芳烴抽提裝置頻繁腐蝕原因淺析與對策

趙李奇

摘要：近年來，隨著我國經濟的飛速發展，芳烴抽提裝置越來越受關注。針對以環丁砜為溶劑的芳烴抽提裝置存在的腐蝕問題，通過現場調研，分別從工藝條件、原料性質及溶劑3個方面分析腐蝕產生的條件和特點，分析腐蝕垢樣的成分，模擬芳烴抽提工藝，分別設計吸附、氯離子分配、腐蝕、溶劑再生等試驗，研究腐蝕原因和解決方法。研究結果表明：環丁砜的分解產物和原料中的氯是造成腐蝕結垢的主要原因;陰離子交換樹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，有利于解決腐蝕問題;采用不銹鋼材質是有效的緩蝕方法。

關鍵詞：芳烴抽提;裝置;頻繁腐蝕原因;對策

引言

芳烴抽提裝置是芳烴分離常用工藝，受工藝條件和設備等多種因素影響，系統中溶劑劣化對生產設備腐蝕嚴重。芳烴抽提裝置頻繁發生換熱器、塔壁、溶劑管線等泄漏，迫使抽提單元多次非計劃停工，影響了裝置長周期運行。通過對環丁砜溶劑系統和腐蝕部位進行研究分析，找出導致快速腐蝕的根本原因，實施了嚴格控制抽提系統操作溫度和真空度，加強監測進料氯含量，及時更換液相脫氯劑，定期用除鹽水置換水洗水，增設溶劑在線凈化設施等措施，有效減緩了環丁砜溶劑的降解速率，優化了設備管線的運行環境，使抽提裝置腐蝕泄漏頻次降至最低，延長了裝置平穩運轉周期。

1芳烴抽提裝置頻繁腐蝕原因淺析

苯、甲苯、二甲苯是生產聚苯乙烯、尼龍、滌綸等重要石油化工產品的基礎原料，工業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，環丁砜是芳烴抽提裝置中最理想的溶劑，也是應用最多的溶劑，國內采用環丁砜為溶劑的抽提裝置有上百套，但存在不同程度腐蝕結垢，表現為溶劑顏色深、不透光，與溶劑相關的換熱器腐蝕內漏以及換熱器、塔盤結垢。環丁砜抽提裝置腐蝕產生的原因主要有以下三種：①由于環丁砜熱分解和氧化分解反應生成酸性產物造成腐蝕。環丁砜在180℃或更高溫度下分解為SO2和C4烯烴，最終的產物大部分為酸性物質，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，進一步生成硫酸及相關的酸性聚合物。②環丁砜發生水解反應生成磺酸造成的腐蝕。在芳烴抽提工藝條件下，環丁砜發生水解反應，開環形成磺酸，同時酸對環丁砜的開環水解反應起催化作用，加劇了環丁砜的水解。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為鹽酸，造成設備氯腐蝕。盡管大部分裝置采用了液相脫氯工藝，但是進入抽提裝置的原料油中仍然含有微量氯，在長周期運行中產生氯累積。大部分抽提裝置采用普通碳鋼材質。曾考慮采用升級設備材質的方法解決腐蝕問題，但抽提溶劑中含有氯離子，對于采用何種材質業內一直有爭論。一般認為普通不銹鋼（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，目前還沒有適合環丁砜抽提工業裝置防腐的有效解決方法。因此，有必要針對以環丁砜為溶劑的芳烴抽提裝置存在的腐蝕問題進行專題研究。本課題對國內十余套芳烴抽提工業裝置進行現場調研，考察腐蝕產生的條件和特點，在實驗室模擬芳烴抽提工藝，分析腐蝕產生的原因，并在此基礎上提出適合的解決辦法。

2頻繁腐蝕泄漏對策

2.1腐蝕類型

抽提裝置腐蝕主要歸納為兩類，即硫腐蝕和氯腐蝕。硫腐蝕主要是因為環丁砜受高溫、氧氣、水和環丁烯砜的影響;氯腐蝕主要是因為抽提進料中微量氯的循環累積。

2.2腐蝕對策

1）針對環丁砜的熱分解性質，嚴格控制抽提換熱器加熱蒸汽的入口溫度不大于220℃。2）保證系統有良好的氣密性，確保氮封完好，防止氧氣滲入。3）特別關注抽提進料中的氯含量，確保脫氯劑及時更換或試用脫氯效果更好、使用時間更長的脫氯劑;另外液相脫氯罐最好是兩個，防止切換時出現生成油未經脫氯直接進入抽提裝置，建議再增設一個生成油液相脫氯罐或者脫戊烷油脫氯罐。4）改進工藝確保系統中累積氯離子的排出。5）水洗水中會殘存較多腐蝕性的陰離子，如氯離子，每個季度應用除鹽除氧水置換系統中水洗水，有效減少系統中酸性離子累積。

2.3建立有效、可靠的腐蝕監控體系

抽提單元腐蝕發生是必然的，設備的腐蝕失效只是一種結果，但是腐蝕發生的趨勢及程度是可以通過設定腐蝕監測體系及方式來提早發現和預防的，監測體系可以通過設置合理的腐蝕監測點，設置加強監測溶劑或水中的pH、鐵離子、材質腐蝕速率、設備管線測厚、腐蝕檢查等綜合方式的應用來獲取腐蝕的監測數據，并通過監測數據的綜合分析來判定整個抽提單元各部分設備的腐蝕程度及發展趨勢，有針對性優化、降低腐蝕風險，防止突發腐蝕問題的發生對裝置安全生產造成的影響。

2.4及時排掉溶劑降解物

溶劑降解是本單元必須要發生的，只是快慢及量的大小問題。溶劑再生塔主要作用是保證循環貧溶劑質量并在塔底排掉降解物，塔底物有分析點及監測指標，以便降解物及時排放來保證整個溶劑系統清潔及控制系統腐蝕。

2.5內部沖刷腐蝕

芳烴一、二套蒸汽和伴熱系統均存在不同程度的內部沖刷腐蝕泄漏。多集中在彎頭、三通、變徑等流動狀況發生變化的部位。觀察減薄部位形貌圖，延著流體流動方向，在流動狀況發生變化的部位，管線內表面已被沖刷出道道溝痕。原因分析：出現此種情況，就蒸汽系統來說，由于投用年限較長，蒸汽系統流速高，在流動狀況發生變化的部位，出現沖刷減薄，屬于自然損耗。但在伴熱水系統，芳烴一套也出現此種情況，與原設計無疏水器或疏水器不完好，可能有關。處理措施：①選取有代表性的彎頭、三通、變徑部位，利用機會，測厚檢查，對減薄的管件予以更換;②加強疏水器檢查，對不完好的疏水器及時進行更換。

2.6謹慎選擇單元設備、管線材質

在整個抽提單元，除腐蝕較為嚴重、受力不大的附屬設備附件選用奧氏體不銹鋼材質之外，系統中絕大部分設備材質使用碳鋼。由于系統中含有CL-，且系統由于工藝特點均為含水環境，含有應力的奧氏體不銹鋼材質的設備會因為CL-的存在而導致嚴重的開裂，所以選擇材質時要謹慎考慮。

3 結語

嚴格控制抽提系統操作溫度和真空度，加強監測進料氯含量，及時更換液相脫氯劑，定期用除鹽水置換水洗水，增設溶劑在線凈化設施，可以有效減緩環丁砜溶劑的降解速率，優化設備管線的運行環境，最終使抽提裝置腐蝕泄漏頻次降至最低。

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