對抽提汽提塔腐蝕的分析及處理

郭鴻飛(福建福海創(chuàng)石油化工有限公司，福建 漳州 363000)

0 引言

抽提汽提塔作用是對抽提富溶劑中的輕質(zhì)非芳烴進行汽提，為抽提塔提供輕質(zhì)非芳作為返洗液，置換抽提塔塔頂抽余油產(chǎn)品中的重質(zhì)非芳，同時也能降低抽出油產(chǎn)品中的非芳含量。其運行情況對抽提裝置抽出油和抽余油產(chǎn)品質(zhì)量起到關(guān)鍵作用。目前由于抽提裝置長期保持高負荷運行，導(dǎo)致環(huán)丁砜劣化加速循環(huán)溶劑品質(zhì)下降，抽提系統(tǒng)溶劑pH值持續(xù)下降，設(shè)備腐蝕嚴重。

1 腐蝕現(xiàn)狀

抽提溶劑系統(tǒng)設(shè)備腐蝕泄漏頻率較高，嚴重的腐蝕問題已經(jīng)影響到裝置的正常運行。芳烴抽提裝置因設(shè)備腐蝕泄露問題分別被迫于2013年8月和2014年11月進行停工搶修，累計搶修時長170 h，對裝置效益產(chǎn)生較大影響。抽提汽提塔腐蝕情況尤為嚴重，2014年11月塔壁出現(xiàn)腐蝕穿孔，裝置緊急停工消缺，對汽提塔泄漏點進行貼板補焊。近兩年來抽提汽提塔及其配套設(shè)備腐蝕泄漏問題匯總?cè)绫?所示。

表1 2014年至2016年汽提塔腐蝕統(tǒng)計

在2015年大檢修中對汽提塔東側(cè)泄漏點半圓柱面變徑上端筋板，至直段下端筋板位置進行超聲波檢測，測厚工藝簡圖如圖1所示。

圖1 測厚工藝簡圖

通過測厚發(fā)現(xiàn)塔器變徑部位東側(cè)及周邊區(qū)域減薄較為嚴重，已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)要求，檢修期間對汽提塔塔壁減薄部位割除，重新焊接鋼板約6 m2，并更換下部4層塔盤及相應(yīng)浮閥[1]。

2 腐蝕原因分析

2.1 局部過熱加速環(huán)丁砜分解

環(huán)丁砜又名二氧化四氫噻吩，分子式C4H8O2S，熔點26 ℃，沸點287 ℃，是一種溶解性極強、選擇性好的溶劑。環(huán)丁砜溶劑熱穩(wěn)定性較好，正常狀態(tài)下有緩慢分解現(xiàn)象，當(dāng)溫度超過220 ℃時，會加速器分解產(chǎn)生SO2和聚二丁烯，如圖2[2]所示。

圖2 環(huán)丁砜分解SO2的釋放量與溫度關(guān)系

當(dāng)系統(tǒng)中存在溶解氧時，SO2氧化生成SO3，其反應(yīng)式可以表示如下：

硫酸與鐵基金屬直接發(fā)生化學(xué)腐蝕，其反應(yīng)式可以表示如下：

由于汽提塔熱阱隔板破損造成熱阱無法積液，塔底換熱器短時間干燒，局部溫度過高，加速環(huán)丁砜在再沸器周圍熱分解，產(chǎn)生的酸性物質(zhì)在熱井聚集。造成汽提塔熱井及底部塔盤腐蝕情況尤為突出[2]。在檢修時， 發(fā)現(xiàn)汽提塔內(nèi)部腐蝕情況嚴重，其中塔體及大部分塔盤存在均勻腐蝕，塔頂封頭及筒體有輕微銹蝕，靠近再沸器處塔盤腐蝕嚴重，靠近再沸器處個別塔盤浮閥全部脫落，塔盤破損嚴重，整個汽提塔從上到下約有300個浮閥脫落，大部分集中在塔底4層塔盤。

2.2 循環(huán)溶劑品質(zhì)不佳

抽提裝置設(shè)計負荷32.5 t/h，2011年大檢修對其進行擴能改造，目前運行負荷為42 t/h。原過濾器由于設(shè)計直徑較小，已不能滿足目前高負荷工況，在投用1 h內(nèi)就會堵塞，過濾器副線長期無法關(guān)閉，無法起到過濾作用，溶劑降解產(chǎn)生的膠質(zhì)和顆粒物在系統(tǒng)內(nèi)聚集，造成溶劑品質(zhì)下降。裝置運行過程中多次出現(xiàn)進料管線彎頭處腐蝕泄露情況，停工檢修中發(fā)現(xiàn)汽提塔底部變徑處腐蝕減薄明顯，底部塔盤由于汽相負荷高，沖刷腐蝕明顯，如圖3所示。嚴重的沖刷腐蝕與介質(zhì)雜質(zhì)含量高、流速高有關(guān)，在塔底熱井處由于氣象介質(zhì)流速大，導(dǎo)致生成的腐蝕產(chǎn)物(Fe2O3、FeS和FeSO4)附著不牢固，從而加劇腐蝕速度。

圖3 回收塔底部塔盤腐蝕情況

2.3 氧對環(huán)丁砜劣化的影響

環(huán)丁砜在無氧且操作溫度不大220 ℃的工況下，分解速度很慢，產(chǎn)生的酸性物質(zhì)對設(shè)備腐蝕較??；在有氧存在的情況下，環(huán)丁砜會緩慢氧化逆向降解生成SO2、H2S和強腐蝕性聚合物。芳烴抽提裝置在運行過程中，系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)溶劑在過熱工況下會發(fā)生熱分解，形成了揮發(fā)性酸及聚合物，同時氧氣條件會加速環(huán)丁砜分解，從而導(dǎo)致設(shè)備腐蝕加劇[3]。

3 解決辦法

3.1 控制溶劑系統(tǒng)氧含量

根據(jù)溶劑使用要求嚴格控制系統(tǒng)中的氧含量應(yīng)小于1 μg/g。對于經(jīng)常開關(guān)的閥門要定期檢查是否有泄漏；保證法蘭、閥門、儀表接頭密封良好，尤其是保證負壓操作系統(tǒng)的密封性，避免空氣進入負壓系統(tǒng)，造成系統(tǒng)內(nèi)氧含量上升；完善油品罐區(qū)、中間原料油罐區(qū)的氮封設(shè)施，避免空氣進入。

3.2 嚴格工藝參數(shù)要求

抽提回收塔采用負壓(-35～-55 kPa)操作以降低介質(zhì)沸點，控制溶劑系統(tǒng)蒸汽熱源的溫度，盡量維持操作溫度穩(wěn)定，避免與環(huán)丁砜溶劑換熱的蒸汽溫度超過220 ℃；控制回收塔、汽提塔底溫不大于164 ℃，保證回收塔、汽提塔的溫度不超過175 ℃，降低環(huán)丁砜分解速率。

3.3 控制溶劑系統(tǒng)pH值

環(huán)丁砜溶劑在運行過程中分解產(chǎn)生SO2、磺酸等酸性降解物，隨著生產(chǎn)的進行，環(huán)丁砜分解產(chǎn)生的酸性物質(zhì)會在抽提系統(tǒng)內(nèi)不斷積累，造成系統(tǒng)pH值下降，低于控制指標。我們通過向汽提塔頂回流罐內(nèi)添加單乙醇胺來中和環(huán)丁砜溶劑氧化分解生成的酸性物質(zhì)。一般情況下，環(huán)丁砜溶劑循環(huán)系統(tǒng)的pH值控制在5.5～7.5，水循環(huán)系統(tǒng)的pH值控制在7.0～9.0。單乙醇胺的添加量應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)PH值的高低來決定。正常情況下，單乙醇胺加入量越少越好，因為環(huán)丁砜降解過程是一個動態(tài)平衡，單乙醇添加量太大，反而會促進環(huán)丁砜降解。

3.4 其他建議

(1)對原溶劑過濾器進行改型，增上溶劑專用多級過濾系統(tǒng)，來改善環(huán)丁砜的質(zhì)量。將一部分環(huán)丁砜溶劑(根據(jù)溶劑情況，確定溶劑量的大小)經(jīng)貧溶劑泵送入溶劑專用過濾器，除去溶劑中的雜質(zhì)及大部分膠質(zhì)，在通過下一級過濾器對剩余較小雜質(zhì)及未完全過濾的膠質(zhì)進行精過濾，最后對環(huán)丁砜進行吸附脫色處理，經(jīng)過環(huán)丁砜溶劑再生塔除去循環(huán)溶劑中的有機酸、有機鹽等物質(zhì)，實現(xiàn)溶劑的凈化和再生。

(2)采用離子交換法將劣化環(huán)丁砜再生技術(shù)[4]，增加溶劑再生能力，改善溶劑品質(zhì)。在抽提裝置貧溶劑泵最小回流線上增加一根支路，抽出一股循環(huán)溶劑進行在線再生，再生后的溶劑返回值抽提裝置回收塔重新進行溶劑循環(huán)，已實現(xiàn)持續(xù)改善循環(huán)溶劑品質(zhì)的目的。

4 結(jié)語

抽提裝置環(huán)丁砜的降解對設(shè)備產(chǎn)生的腐蝕雖然不可避免，但是通過分析其腐蝕機理，確定腐蝕原因。并采取相應(yīng)措施：工藝上嚴格控制操作參數(shù)、采用新的溶劑再生技術(shù)、對過濾器進行改型等方法，能夠減緩其降解速度，提升溶劑品質(zhì)，減輕溶劑降解產(chǎn)物對設(shè)備的腐蝕。