十八胺停炉保护剂成膜机理

    用成膜胺保护热力设备在停"备(用期间免遭腐蚀是近年来兴起的一项技术，其创新点在于成膜胺能在金属表面形成一层憎水性薄膜，使金属与空气隔绝，防止水和大气中的氧及二氧化碳对金属的腐蚀，达到保护热力设备的目的。它克服了现有保护方法操作麻烦、保护范围窄、不能用于检修机组停用保护等缺点，因此发展很快。

    目前该技术在俄罗斯及东欧广泛用于原子能电厂和火力发电厂设备的停用保护，效果极为明显。我国一些研究单位也开展了这方面研究和应用，并研制了以十八胺（ODA）为代表的、常温下可溶解的新型停炉保护剂。ODA的保护效果是公认的，但人们对一些问题还存在种种疑惑，如保护作用能够持续多长时间？是否会分解？分解产物是什么？分解产物对水汽品质有无不良影响？ 正是这些问题困扰着该技术的大范围应用。

    本文应用物理化学的有关理论，从理论上回答了这些问题，并以溶解性ODA为样品，进行了小型试验和工业试验，证实它确实是一种性能十分优良的新型停炉保护剂。

成膜机理分析
  　十八胺是成膜胺的一种，分子式为C18H37NH2常温下为白色腊状固体，凝固点为53.1℃，沸点为348℃，难溶于水，能溶于乙醇等有机溶剂，因此需要采用特殊方法使其溶解于水成为乳浊液，ODA在其中以胶束的形式存在，不会影响其物理和化学性质。ODA 乳浊液加入锅炉后稀释为溶液，在高温高压下随水一起不断汽化，布满整个热力系统，在所有部位的金属表面（包括极难保护的过热器、再热器等）形成一层憎水性保护膜，从而起到保护作用。因此ODA 在炉内的变化可简单分为3 个过程：
（1）在气、液两相中的分配；
（2）在气相和液相中的吸附成膜；
（3）膜在高温高压下的分解。

液两相中的分配
   常压下纯ODA的沸点为348℃，和水相比，是一种不易挥发的物质，这给人一种错觉，似乎在炉内的高压下ODA 更不易分配到气相中去， 因而对蒸汽通流设备没有保护作用。但实际情况并非如此。

   由于没有测定微量ODA 的方法，因此无法直接测得其在气液两相中的分配系数，只能通过理论分析或测定保护效果等间接方法得到。利用相平衡理论可以近似求出ODA 在气液两相中的分配系数。

    根据克劳修斯-克拉佩龙Clausius-Clapeyron）方程和特鲁顿（Trouton） 规则可估算出当压力为10.9MP 时，纯ODA 的沸点842℃，这时纯水的沸点为374℃，据此可得到图示的ODA-水两组分的相图（沸点-组成图）。

图1　十八胺（ODA）-水两组分的沸点-组成相图

    由相图可估算出混合液的沸点。因为ODA的质量浓度很小（约为10-6），所以混合液的物系点在图1中的A 点附近，因此混合液的沸点与纯水的沸点近似，远远小于纯ODA 在此压力下的沸点。在A点附近，气相线和液相线几乎重合，因此，ODA 在气相中的质量浓度非常接近液相中的质量浓度，气液两相中的分配系数约为1。这就从理论上阐明了ODA 在气相中不仅有保护效果，且保护效果与液相接近。在气、液两相中的吸附成膜过程ODA分子中含有一个以电负性较大的N 原子为中心的极性基团和由CH组成的非极性基团（烷基），极性基团吸附于金属表面，而非极性基团远离金属表面，这种结构决定了它是一种吸附膜，而且是一种化学吸附，即单分子层吸附，因此当质量浓度达到一定量后，吸附会达到饱和。另外，吸附为放热反应，压力一定时，温度愈高，愈不利于吸附。

3膜在高温高压下的分解
   ODA是一种有机物，在过高温度下必然会分解，但因为分子中只含有C、H、N 3 种元素，所以最终分解产物只可能是NH3、H2或CH4这些简单的气体。而这些气体溶解于水后PH 值＞7，因此不会对金属造成酸腐蚀。另外，因为一分子的ODA 只含有一分子NH3，因此系统中的NH3不会增加很多， PH值也增大不多。