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，國內醋酸正丙酯的生產大都采用酯化工藝，即在硫酸催化劑存在下，醋酸與正丙醇發(fā)生酯化脫水反應生成醋酸正丙酯的工藝。由于使用硫酸作為酯化反應的催化劑，存在硫酸腐蝕性強、副反應多等缺點，致使酯化工段設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 醋酸正丙酯生產設備腐蝕情況

1.1 在醋酸酯產品的生產當中，設備的腐蝕情況

（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)、塔底導氣管和回流管及各接管頭子等部位。

（2）生產原料性質的改變加速了設備腐蝕速率。特別是在使用回收醋酸作為生產原料，由于回收醋酸成分極其復雜（至今無法進行定性分析），本應作為催化劑的濃硫酸也在生產過程中參與了反應，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 生產中先后采用的設備材質選擇方案及應用效果

（1）316L。在使用回收醋酸原料生產的情況下，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。四氟材質的抗腐蝕性在酯化工段較好，能夠滿足工藝生產要求，但由于具體加工工藝等方面原因，實際使用結果也好壞不一。例如三通和填料間隙處經開、停車熱脹冷縮，產生內拱現(xiàn)象嚴重，開停車頻繁易導致折皺處發(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，塔底三通及導氣管使用時間也較短。經分析，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 材質選擇

2.1 腐蝕介質分析

（1）根據(jù)工藝介質條件，腐蝕介質主要為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，酯化釜產生的反應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)材質的選擇中，腐蝕介質主要是（1）和（2）。

2.2 耐蝕材料分析

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

（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材質在醋酸正丙酯生產設備上的應用情況分析得出：

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

② 如果酯化釜內生成的反應氣通過導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材質的腐蝕率＞1.5mm/a。

③ 在40%～50%醋酸蒸汽、＜5%硫酸介質中，316L材質的設備、管件存在晶間腐蝕的可能。

（2）搪瓷 搪瓷設備是由含硅量高的玻璃瓷釉噴涂在鋼板表面經 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。

搪瓷設備的機械強度雖然比玻璃、陶瓷設備要好得多，但搪瓷終究是由玻璃陶瓷體與金屬共同形成的復合體，因此仍然存在類似玻璃、陶瓷那樣的經不起磕碰、敲打和沖擊的弱點。它們的區(qū)別，只是因為搪瓷設備有金屬外殼，當瓷釉層損傷時并不像玻璃、陶瓷設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心的用戶產生錯覺，以至忽視安全使用條件。正確使用搪瓷設備，能大大延長搪瓷設備的壽命，正確使用搪瓷設備包括既要根據(jù)使用條件選擇質量好、規(guī)格適宜和品種合適的搪瓷制品外，還要嚴格遵守各種安全操作規(guī)定。

結合搪瓷設備及管件在醋酸異丁酯酯化塔段的應用表明，搪瓷設備在40%～50%濃度的醋酸和醋酸蒸汽、25～110℃工作溫度范圍內的耐蝕性良好，但其搪瓷容易局部爆瓷致使設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設備制造質量問題 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?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，使用溫差超過設備的技術指標規(guī)定。

3 經濟性對比

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

4 塔節(jié)材質選擇建議

根據(jù)上述內容對醋酸酯設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)材質可選擇性價比適中的搪瓷材質，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備的使用壽命：①對搪瓷設備制造廠家進行考察對比，通過對其生產規(guī)模、現(xiàn)場加工工序、質量檢驗等環(huán)節(jié)的了解，選擇設備加工質量較優(yōu)的廠家。②嚴格按照搪瓷設備運輸、安裝要求操作。③酯化塔底導氣管及塔頂導氣管采用柔性連接，減小塔體熱應力。

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備。