醋酸正丙酯酯化塔選材淺析

張 磊

（浙江建業(yè)化工股份有限公司，浙江杭州 311604）

醋酸正丙酯酯化塔選材淺析

張 磊

（浙江建業(yè)化工股份有限公司，浙江杭州 311604）

目前，國內(nèi)醋酸正丙酯的生產(chǎn)大都采用酯化工藝，即在硫酸催化劑存在下，醋酸與正丙醇發(fā)生酯化脫水反應(yīng)生成醋酸正丙酯的工藝。由于使用硫酸作為酯化反應(yīng)的催化劑，存在硫酸腐蝕性強、副反應(yīng)多等缺點，致使酯化工段設(shè)備耐腐蝕選擇較為困難。基于此，就醋酸正丙酯酯化塔的選材進行了研究探討。

醋酸正丙酯；酯化塔；選材

1 醋酸正丙酯生產(chǎn)設(shè)備腐蝕情況

1.1 在醋酸酯產(chǎn)品的生產(chǎn)當(dāng)中，設(shè)備的腐蝕情況

（1）腐蝕集中在酯化釜加熱盤管、酯化塔塔底三通、三通以上約4m塔節(jié)、塔底導(dǎo)氣管和回流管及各接管頭子等部位。

（2）生產(chǎn)原料性質(zhì)的改變加速了設(shè)備腐蝕速率。特別是在使用回收醋酸作為生產(chǎn)原料，由于回收醋酸成分極其復(fù)雜（至今無法進行定性分析），本應(yīng)作為催化劑的濃硫酸也在生產(chǎn)過程中參與了反應(yīng)，使其生成物成分也增加很多。致使酯化塔節(jié)和酯化釜加熱盤管等在實際生產(chǎn)過程的腐蝕速率也隨著原料用量的增加而日益加快。

1.2 生產(chǎn)中先后采用的設(shè)備材質(zhì)選擇方案及應(yīng)用效果

（1）316L。在使用回收醋酸原料生產(chǎn)的情況下，酯化塔底部塔節(jié)使用約40多天就發(fā)生泄漏穿孔，特別是對焊縫腐蝕尤為突出，其余塔節(jié)平均使用年限約為2a。腐蝕速率較高。

（2）襯四氟塔節(jié)、三通。四氟材質(zhì)的抗腐蝕性在酯化工段較好，能夠滿足工藝生產(chǎn)要求，但由于具體加工工藝等方面原因，實際使用結(jié)果也好壞不一。例如三通和填料間隙處經(jīng)開、停車熱脹冷縮，產(chǎn)生內(nèi)拱現(xiàn)象嚴(yán)重，開停車頻繁易導(dǎo)致折皺處發(fā)生斷裂，則塔節(jié)很快被腐蝕泄漏，而且這種情況不易被提前檢查到，一旦發(fā)現(xiàn)泄漏則只能報廢。襯四氟塔節(jié)最長使用時間約1a左右。

（3）鈦材。采用襯鈦塔底三通、管件及鈦材加熱盤管應(yīng)用于酯化工段，使用約20d后加熱盤管腐蝕泄漏，塔底三通及導(dǎo)氣管使用時間也較短。經(jīng)分析，主要原因是物料中存在微量的硫酸，在此濃度和溫度條件下，鈦及鈦合金的耐蝕性較差。

2 材質(zhì)選擇

2.1 腐蝕介質(zhì)分析

（1）根據(jù)工藝介質(zhì)條件，腐蝕介質(zhì)主要為100～110℃溫度下42.87%醋酸蒸汽（霧沫夾帶），隨著塔節(jié)高度增加，工作溫度及醋酸濃度逐漸降低。

（2）在酯化塔底段，酯化釜產(chǎn)生的反應(yīng)物氣相在上升過程中可能會夾帶微量的硫酸。

（3）釜液中1.16%的未知物組分不明。

根據(jù)上述情況，塔節(jié)材質(zhì)的選擇中，腐蝕介質(zhì)主要是（1）和（2）。

2.2 耐蝕材料分析

根據(jù)上述內(nèi)容，結(jié)合醋酸酯酯化塔選材及使用情況，主要針對以下兩種材質(zhì)進行選材分析。

（1）316L。本鋼種屬鉻18鎳12鉬（鈦）不銹鋼（奧氏體）系列不銹鋼之一，和一般鉻鎳不銹鋼相似，但由于加入了2%～4%的鉬，所以在許多方面比鉻鎳不銹鋼更為優(yōu)越，特別是在非氧化性酸和熱的有機酸、氯化物中的耐蝕性要比鉻鎳鉻不銹鋼好得多，抗孔蝕的能力也較好。

根據(jù)硫酸、醋酸的耐腐蝕性及316L材質(zhì)在醋酸正丙酯生產(chǎn)設(shè)備上的應(yīng)用情況分析得出：

① 在40%～50%濃度的醋酸和醋酸蒸汽、25～110℃工作溫度范圍內(nèi)，316L材質(zhì)的腐蝕率大約在0.5～1.5mm/a。

② 如果酯化釜內(nèi)生成的反應(yīng)氣通過導(dǎo)氣管上升到酯化塔的過程中，較高的氣速夾帶微量的硫酸，那么316L材質(zhì)的腐蝕率＞1.5mm/a。

③ 在40%～50%醋酸蒸汽、＜5%硫酸介質(zhì)中，316L材質(zhì)的設(shè)備、管件存在晶間腐蝕的可能。

（2）搪瓷 搪瓷設(shè)備是由含硅量高的玻璃瓷釉噴涂在鋼板表面經(jīng) 920～960℃多次高溫搪燒、使玻璃瓷釉密著于金屬胎表面而成。搪瓷能耐有機酸、無機酸、有機溶劑及pH值小于或等于12的堿溶液，但對強堿、HF、及溫度大于180℃、濃度大于30%的磷酸不適用。耐酸搪瓷是以SiO2為主的材料，與玻璃、陶瓷的耐蝕性基本相同，不過搪瓷因是薄層，易被穿透，腐蝕性氣體也較易滲透到金屬底層，引起腐蝕。搪瓷與玻璃、陶瓷也具有相同的缺點：強度低、熱導(dǎo)率低、熱膨脹系數(shù)較大，因此，受機械碰撞容易破碎，驟熱驟冷則會炸裂。

搪瓷設(shè)備的機械強度雖然比玻璃、陶瓷設(shè)備要好得多，但搪瓷終究是由玻璃陶瓷體與金屬共同形成的復(fù)合體，因此仍然存在類似玻璃、陶瓷那樣的經(jīng)不起磕碰、敲打和沖擊的弱點。它們的區(qū)別，只是因為搪瓷設(shè)備有金屬外殼，當(dāng)瓷釉層損傷時并不像玻璃、陶瓷設(shè)備那樣馬上失去使用價值，而是需要有一段顯露被破壞的時間（時間長短隨所處環(huán)境條件而定）才會失去使用價值。這種特性，從有利的方面看是給用戶以安全感，但從不利方面看，則是由于存在安全感而容易給許多不經(jīng)心的用戶產(chǎn)生錯覺，以至忽視安全使用條件。正確使用搪瓷設(shè)備，能大大延長搪瓷設(shè)備的壽命，正確使用搪瓷設(shè)備包括既要根據(jù)使用條件選擇質(zhì)量好、規(guī)格適宜和品種合適的搪瓷制品外，還要嚴(yán)格遵守各種安全操作規(guī)定。

結(jié)合搪瓷設(shè)備及管件在醋酸異丁酯酯化塔段的應(yīng)用表明，搪瓷設(shè)備在40%～50%濃度的醋酸和醋酸蒸汽、25～110℃工作溫度范圍內(nèi)的耐蝕性良好，但其搪瓷容易局部爆瓷致使設(shè)備外殼金屬腐蝕而失效，使用壽命較短（約1～2a不等）。其原因主要歸納為：①設(shè)備制造質(zhì)量問題 包括在金屬基體（底胎）的加工、處理及修磨工序的不徹底，以及在搪燒底釉、面釉過程中溫度、時間、厚度控制不當(dāng)?shù)取＂诎b、運輸、安裝過程中的碰撞、受力不均等引起局部搪瓷掉瓷。③開車時物料加熱過快，使用溫差超過設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)規(guī)定。

3 經(jīng)濟性對比

根據(jù)醋酸正丙酯酯化塔工藝條件圖和醋酸酯產(chǎn)品生產(chǎn)中設(shè)備腐蝕的特點，主要針對酯化塔第一、二節(jié)塔節(jié)及塔內(nèi)件選擇耐蝕性能優(yōu)良的材料及制造成本詢價。

4 塔節(jié)材質(zhì)選擇建議

根據(jù)上述內(nèi)容對醋酸酯設(shè)備腐蝕情況和耐腐蝕材料的分析以及工藝條件要求，醋酸正丙酯酯化塔第一、二節(jié)塔節(jié)材質(zhì)可選擇性價比適中的搪瓷材質(zhì)，液體分布器為陶瓷槽盤式分布器。同時采取以下措施延長搪瓷設(shè)備的使用壽命：①對搪瓷設(shè)備制造廠家進行考察對比，通過對其生產(chǎn)規(guī)模、現(xiàn)場加工工序、質(zhì)量檢驗等環(huán)節(jié)的了解，選擇設(shè)備加工質(zhì)量較優(yōu)的廠家。②嚴(yán)格按照搪瓷設(shè)備運輸、安裝要求操作。③酯化塔底導(dǎo)氣管及塔頂導(dǎo)氣管采用柔性連接，減小塔體熱應(yīng)力。

本文對醋酸正丙酯酯化塔節(jié)選材進行了研究探討，旨在為提高企業(yè)市場競爭力做出貢獻。

[1] 左景伊.腐蝕數(shù)據(jù)手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1982.

[2] 葉康明.金屬腐蝕與防護概論[M].北京：高等教育出版社，1993.

N-Propyl Acetate Esterification Tower Material Analysis

Zhang Lei

at present，the domestic production of n-Propyl Acetate by esterif cation process is mostly，in the presence of sulfuric acid as catalyst，acetic acid and propanol dehydration esterification reaction of n-Propyl Acetate.Due to the use of sulfuric acid as esterification catalyst，sulfate corrosion resistance，side reaction and other shortcomings，resulting in the esterification process equipment corrosion is diff cult.Based on this，the following researches on material Propylacetate esterif cation tower.

propyl acetate；esterif cation tower；material

TQ225.24

B

1003-6490（2016）11-0050-02

2016-11-03

張磊（1982—），男，甘肅寧縣人，工程師，主要研究方向為化工設(shè)備。