Автор: Г.В. Катышева, И.Н. Феликидис, О.Е. Алексеев, И.Н. Косячков, В.Н. Степанов (ПАО «НОРЭ»).
Опубликовано в журнале Химическая техника №3/2016
Едкий натр NaOH выпускается в твердом и жидком состояниях и широко применяется в химической, нефтехимической, газовой, металлургической, целлюлозно-бумажной, текстильной, пищевой промышленности и для бытовых нужд. Едкий натр – едкое и коррозионноактивное вещество, относится к 2-му классу опасности по ГОСТ 12.1.007.
В химической отрасли NaOH применяется для нейтрализации кислот и кислотных оксидов, как реагент или катализатор в химических реакциях.
На химико-технологических объектах 42–46%-ный водный раствор технического едкого натра хранится в закрытых щелочестойких емкостях (резервуарах), в резервуарных парках по хранению и транспортировке опасных веществ.
При хранении едкого натра необходимо соблюдение температурного режима в складских помещениях. Резервуары хранения едкого натра, расположенные вне помещения или в помещении с температурой воздуха ниже 12 °С, подлежат теплоизоляции и обогреву. Необходимость утепления и обогрева резервуаров для хранения едкого натра зависит от температуры кристаллизации хранимого продукта (табл. 1) и расчетной минимальной температуры окружающего воздуха на месте сооружения склада [2].
Таблица 1
Зависимость температуры кристаллизации едкого натра от его концентрации
| Концентрация,
% |
Температура кристалли- зации, °C | Концентрация,
% |
Температура кристалли- зации, °C |
| 5,7 | –5 | 29,5 | 0 |
| 9,9 | –10 | 32,4 | 6 |
| 15,8 | –20 | 33,7 | 10 |
| 19,1 | –28,2 | 38,8 | 15,2 |
| 20,4 | –26 | 44,5 | 10 |
| 22,3 | –24,4 | 46,0 | 4,5 |
| 24,0 | –20 | 47,6 | 8 |
| 25,0 | –17,8 | 51,0 | 12,3 |
| 26,5 | –10 | 52,1 | 20 |
Обогрев резервуаров едкого натра во избежание разрушения подогревателей должен быть только наружным.
Подогреватели выполняются в виде змеевиков или других конструкций, собранных из отдельных труб, устанавливаются снаружи резервуаров и закрываются кожухами.
Резервуары вместе с кожухами теплоизолируются. Температура обогревающей среды (теплоносителя) не должна превышать 70°С. Как правило, в качестве теплоносителя используется обратная сетевая вода [2]
С целью оценки соответствия требованиям нормативных технических документов и оценки технического состояния в 2011 г. на химико-технологическом объекте была проведена экспертиза промышленной безопасности хранилища технического едкого натра. Хранилище вместимостью 300 м3 – стальной вертикальный цилиндрический теплоизолированный резервуар, изготовленный из рулонных полистных заготовок. Материал корпуса хранилища – Ст3пс ГОСТ 380.
Обогрев обечайки на уровне нижних поясов осуществляется с помощью опоясывающих резервуар наружных змеевиков.
При изучении регламентных данных выяснилось, что обогрев в районе нижних поясов обечайки производился с использованием в качестве теплоносителя пара, а не обратной сетевой воды. Согласно требованиям РД 153-34.1-37.525–96, температура обогревающей среды (теплоносителя) не должна быть более 70°С. Учитывая это, установленная расчетная температура стенки хранилища составляет 30°С. Рабочая температура греющего пара 150°С (табл. 2).
Таблица 2
Рабочие параметры хранилища
| Наименование элемента | Расчетное давление*, МПа | Рабочее давление, МПа |
Рабочая среда |
Рабочая температура, °С | Расчетная температура, °С |
| Корпус | 0,1 | Налив | Водный раствор едкого натра 42–46% | 30 | 30 |
| Обогревающий змеевик | 0,5 | 5,0 | Пар | 150 | 150 |
| *Расчeтное давление для определения допускаемого напряжения в расчeтах на прочность | |||||
Углеродистая сталь является стойкой в растворе едкого натра при его концентрации до 40%.
Раствор едкого натра концентрацией 42–46% при повышении температуры стенки обечайки хранилища выше 50°С может вызывать щелочное коррозионное растрескивание под напряжением сварных соединений и коррозию основного металла – электрохимическую коррозию с кислородной и водородной деполяризацией [1], к чему и привела эксплуатация хранилища с повышенной температурой обогрева.
Однако, как показывает практика, концентрация едкого натра на внутренней поверхности стенки хранилища может быть выше за счет образования увлажненных кристаллов под грязевыми и коррозионными отложениями.
В результате проведенной ЭПБ было установлено, что фактическая толщина стенки двух нижних поясов обечайки в местах коррозионных повреждений приближается к расчетным значениям: минимальная измеренная толщина стенки 3,3 мм, расчетная 2,9 мм. При этом толщина стенки верхних поясов обечайки за время эксплуатации не изменилась.
Нарушение требований РД 153-34.1-37.525–96 вызвало перегрев стенки хранилища и ее интенсивную коррозию в районе обогревающего змеевика, что обусловило необходимость проведения ремонта. Во время ремонта были вырезаны и заменены листы двух нижних поясов, а теплоноситель заменен теплофикационной водой. Было рекомендовано также контролировать температуру теплоносителя и толщину стенки.
По результатам ежегодного измерения толщины стенки коррозии не выявлено.
Список литературы
- Розенфельд И.Л. Коррозия и защита металлов (локальные коррозионные процессы). М.: Металлургия,1969.
- РД 153-34.1-37.525–96. Методические указания по эксплуатации баков серной кислоты и едкого натра на ТЭС.
- ОСТ 34-42-812–86, ОСТ 34-42-813–86. Вертикальные безнапорные баки хранения серной кислоты и едкого натра.
