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超臨界水氧化系統腐蝕的類型及控制方法

發表時間:2021-03-12  |  點擊率:192
  初識超臨界水氧化技術
 
  什么是超臨界氧化技術?
 
  超臨界水氧化(Supercriticalwateroxidation,簡稱SCWO)技術,在20世紀80年代由美國學者Modell提出:純水溫度達到374.2℃,壓力達到21.8MPa時,即達到了水的臨界狀態,該溫度、壓力點稱之為水的臨界點,溫度和壓力均超過臨界點的水,稱為超臨界水。該狀態下有機物能與O2充分的互溶,迅速氧化分解成無害的小分子化合物。
 
  超臨界氧化技術的優點以及不足:
 
  與傳統技術相比,該技術反應迅速、去除率高、無二次污染,然而該技術在高溫、高壓、過氧的狀態下運行,會對預熱器、反應容器、換熱器等系統造成極其嚴重的腐蝕,影響設備運行穩定性與安全性,同時大大減少設備的使用壽命。
 
  超臨界水氧化系統腐蝕的類型及控制方法
 
  超臨界水氧化系統常見的腐蝕
 
  為了盡快有效的解決系統的腐蝕問題,推動該技術的工業化應用,科研人員對超臨界水氧化技術進行了大量的實驗研究,根據研究結果分析總結可將超臨界水氧化系統的腐蝕分為以下幾種類型:
 
  1.全面腐蝕
 
  全面腐蝕作用發生在整個金屬表面,可能是均勻的,也可能是不均勻的;金屬表面以統一速度向材料內部腐蝕終導致材料失效。
 
  在超臨界水氧化系統中由于大部分的合金成分不能建立或維持一個鈍化層以阻止全面腐蝕的進行,故大部分情況下均存在全面腐蝕現象,但是全面腐蝕危險性相對較小,并且能夠被預測到。
 
  2.孔蝕
 
  孔蝕通常發生在局部地區。由于在金屬表面往往不能形成完整的保護膜,故而在保護膜缺陷的地方容易產生孔,使得腐蝕性物質累積在該處從而導致金屬腐蝕。
 
  實驗研究發現,鎳基合金與不銹鋼在含有Cl、S的SCWO環境中均存在著孔蝕,鈦合金在含有磷酸鹽或氟化物的SCWO環境中也存在孔蝕。
 
  3.晶間腐蝕
 
  晶間腐蝕是由于SCWO環境中被處理的廢棄物里含有大量的離子,這些離子與金屬通常會形成一種微電池而引起材料腐蝕。
 
  研究發現,625合金、617合金、316L等在含有氯離子、硫酸根離子或者硝酸鹽的環境中存在著嚴重的晶間腐蝕。
 
  4.垢下腐蝕
 
  鹽類物質在超臨界水中是一種難溶性的物質,這類物質會附著在反應器壁上形成一種垢。金屬與垢接觸的表面通常會形成一條小的縫隙,導致垢物下面的金屬出現腐蝕,這類腐蝕稱為垢下腐蝕。
 
  S.Baurd等研究發現,Alloy625在高濃度有機廢棄物環境中存在垢下腐蝕現象。
 
  5.脫合金成分腐蝕
 
  在一個特定的操作條件下,某一個合金成分選擇性氧化導致的應力開裂,這類腐蝕稱為脫合金成分腐蝕。
 
  例如,合金C-276在超臨界水氧化條件下鉻或鎳的脫合金腐蝕是取決于pH值的大小。

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