设备腐蚀因素 (1) 氯离子 高氯高盐是化工工业废水的主要特点之一,未浓缩之前氯离子含量普遍大于0.5 g/L,盐度约5~6 g/L,通过MVR蒸发器浓缩后最高浓盐水盐度可达100~300 g/L。氯离子通过吸附在不锈钢表面溶解钝化膜形成可溶解的氯化物,导致金属表面钝化膜被破坏进而发生腐蚀。 (2) 温度 温度腐蚀通常为化学反应,温度越高化学反应速度越快,有研究表明温度每提升10 ℃,腐蚀速度约增加1~3倍。MVR处理工艺中操作温度高达80~120 ℃,在高温环境下,加速氯离子对不锈钢钝化膜的破坏,苛刻的腐蚀环境对设备设施用金属材料耐蚀等级提出更高的要求。 (3) 流速 介质流动速度对不锈钢耐蚀性能有较大影响,在较高流速下,流体对不锈钢表面造成局部冲刷冲击,当流体中含有较大颗粒的晶体时,不仅造成冲刷腐蚀而且带来严重的磨蚀。此外,在流体高速冲击下,与流体接触的金属表面形成类似于空穴状的腐蚀。 (4) 沉积物 金属离析和沉积物的堆积也是高盐废水处理中的常见问题。在处理过程中,高盐废水中的盐类物质容易析出并在设备表面沉积,形成结垢和污垢,带来垢下局部腐蚀风险,严重的情况下会堵塞管道和阀门,影响系统的正常运行。 MVR设备典型腐蚀 蒸发结晶器喷射区管路外壁腐蚀 图1 MVR蒸发结晶器喷射区管路外壁腐蚀 蒸发结晶器内壁点蚀 图2 MVR蒸发结晶器内壁点蚀 图3 MVR蒸发结晶器法兰接口焊接接头腐蚀 3 MVR设备防腐蚀方法 耐腐蚀金属材料 采用耐蚀等级更高的金属材料制备MVR蒸发器等设备设施及管道是防止腐蚀的有效方法,但是耐蚀等级的提升带来造价成本的增高。如不锈钢的价格大概在5~6万元/吨,镍合金约7~9万元/吨,工业纯钛约10~15万元/吨,若全部选用工业纯钛,则设备成本增加约50%,将会降低市场竞争力。 防腐蚀涂层 在蒸发器金属表面涂敷特定耐高温、耐冲刷的防腐涂层,使盐溶液与蒸发器的金属壁之间产生隔离屏障,避免腐蚀性介质与金属表面接触,从而避免腐蚀的产生。该种方法简单有效,且成本较低。 在该特殊工况环境下,建议使用先进耐磨防腐涂料来提高系统的耐腐蚀性能。钛合金表面常用的防腐涂层有硅烷涂层、ZrO2涂层、CrN涂层等。不锈钢表面常用的耐磨防腐涂层多为氧化铝复合陶瓷涂层、聚苯胺复合涂层等。 当前采用复合涂层技术取代单一涂层技术成为研究热点,国外研究院所开展了许多探究工作,国内尚处于起步阶段。未来,采用复合涂层技术制备新型耐磨防腐涂层是解决MVR设备设施腐蚀的直接、经济有效的方法。 缓蚀剂 缓蚀剂是一种能显著降低金属在侵蚀性介质中的腐蚀速度的物质,在MVR蒸发器的盐水进料罐内加入一定比例的缓蚀剂,可以大大降低蒸发器内件的腐蚀速率,延长蒸发器使用年限。但缓蚀剂通常为有机胺或者咪唑啉类物质,添加后会改变高盐废水的组成,可能对MVR蒸发结晶效果带来影响。 4 结 语
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