硝基氯苯生產分離工藝設備的腐蝕原因和預防措施

楊保德，王傳虎，張婷婷

（1.安徽八一化工股份有限公司，安徽蚌埠233000；2.蚌埠學院，安徽蚌埠233000；3.生態環境部淮河流域生態環境監督管理局，安徽蚌埠233000）

對、鄰硝基氯苯（簡稱硝基氯苯）是重要的有機化工中間體，廣泛應用于染料、顏料、醫藥、農藥、橡膠助劑、工程塑料等領域。工業生產中，硝基氯苯是由氯苯和混酸（濃硫酸和濃硝酸）經過硝化、堿洗、水洗，再經過精餾干燥、精餾分離、結晶分離等工藝過程而制得。我公司是我國硝基氯苯主要生產企業之一，生產設備腐蝕情況時有發生，尤其是分離工藝設備腐蝕，是導致產品質量嚴重下降，產能無法正常發揮的重要原因之一。此外，生產設備腐蝕帶來的“跑冒滴漏”現象屢禁不止，給環境治理工作造成壓力，也帶來安全生產隱患。作者結合自身實踐，從硝基氯苯生產分離工藝設備的腐蝕具體表現、原因分析和預防三個方面進行了探討，以期為硝基氯苯的安全生產提供借鑒與參考。

1 具體表現

圖1～圖3為硝基氯苯生產分離工藝設備腐蝕的幾種具體表現，分別為分離塔分布器被腐蝕前后、分離塔中的金屬網填料被腐蝕前后、被腐蝕報廢的結晶器中的列管和翅片的照片。實踐中發現：

（1）產成品色澤隨保存時間延長明顯加深，由淺黃色變為淺棕色，嚴重時變為深棕色甚至褐色，或經化驗確認含有微量的氯苯胺。

（2）精餾分離塔分離效果明顯下降，即使經過正常的洗塔處理（如熱水清洗），仍然沒有明顯改善。情況嚴重時，精餾分離塔中的分布器和金屬網填料出現被氧化腐蝕、被物料的碳化物和金屬氧化物堵塞的現象，通過常規塔器清洗無法恢復。

（3）結晶分離器硝油含水嚴重時，也使結晶產成品量和產出成品率明顯下降。結晶器中硝油長期帶水尤 其是酸性水將導致設備嚴重腐蝕滲漏，甚至無法修復，進而報廢（見圖3）。

圖1 分離塔分布器被腐蝕前后

圖2 分離塔中的金屬網填料被腐蝕前后

圖3 被腐蝕報廢的結晶器中的列管和翅片

2 分析討論

硝基氯苯生產工藝流程較長，硝化工藝又是重點管控的危險化學品生產工藝，各項安全檢查頻繁，企業對安全生產工作頗為重視，同時關心產量、節能降耗等經濟指標。硝油中的水分等對當前生產無直接明顯影響的生產控制參數往往容易被各生產企業長期忽視，給后續生產帶來隱患。

一般情況下，硝基氯苯在精餾分離塔出現帶水或漏水，導致微量的硝基氯苯在塔器的高溫（工作溫度＞180℃）狀態下發生脫氯分解，生成氯化氫，腐蝕塔器材料，進而影響塔器的分離效果和產品質量。但從多年的實際生產經驗總結，該情況發生后，如果及時發現并對精餾分離塔進行檢查、補漏和清洗，可使設備很快恢復正常，對精餾分離塔器及后續工藝設備（結晶器）影響有限。結晶分離器的漏水現象也偶有發生（結晶器是由帶翅片的列管組成，長期使用后難免出現微滲漏現象，該微量水分在未飽和時分散在硝油中很難被發現；如果出現滲漏量較大時將有明水，很容易發現）。另外結晶器的呼吸管與大氣相通，在反復升降溫度時空氣中的水分在相面凝結進入硝油也是硝油帶水的原因之一。由于結晶分離器的最高工作溫度（＜120℃）相對較低，硝基氯苯不分解，可通過查找漏點、清除明水等措施及時控制。

但是，如果硝基氯苯生產過程中分離塔和結晶器中的硝油長期帶水不被重視，尤其是硝化過程中硝油堿洗滌不到位，呈酸性，而未被查出直接進入下一道工序，一旦干燥塔干燥效果不好或設備出現漏點，即使微量的水中也會溶解微量氧，會對精餾分離塔和硝油結晶器造成一定的氧化腐蝕，酸性環境會加重設備金屬表面的化學腐蝕。

設備腐蝕化學反應原理如式（1）和式（2）：

生成的氯苯胺在高溫下極易分解為苯胺類物質和氯化氫，苯胺類物質在酸性條件下被氧化成苯醌，再被氧化分解成碳化物和水。而氯化氫溶于水又生成鹽酸，鹽酸繼續與設備金屬鐵質表面發生置換化學反應，生成氫和氧化鐵，對金屬設備造成持續性的化學腐蝕。如此往復循環，加重了設備腐蝕，影響了產品質量，嚴重時將導致生產裝置癱瘓。

3 預防措施

硝基氯苯生產過程中，連續硝化、高效填料分離塔、大型結晶分離器等新工藝、新設備的應用，以及DCS和SIS等生產安全信息化控制管理手段的使用，提高了工藝穩定性和可靠性。根據多年針對硝基氯苯分離工藝設備腐蝕現象和工作實踐，可從以下方面進行提高、改進、完善，以達到預防腐蝕、保障安全生產的目的。

（1）提高員工的文化水平，提升綜合素質能力。硝基氯苯現已被列為“爆炸危險性化學品”，按《全國安全生產專項整治三年行動計劃》的要求，2022年底前全體管理和操作人員都要具有化工大專以上文化，造就一批企業專業化、知識化管理和操作人員，以適應目前安全生產的要求。

（2）科學修訂控制參數，提高工藝管理水平。對分離設備腐蝕的現象進行分析研究，科學、合理地增加和調整工藝參數，如嚴格控制硝油的含水量及增加硝油酸度等指標，具體而言，硝化堿洗、水洗后硝油的酸堿度控制指標達到pH＞7的質量要求；干后硝油的水分指標，確保硝油水分＜0.1%。

（3）完善分析手段，提高在線檢測和分析保障能力。及時發現工藝參數異常，發揮分析化驗的眼睛作用。在硝油干燥塔出口、結晶器的進、出料口加裝水分在線檢測儀（如電導儀等），與人工定時采樣化驗形成雙重保障，確保硝油的水分得到有效控制，隨時反映干燥塔的干燥效果、結晶器的硝油進料和出料的水分動態情況，及時判斷結晶器是否出現漏水現象，便于迅速預判處置，防止危害擴大。

（4）建立健全防水預案，提高應急處理能力。根據監測情況判斷，如在干燥塔出口硝油干燥效果差時，要及時減少進料量，檢查進塔硝油的水分或對塔器的工況進行分析調整等；在發現硝油呈酸性時，立即停止干燥塔（或分離塔）進料，及時采取堿洗手段處理或返回硝化堿洗工藝再處理；在結晶器硝油帶明水時需要立即停用，排水、查漏、維修解決；如發現結晶器中帶水呈酸性（pH＜5時）可加0.5%～1%的碳酸鈉水溶液中和后將水排出，再用清水清洗到中性，消除酸性硝油對設備的腐蝕。

（5）完善分離過程生產工藝，提高工藝技術保障能力。為徹底阻斷水分對精餾分離塔和分離結晶器等設備的影響，在硝油分離塔和結晶器的前端再分別加裝硝油干燥塔，使結晶器產出成品對硝基氯苯的低熔點結晶硝油部分根據熔程分別進入分離塔或其他結晶器前分別經過干燥塔進行脫水，讓干燥良好的硝油進入下一工序，給分離塔和結晶器提供一個穩定的硝油質量，為其穩定運行提供良好原料保證。

4 總結

本文針對硝基氯苯生產分離工藝設備發生腐蝕的具體表現，分析了原因，提出了預防性措施。通過針對性采取措施，可以有效控制硝基氯苯生產分離工藝過程的設備腐蝕，提高設備完好率，保障生產安全運行，對硝基氯苯生產企業具有一定的指導意義。