芳烴抽提裝置頻繁腐蝕原因淺析與對(duì)策

趙李奇

摘要：近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，芳烴抽提裝置越來(lái)越受關(guān)注。針對(duì)以環(huán)丁砜為溶劑的芳烴抽提裝置存在的腐蝕問(wèn)題，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，分別從工藝條件、原料性質(zhì)及溶劑3個(gè)方面分析腐蝕產(chǎn)生的條件和特點(diǎn)，分析腐蝕垢樣的成分，模擬芳烴抽提工藝，分別設(shè)計(jì)吸附、氯離子分配、腐蝕、溶劑再生等試驗(yàn)，研究腐蝕原因和解決方法。研究結(jié)果表明：環(huán)丁砜的分解產(chǎn)物和原料中的氯是造成腐蝕結(jié)垢的主要原因;陰離子交換樹(shù)脂可以有效改善溶劑pH，減少腐蝕;氯離子在再生塔塔底富集，定期清理再生塔塔底殘液可有效降低溶劑氯含量，有利于解決腐蝕問(wèn)題;采用不銹鋼材質(zhì)是有效的緩蝕方法。

關(guān)鍵詞：芳烴抽提;裝置;頻繁腐蝕原因;對(duì)策

引言

芳烴抽提裝置是芳烴分離常用工藝，受工藝條件和設(shè)備等多種因素影響，系統(tǒng)中溶劑劣化對(duì)生產(chǎn)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重。芳烴抽提裝置頻繁發(fā)生換熱器、塔壁、溶劑管線(xiàn)等泄漏，迫使抽提單元多次非計(jì)劃停工，影響了裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行。通過(guò)對(duì)環(huán)丁砜溶劑系統(tǒng)和腐蝕部位進(jìn)行研究分析，找出導(dǎo)致快速腐蝕的根本原因，實(shí)施了嚴(yán)格控制抽提系統(tǒng)操作溫度和真空度，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)進(jìn)料氯含量，及時(shí)更換液相脫氯劑，定期用除鹽水置換水洗水，增設(shè)溶劑在線(xiàn)凈化設(shè)施等措施，有效減緩了環(huán)丁砜溶劑的降解速率，優(yōu)化了設(shè)備管線(xiàn)的運(yùn)行環(huán)境，使抽提裝置腐蝕泄漏頻次降至最低，延長(zhǎng)了裝置平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)周期。

1芳烴抽提裝置頻繁腐蝕原因淺析

苯、甲苯、二甲苯是生產(chǎn)聚苯乙烯、尼龍、滌綸等重要石油化工產(chǎn)品的基礎(chǔ)原料，工業(yè)上主要利用抽提法從裂解加氫汽油或催化重整汽油中分離制取。芳烴抽提有液-液抽提和抽提蒸餾兩種工藝。在已知的溶劑中，環(huán)丁砜是芳烴抽提裝置中最理想的溶劑，也是應(yīng)用最多的溶劑，國(guó)內(nèi)采用環(huán)丁砜為溶劑的抽提裝置有上百套，但存在不同程度腐蝕結(jié)垢，表現(xiàn)為溶劑顏色深、不透光，與溶劑相關(guān)的換熱器腐蝕內(nèi)漏以及換熱器、塔盤(pán)結(jié)垢。環(huán)丁砜抽提裝置腐蝕產(chǎn)生的原因主要有以下三種：①由于環(huán)丁砜熱分解和氧化分解反應(yīng)生成酸性產(chǎn)物造成腐蝕。環(huán)丁砜在180℃或更高溫度下分解為SO2和C4烯烴，最終的產(chǎn)物大部分為酸性物質(zhì)，包括亞硫酸、磺酸、醛等。在有氧存在的條件下，SO2可以氧化為SO3，進(jìn)一步生成硫酸及相關(guān)的酸性聚合物。②環(huán)丁砜發(fā)生水解反應(yīng)生成磺酸造成的腐蝕。在芳烴抽提工藝條件下，環(huán)丁砜發(fā)生水解反應(yīng)，開(kāi)環(huán)形成磺酸，同時(shí)酸對(duì)環(huán)丁砜的開(kāi)環(huán)水解反應(yīng)起催化作用，加劇了環(huán)丁砜的水解。③原料油中的微量氯在裝置中累積，在有水存在的條件下變?yōu)辂}酸，造成設(shè)備氯腐蝕。盡管大部分裝置采用了液相脫氯工藝，但是進(jìn)入抽提裝置的原料油中仍然含有微量氯，在長(zhǎng)周期運(yùn)行中產(chǎn)生氯累積。大部分抽提裝置采用普通碳鋼材質(zhì)。曾考慮采用升級(jí)設(shè)備材質(zhì)的方法解決腐蝕問(wèn)題，但抽提溶劑中含有氯離子，對(duì)于采用何種材質(zhì)業(yè)內(nèi)一直有爭(zhēng)論。一般認(rèn)為普通不銹鋼（如304或316L）不能在高溫且含有氯離子的體系中使用，而耐氯腐蝕材料價(jià)格高、使用中限制條件多，不宜采用。從以上分析中可知，目前還沒(méi)有適合環(huán)丁砜抽提工業(yè)裝置防腐的有效解決方法。因此，有必要針對(duì)以環(huán)丁砜為溶劑的芳烴抽提裝置存在的腐蝕問(wèn)題進(jìn)行專(zhuān)題研究。本課題對(duì)國(guó)內(nèi)十余套芳烴抽提工業(yè)裝置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，考察腐蝕產(chǎn)生的條件和特點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)室模擬芳烴抽提工藝，分析腐蝕產(chǎn)生的原因，并在此基礎(chǔ)上提出適合的解決辦法。

2頻繁腐蝕泄漏對(duì)策

2.1腐蝕類(lèi)型

抽提裝置腐蝕主要?dú)w納為兩類(lèi)，即硫腐蝕和氯腐蝕。硫腐蝕主要是因?yàn)榄h(huán)丁砜受高溫、氧氣、水和環(huán)丁烯砜的影響;氯腐蝕主要是因?yàn)槌樘徇M(jìn)料中微量氯的循環(huán)累積。

2.2腐蝕對(duì)策

1）針對(duì)環(huán)丁砜的熱分解性質(zhì)，嚴(yán)格控制抽提換熱器加熱蒸汽的入口溫度不大于220℃。2）保證系統(tǒng)有良好的氣密性，確保氮封完好，防止氧氣滲入。3）特別關(guān)注抽提進(jìn)料中的氯含量，確保脫氯劑及時(shí)更換或試用脫氯效果更好、使用時(shí)間更長(zhǎng)的脫氯劑;另外液相脫氯罐最好是兩個(gè)，防止切換時(shí)出現(xiàn)生成油未經(jīng)脫氯直接進(jìn)入抽提裝置，建議再增設(shè)一個(gè)生成油液相脫氯罐或者脫戊烷油脫氯罐。4）改進(jìn)工藝確保系統(tǒng)中累積氯離子的排出。5）水洗水中會(huì)殘存較多腐蝕性的陰離子，如氯離子，每個(gè)季度應(yīng)用除鹽除氧水置換系統(tǒng)中水洗水，有效減少系統(tǒng)中酸性離子累積。

2.3建立有效、可靠的腐蝕監(jiān)控體系

抽提單元腐蝕發(fā)生是必然的，設(shè)備的腐蝕失效只是一種結(jié)果，但是腐蝕發(fā)生的趨勢(shì)及程度是可以通過(guò)設(shè)定腐蝕監(jiān)測(cè)體系及方式來(lái)提早發(fā)現(xiàn)和預(yù)防的，監(jiān)測(cè)體系可以通過(guò)設(shè)置合理的腐蝕監(jiān)測(cè)點(diǎn)，設(shè)置加強(qiáng)監(jiān)測(cè)溶劑或水中的pH、鐵離子、材質(zhì)腐蝕速率、設(shè)備管線(xiàn)測(cè)厚、腐蝕檢查等綜合方式的應(yīng)用來(lái)獲取腐蝕的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的綜合分析來(lái)判定整個(gè)抽提單元各部分設(shè)備的腐蝕程度及發(fā)展趨勢(shì)，有針對(duì)性?xún)?yōu)化、降低腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，防止突發(fā)腐蝕問(wèn)題的發(fā)生對(duì)裝置安全生產(chǎn)造成的影響。

2.4及時(shí)排掉溶劑降解物

溶劑降解是本單元必須要發(fā)生的，只是快慢及量的大小問(wèn)題。溶劑再生塔主要作用是保證循環(huán)貧溶劑質(zhì)量并在塔底排掉降解物，塔底物有分析點(diǎn)及監(jiān)測(cè)指標(biāo)，以便降解物及時(shí)排放來(lái)保證整個(gè)溶劑系統(tǒng)清潔及控制系統(tǒng)腐蝕。

2.5內(nèi)部沖刷腐蝕

芳烴一、二套蒸汽和伴熱系統(tǒng)均存在不同程度的內(nèi)部沖刷腐蝕泄漏。多集中在彎頭、三通、變徑等流動(dòng)狀況發(fā)生變化的部位。觀(guān)察減薄部位形貌圖，延著流體流動(dòng)方向，在流動(dòng)狀況發(fā)生變化的部位，管線(xiàn)內(nèi)表面已被沖刷出道道溝痕。原因分析：出現(xiàn)此種情況，就蒸汽系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于投用年限較長(zhǎng)，蒸汽系統(tǒng)流速高，在流動(dòng)狀況發(fā)生變化的部位，出現(xiàn)沖刷減薄，屬于自然損耗。但在伴熱水系統(tǒng)，芳烴一套也出現(xiàn)此種情況，與原設(shè)計(jì)無(wú)疏水器或疏水器不完好，可能有關(guān)。處理措施：①選取有代表性的彎頭、三通、變徑部位，利用機(jī)會(huì)，測(cè)厚檢查，對(duì)減薄的管件予以更換;②加強(qiáng)疏水器檢查，對(duì)不完好的疏水器及時(shí)進(jìn)行更換。

2.6謹(jǐn)慎選擇單元設(shè)備、管線(xiàn)材質(zhì)

在整個(gè)抽提單元，除腐蝕較為嚴(yán)重、受力不大的附屬設(shè)備附件選用奧氏體不銹鋼材質(zhì)之外，系統(tǒng)中絕大部分設(shè)備材質(zhì)使用碳鋼。由于系統(tǒng)中含有CL-，且系統(tǒng)由于工藝特點(diǎn)均為含水環(huán)境，含有應(yīng)力的奧氏體不銹鋼材質(zhì)的設(shè)備會(huì)因?yàn)镃L-的存在而導(dǎo)致嚴(yán)重的開(kāi)裂，所以選擇材質(zhì)時(shí)要謹(jǐn)慎考慮。

3 結(jié)語(yǔ)

嚴(yán)格控制抽提系統(tǒng)操作溫度和真空度，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)進(jìn)料氯含量，及時(shí)更換液相脫氯劑，定期用除鹽水置換水洗水，增設(shè)溶劑在線(xiàn)凈化設(shè)施，可以有效減緩環(huán)丁砜溶劑的降解速率，優(yōu)化設(shè)備管線(xiàn)的運(yùn)行環(huán)境，最終使抽提裝置腐蝕泄漏頻次降至最低。

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