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1、阳极保护维护技术天华化工机械及自动化研究设计院阳极保护浓硫酸冷却器操作注意事项1. 定时记录阳极保护数据，出现异常通知仪表、维修人员（见第 23 页附录 4）；2. 定时记录冷却器水入口、水出口PH值，出现变化时需查明是否冷却器漏酸（见第 9页）；3. 若冷却器置于塔后，则在塔出口与冷却器酸入口间增加滤网或U型管，以免塔内瓷环落到冷却器内，造成阻力降增大；4. 任何情况下，不得以减少水量调节冷却器酸出口温度，可通过冷却器酸入、出口间设置短路阀门调节（如冬天酸温低或刚开车情况） 。水量减少可带来如下问题：水速过慢导致结垢、Cl -集聚，从而产生孔蚀，并影响换热，导致换热管壁温升高，腐蚀加剧（见第
2、9 页）；5. 严禁酸温过高，避免对冷却器的腐蚀， （见第 25页如图 2所示，酸浓与酸温有对应关系） ， 98%HSQ使用温度w 100C, 93% H2SQ使用温度w 70C （见第9页）。6. 硫酸浓度要求：92%W HSQ浓度w 1%,硫酸浓度1%则影响参比电极，硫酸浓度w92%将导致冷却器严重腐蚀；7. 结晶问题：冬天检修停车必须将水、酸排净，否则因硫酸结晶、水结冰而胀裂换热管，98% H2SO于4 C左右结晶，9 3% H2SQ于-3 0 C左右结晶，水0 C结冰（见第25页如图3所 示）；8. 每年打开水箱，观察结垢情况，换热不好需检查水量是否达到设计要求、水侧是否结垢， 若结垢
3、严重，需清洗（见第 21 页见附录 2）；清洗必须与我院联系，我院将指导进行清洗，在我院 未授权的情况下不得请第三方清洗设备， 以免损坏冷却器； 长期停车后冷却器的保养： （见第 11 页）；9. 阴极检查：每年必须抽出阴极，检查阴极棒腐蚀及阴极套管是否溶胀，检查完毕后注意擦 净密封面后密封（见第 11 页），检查或更换及阴极（或参比电极）时，必须将冷却器中的酸排净。1循环水中氯根 cl- w 1ppm（见第2页）第一章 阳极保护阳极保护原理当某种金属浸入电解质溶液中时， 金属表面与溶液之间就会建立起一个电位， 腐蚀电化学中把这个电位称作自然腐蚀电位。不同的金属在一定的溶液中的电位是不一样的。
4、同一种金属由于其各部位间存在着电化学不均匀性而造成不同部位间产生一定的电位差值，正是这种电位差值导致了金属在电解质溶液中的电化学腐蚀。向浸在电解质溶液中的金属（电极）施加直流电流，金属的电极电位会发生变化，这种现象称作 极化。所通电流为正电流（金属为阳极） ，金属的电位向正方向变化，这种过程叫做阳极极化。反之， 通过的电流为负电流 （金属为阴极），金属的电位向负方向变化， 则称作阴极极化。 电位与对应电流密 度之间的关系曲线叫做极化曲线。具有钝化性倾向的金属在进行阳极极化时，如果电流达到足够的数值，在金属表面上能够生成一 层具有很高耐蚀性能的钝化膜而使电流减少，金属呈钝化状态。继续给以较小的电
5、流，就可以维持这 种钝态，从而减缓金属的腐蚀。这就是阳极保护的基本原理。图 2 为典型的钝性金属阳极极化曲线示 意图（见第 23 页），图中表现出四个特性区域：1. AB 区 活化区在A点，外加电流为零，金属处于自腐蚀状态，自腐蚀电位为Ea,当通以阳极电流时，其电流密度随电位的升高而增加。当电位升高到B点时，电极过程受到阻碍，电流密度不再上升，达到一个极大值Im。在此区域内，金属表面处于活性溶解状态，故将此区域叫做活化区，其电极反应如下：Me Md+ ne2. BC 区 过渡区电位刚过B点，外加电流密度迅速下降，到C点降到最小值，金属表面进入钝化状态。B点的电流密度I m和电位 吕叫做致钝电流
6、密度和致钝电位。BC区金属表面处于活化-钝化不稳定状态，故将此区域叫做过渡区。3. CD 区 钝化区从C点开始到D点，电位变化时外加阳极电流密度变化很小，金属表面处于稳定的钝化状态，故 将此区域叫做钝化区，其电流密度 IP 叫做维钝电流密度。电极反应如下：3fO+2M& MeQ+6l4+6e对应于该区域的电位范围 Ed-Ec称作维钝电位区间，也即阳极保护所要控制的电位区间。4. DE 区 过钝化区当电位高于稳定钝化区，电流密度又开始增大，金属表面产生了新的电极反应，钝化膜转化成高价化合物而受到破坏。对不锈钢而言，电极反应如下：MeO3+4HO MeO? +8H+6eD点电位Ed叫做过钝化电位。
7、在此区域内，金属腐蚀重新加剧，故将此区域叫做过钝化区。二、阳极保护浓硫酸设备工作原理阳极保护浓硫酸设备工作原理就是把与浓硫酸接触的设备全部表面作为阳极，另外设置一根或数 根阴极， 通过浓硫酸形成电流回路。 向阳极保护浓硫酸设备施加一定的阳极电流， 使其产生阳极极化， 迅速通过致钝电位，进入稳定钝化区并维持其电位在这个区域，依靠在钝化区形成的钝化膜减缓浓硫 酸设备在浓硫酸中的腐蚀。三、阳极保护浓硫酸设备组成阳极保护浓硫酸设备由设备本体（阳极） 、阴极、参比电极、直流电源、电线电缆组成，各自功能 分述如下：1. 阳极 阳极是阳极保护浓硫酸设备中被保护的部分，即所有和浓硫酸接触的不锈钢表面。 对于冷
8、却器而言，即换热管外表面、壳体内表面、管板内侧表面以及折流板。 对于分酸器而言，即分酸主管和分酸支管内表面，以及分酸槽、降液管内表面。 对于管道而言，即管道内表面。2. 参比电极 绝对的电位是无法进行直接测量的，而必须以一个电位相对稳定的电极作为参照进行测量，该电极叫参比电极。参比电极本身的电位在工艺条件下基本保持恒定，所有测得电位均是相对于参比电极 的电位（即以参比电极的电位作为基准） 。阳极保护浓硫酸设备设置若干支参比电极， 其中一支作为控 制参比电极，其余参比电极作为监测参比电极。3. 阴极 阴极是一种特制的合金棒，其作用是导通电流，并使直流电源输出的电流能够尽可能地均匀分布到与浓硫酸接
9、触的所有阳极表面。 冷却器阴极为棒状阴极，它是穿过水箱、管板、折流板且与换热管束平行布置的合金棒，其表 面包覆具有一定数量小孔的聚四氟乙烯。 分酸器主酸管采用径向点状阴极，分酸槽采用轴向棒状阴极，其表面均包覆具有一定数量小孔 聚四氟乙烯。 管道采用径向点状阴极。4. 直流电源-阳极保护恒电位仪阳极保护恒电位仪的作用是将控制参比电极的电位信号与恒电位仪设定电位相比较，输出直流电 流给阳极（冷却器），从而使控制参比电极的电位恒定在设定电位，并控制整个设备电位在钝化电位区内。当负载变化（工艺变化）时，它可以自动改变输出电流的大小，保证控制参比电极的电位恒定在 的给定电位，并使整个设备的电位保持在钝化
10、电位区内，从而使阳极表面形成一层緻密的钝化膜，减 缓浓硫酸对设备的腐蚀。（详见恒电位仪使用说明书）。第二章阳极保护浓硫酸冷却器操作手册一、操作特性1. 阳极保护冷却器结构示意图（见图6）2. 阳极保护冷却器电器原理图（见图7）3. 阳极保护控制指标（相对参比电极电位）f设备名称控制指标（mv）93漏酸冷却器98漏酸冷却器保护（给定）电位+50 -+100+200 -+250监测电位-100+600-100 -+600咼限报警+600+600低限报警-100-100二、安装1. 冷却器安装为卧式安装，具体安装尺寸及要求见安装图。1.1 设备阴极处应留有空间（具体尺寸见安装图），以便更换阴极。1.
11、2 酸进、出口配接的管道负载必须承受在管道支架上，不得直接以冷却器作为支撑。1.3 水泥基础必须按有关标准设置钢铁垫板。设备鞍座长圆形螺栓孔处的螺母不得压紧。否则操作温度变化，设备不能自由热胀冷缩，严重时将导致设备变形损坏。2. 为防止冬天冷却器酸出口温度冷却过低，必须在冷却器酸进口、酸出口间安装旁路管道以调节酸出口温度，其最大流量不得小于总酸量的1/3。3. 冷却水进口应设置压力表，进、出口均应安装温度计、PH计（或留有便于对冷却水 PH值进行测量的接口），以保证冷却水流量和随时检漏。4. 在任何情况下均不得任意减小冷却水流量，否则易结垢导致换热管堵塞。5. 电气部分安装按阳极保护浓硫酸冷却
12、器电气系统接线示意图实施。5.1 橡套软电缆应从恒电位仪的阴、阳极输出分别接至冷却器的阴、阳极，这是电流回路。所有信号线均采用屏蔽电缆，单独引线，分别从恒电位仪各接线柱接至冷却器各对应点。若监测参比 电极只有1个，应将所有监参接线柱短接，这是信号回路。这些导线应按有关电工规范采用电缆桥架或穿管架空方式敷设，不能直接架起或穿管埋地敷设。暴露于桥架或钢管外的导线应采用钢制或 塑料软管加以保护，防止操作或检修时因机械、物理或化学原因损坏导线。5.2 联接点是引起压降使母线载流量减少或信号传输故障的主要部位，尤其是经过工厂日积月累的大气腐蚀，接触电阻增大，易造成接头处断裂。故接头一般应采用铜鼻子与导线
13、锡焊，然后 用电工绝缘塑料带缠绕包扎，铜鼻子与接线柱处用同样方法保证防潮和绝缘。屏蔽线的屏蔽层与阳 极相连，除阳极信号线外，其它屏蔽层应绝对与线芯绝缘，否则将发生故障。5.3 从恒电位仪到冷却器的布线距离不能大于50米。三、运行调试1开车前准备工作（阳极保护浓硫酸冷却器的检查）1.1参比电极检查：进酸前或电气安装时必须对参比电极进行如下检查：参比电极是否断裂；参比电极是否与阳极短路。检查过程如下：取下防护罩，拧开四个压紧螺母，拉出压盖和电极（见图5）,用万用表对电极进行测量，如断裂，则更换新的参比电极。参比电极与阳极之间不得短路，否则须打开进行 检查，排除故障后重新安装。安装时四个螺母应对称压
14、紧，以免渗酸。1.2阴极检查：进酸前须用万用表检查阴极和阳极间是否短路，若有寻找原因，排除故障。进水、进酸后查看阴极密封处是否渗水或渗酸，若有渗漏按（见图4）拧紧水侧密封压盖或酸侧密封压盖。1.3 确保冷却器和恒电位仪间的信号电缆连接正确、可靠。1.4 恒电位仪检查 （用假负载检查恒电位仪是否正常） 按恒电位仪使用说明书规定的程序进行。2. 开车程序2.1 将冷却水进、出口阀门打开，让冷却水通过冷却器。2.2 通入常温 93%浓硫酸或 98%浓硫酸，使其保持循环。2.3 一般情况开车调试过程：打开仪器前门， “控制电源开关”置“开” ，“显示选择” 置“ 4”档显示“控参电位设定值”按下控参电
15、位设定按钮“增加”或“减小”，使“控参电位设定值”达到设定值：93%硫酸为+100mV, 98%硫酸为+200mV再将“显示选择开关”置“ 3 ”档显示控参电位， 记录该电位值（此电位值为未通电的自然腐蚀电位） 。接通仪器前面板右上方的“电源”按钮， 30 秒后输出电流、电压 , 并且控参电位逐渐升高最终达到“控参电位设定值”左右（一般上下波动在 10mV以内）。若“控参电位”与“控参电位设定值”相等，说明仪器已恒电位，恒电位仪已经正常工作，调试完毕。2.4 特殊情况的调试过程：刚开车时，体系需要较大电流，亦即仪器的额定输出电流50A 不能使控参电位达到预定值， 应按以下方法之一进行调试。 该情况是刚开车的正常现象， 并非仪器问题。 将“显示选择”开关置“ 4”档显示“控参电位设定值” ，间断按下仪器前门内的“控参电位设定”按钮“减小”并观察电流表显示值和数显表
