丁二烯抽提裝置的腐蝕檢查與分析

(合肥通用機械研究院有限公司 國家壓力容器與管道安全工程技術研究中心,安徽 合肥 230031)

2018年4月，對某石化廠丁二烯抽提裝置33臺設備和21條管道進行了腐蝕檢查，對腐蝕檢查結果進行了匯總和分析，并提出了相應的防腐蝕建議，為丁二烯抽提裝置防腐蝕工作提供參考依據。

1 裝置介紹

某石化廠150 kt/a丁二烯抽提裝置用含水乙腈作溶劑，采用兩級萃取、兩級精餾工藝方法從乙烯裂解的混合C4餾分中萃取高純度的1,3-丁二烯，用作下游順丁橡膠裝置的原料。其副產品抽余C4用作MTBE裝置的原料,含炔C4返回乙烯裝置加氫后用作裂解原料[1]。

丁二烯抽提裝置包括主丁二烯單元和橡膠返回丁二烯處理單元(回丁單元)，兩單元共用溶劑精制、凝液和藥劑注入系統。

裝置設計裂解C4處理量 37.431 t/h，循環丁二烯3.984 t/h,年產丁二烯16.5萬噸(含回收循環丁二烯，丁二烯純度≥99.5%)，抽余C413.9萬噸。丁二烯收率≥97%。

2 裝置主要腐蝕問題

2.1 塔 器

此次腐蝕檢查共對7臺塔器進行了檢查，材質均為Q345R。檢查發現： (1)解吸塔C-1102頂部封頭有大量腐蝕坑，最深約2.5 mm，內構件多處嚴重變形；(2)除炔塔C-1104頂部接管存在密集腐蝕坑，最深約2.5 mm；(3)脫重塔C-1201B頂部接管、人孔處、內壁存在多處蝕坑，頂部接管蝕坑最深約2.0 mm；(4)回丁解吸塔C-1603頂部封頭、人孔處、底部封頭有大量腐蝕坑，最深約2.0 mm。

2.2 容 器

此次腐蝕檢查共對4臺容器進行了檢查，材質均為Q345R。檢查發現：回收塔回流罐V-1305封頭及筒體存在大量腐蝕坑，最深約2.0 mm。

2.3 換熱器

對22臺換熱器進行了腐蝕檢查。

2.3.1 脫重塔冷凝器

檢查發現：E-1201A管箱內壁及管口結垢明顯，垢下輕微腐蝕。3臺冷凝器管口均有腐蝕，其中E-1201B/C較嚴重。E-1201B/C管箱內壁發現明顯腐蝕,見圖1及圖2。對3臺換熱器管束進行渦流檢測抽查，發現管束壁厚平均減薄量為40%。

圖1 E-1201B管箱內壁腐蝕

2.3.2 循環水冷卻器

檢查發現：丁二烯冷卻器E-1208管口有較明顯的銹蝕，換熱管(材質碳鋼)外表面嚴重銹蝕，除去表面浮銹可見腐蝕坑，最深約1.5 mm(圖3)，殼體(材質Q345R)內壁有明顯銹蝕(圖4)。其余循環水冷卻器均有輕微的循環水垢下腐蝕。

圖2 E-1201C管箱內壁腐蝕

圖3 E-1208管束蝕坑

圖4 E-1208殼體內壁銹蝕

2.4 管 道

此次腐蝕檢查共涉及21條管道，經超聲測厚，發現兩條粗丁二烯管道有如下問題：

(1)管道P22012001(規格φ508 mm×9.53 mm，材質為20號鋼，介質粗丁二烯)，實測最小壁厚8.0 mm，減薄1.53 mm。

(2)管道P22012007(規格φ50 mm×3.91 mm，材質為20號鋼，介質粗丁二烯)，實測最小壁厚2.4 mm，減薄1.51 mm。

3 腐蝕分析

3.1 有機酸腐蝕

3.1.1 損傷機理及形態

金屬與低分子有機酸(乙酸)接觸時發生均勻腐蝕或局部腐蝕。碳鋼、低合金鋼發生乙酸腐蝕時可表現為均勻腐蝕，介質局部濃縮或露點腐蝕時表現為局部腐蝕或沉積物下腐蝕[2]。

3.1.2 裝置腐蝕分析

該裝置采用乙腈作為溶劑對丁二烯進行萃取，乙腈在一定條件下易分解成乙酸和氨。乙酸具有較強的腐蝕性，容易對設備和管道造成腐蝕。

介質含有乙腈的設備和管道易發生有機酸腐蝕[3]。腐蝕檢查發現：解吸塔、除炔塔、脫重塔、回丁解析塔、回收塔回流罐、脫重塔冷凝器及粗丁二烯管道均存在類似的腐蝕情況。

3.2 冷卻水/垢下腐蝕

3.2.1 腐蝕機理描述

冷卻水中的溶解鹽、氣體、有機化合物或微生物活動可引起碳鋼和其他金屬的腐蝕。若冷卻水以垢下腐蝕為主時，多表現為局部腐蝕[4]。

3.2.2 裝置腐蝕分析

垢層可由礦物沉淀、淤泥、懸浮的有機材料、腐蝕產物和微生物生長形成，造成垢下腐蝕。裝置中所有走水的設備及管線均存在冷卻水/垢下腐蝕。腐蝕檢查發現：裝置中所有循環水冷卻器均存在冷卻水/垢下腐蝕，其中丁二烯冷卻器E-1208腐蝕較為嚴重。

4 結論與建議

該裝置設備、管線腐蝕主要集中在脫重塔頂系統。從歷史運行狀況來看，該系統多處發現泄漏和裂紋。應對該區域管道、設備重點關注，防止泄漏發生。為此，提出如下建議：

(1)對脫重塔內的亞硝酸鈉水溶液進行定期置換，防止乙腈分解的乙酸和氨積累；

(2)控制循環水的質量及流速，循環水入口設計溫度低于57 ℃；

(3)對于脫重塔頂系統易發生腐蝕的設備和管道要重點監測，可通過腐蝕掛片、定點測厚、腐蝕探針等手段建立完善的腐蝕監測系統。