尿素造粒塔

尿素的分子式为CO(NH。)。，总含N 量46 ，目前是含氮量最高的固体肥料。尿素造粒塔是化肥生产的关键设备，我国最早的尿素造粒塔1965 年建于泸州天然气化工厂，目前全国已投用的造粒塔有上百座。我厂有一座尿素造粒塔，建于1976年，(另有两座硝胺造粒塔，其腐蚀机理与防 腐方法与尿素造粒塔类似)，井于近期将为30万吨合成氨新建一台大型造粒塔。尿素溶液对造粒塔的腐蚀是十分严重的，因此对尿素造粒塔的腐 蚀机理和防腐进行研究和探讨很有必要。 公卫家园
一、尿素造粒塔的腐蚀机理要想搞好造粒塔的防腐蚀工作，必须首先弄清造粒塔的腐蚀机理。尿素造粒塔防腐是典型的钢簏混凝土结构、除具有一般建筑材料的腐蚀特点外，还 有尿素溶液的特殊腐蚀和CO 及NH，的气相腐蚀等。

现就其腐蚀机理简单探讨如下。
1、顺筋腐蚀
由于钢筋被混凝土所包裹，因此混凝土的化学物理性能对锕簏腐蚀与否起着决定作用。根据金属的化学腐蚀理论可知，铁在FH< 4时为折H 。过程，腐蚀速度很快，当PH 值为5—10时腐蚀速度几乎为定值，PH>l2时在常温下腐蚀基本停止。硅酸盐水泥硬化后，呈碱性，且PH> 12，因此这就是钢筋在完好的水泥中不被腐蚀的原因。混凝土若遭到破坏，无论是机械损坏还是腐蚀破坏，对钢筋都会失去保护作甩 水、氧气 和其它化学介质渗入造成锈蚀。铁锈的主要成份是 (0H)，、Fe：O；等化合物、锈蚀的体积为原金属体积的3—4倍。由于铁锈的膨胀对混凝土 保护层有着巨大的辐射压力，远远超过混凝土的极限强度，使保护层从钢簏向外形成裂缝．这些裂缝为扩大腐蚀创造了条件，使腐蚀速度成倍 增加，导致钢簏混凝土破坏，这就是所谓的 顺簏腐蚀 。我厂尿素造粒塔由于开始防腐手段不力，使用六年后，八根800X800mm 支柱，共128根 tp24主配簏有69根外露，其中外露最长达1．5m，有3l根因腐蚀使最小外径小于18ram．

2、混凝土的碳化腐蚀混凝土泵受到机械破坏及顺簏腐蚀膨胀压 力破坏是明显的，但天长日久其内在化学变化引起的失效则是不易觉察的，它象无烟的火灾，每时每刻都在燃烧着。由于自然界到处都有C ， CO 又是尿素合成原料气，经测定塔内CO：浓度比自然状态高出lO一15倍。CO。与水泥中的Ca(OH) 作用生成CaCO，和H。0，Ht0析出引起混凝土 收缩，轻则产生附加内应力，重则使混凝土形成微小裂缝，降低混凝土强度并使其破坏加剧。当Ca(OH) 减少到一定程度时，混凝土的PH值下降 ，当达到临界值(PH<9．8)时，钢簏就开始从内部腐蚀。 公卫人
混凝土的碳化速度据有关资料介绍，其近似公式为：X 一&式中x一混凝土碳化深度(ram)，a～ 混凝土碳化速度系数，t一碳化时间(年) 。在一般大气中a取3．5—4，因造粒塔内C 的浓度高出自然界lO— l5倍，因此其碳化速度也相应大lO—l5倍。为了探讨尿素塔防腐措施的依据 ，逛必须对混凝土的密实度进行研究。混凝土的密实度主要由水灰比来决定。从理论上讲水与水泥重量之比0．2一O．25；1就可以了，但实际 施工中往往大于此数字，多余的水均匀分布在水泥石中，凝结干燥后则形成毛细孔隙。建筑手册中常用的混凝土密实度(孔隙率的倒数)公式也 能反映出混凝土孔隙多少因素之所在。s=卜0．02一面W -C[3式中：s一混凝土密实度；0．O2一普通水泥含气量，w一混凝土的用水量(kg／m ) ，c一混凝土的用水泥量(kg／m )， 理论化合用水与水泥的比例。从式中可以看出，w 越大，则S越小，倘若W—cl~=o，其密实度可达98 。 公卫家园

3、尿素溶液的特殊腐蚀
固体尿素对混凝土不腐蚀，但尿素极易溶于水。常温下．尿素在水中的溶解度为51．8 ，尿素颗粒和其粉尘在遇到潮气、冷凝水、冲洗水等 时，就会形成尿素溶液，对微孔材料例如混凝土，粘土砖等有很强的渗透性。由于生产过程中造粒塔内外温差达120℃以上，形成温压差，更有 利于尿液向混凝土深处渗透，尿液渗到混凝土的孔隙以后，在短时间内就会结晶膨胀。其结晶的自然状态为白色条状，形似玻璃纤维，有光泽 ，其长度可达25ram 以上。据资料介绍．其结晶胀比可达1．67一1．93倍，产生结晶张力达85MPa以上，远远超出混凝土30MPa极限强度。因此 造成混凝土的疏松破坏。再溶解、再渗透、再结晶、再膨胀、再破坏，周而复始，恶性循环。经实际测定，在兰州地区尿素溶液对混凝土的腐 蚀速度可达5era／a以上。这就是尿素溶液对造粒塔的特殊腐蚀机理，通常在腐蚀学上称为结晶腐蚀。尽管腐蚀有多种原因，但对尿素造粒塔来 说，顺筋腐蚀、混凝土的中性化和尿素溶液的结晶腐蚀则是其主要矛盾。找到了腐蚀原因则可采取相应措施防止和减缓腐蚀，延长造粒塔使用 寿命，保证安全生产多刨经济效益。