芳烃装置设备腐蚀原因及防护措施

芳烃装置设备腐蚀原因及防护措施
作者：高云起
来源：《中国化工贸易·中旬刊》2018年第09期
摘要：本文主要对芳烃装置中可能产生腐蚀的几种原因进行了分析，并针对分析原因采取了一定的解决措施。

在实际操作运行中取得了很好的应用效果。

关键词：芳烃装置；环丁砜溶剂；腐蚀；防护措施
1 前言
中石化股份有限公司天津公司化工部芳烃车间抽提装置是七十年代中期由美国UOP公司引进芳烃联合装置中的一个单元，采用SHELL公司的环丁砜抽提专利。

以重整装置脱庚烷塔顶C6～C7馏分为原料，进行芳烃和非芳烃的分离。

装置设计处理能力5.877万吨/年。

由于环丁砜在生产过程中会有降解，同时会对设备产生腐蚀，所以如何保持环丁砜品质，阻止设备腐蚀，成为该装置需要解决难题。

2 腐蚀原因分析
2.1 分解或水解形成酸腐蚀
環丁砜分解产物非常复杂，有甲醛、甲酸、乙醛、乙酸、丙烯酸、烯醇、SO2以及H2S 等。

分解产物中有的能与原料中烯烃、环烷烃等作用生成一些新的腐蚀性烯酸和环烷酸等。

SO2 遇水能生成H2SO3，H2S等在正常操作条件下能与Fe直接作用而生成FeSO4，对设备造成腐蚀，反应方程式如下：
SO2 + H2O → H2SO3Fe + H2S → FeS + H2
Fe + H2SO3 → FeSO3 + H2
由于H2SO3不稳定，在遇氧情况下还能进一步反应生成腐蚀性更强的H2SO4。

2H2SO3 + O2 → 2 H2SO4H2SO4 + Fe → FeSO4 + H2
在2012年的大修中发现汽提塔、回收塔的塔板和塔壁上，存在不同程度的起皮或结垢现象。

结垢物质地疏松，主要粘附在回收塔塔板上（有些塔板结垢物厚达2～3 mm），塔板拆下后，结垢物暴露在空气中会和塔板自然分层，敲击后结垢物才能脱落。

主要原因是：环丁砜降解形成酸性物，活性硫化合物与铁形成腐蚀化合物，在空气中氧和水的作用下，形成氧化→硫化→氧化反复的多次反应，造成设备表面锈蚀剥层。

2.2 硫化物腐蚀
环丁砜含硫26%～27%（m/m），虽然环丁砜化学稳定性和热稳定性较好，对设备的腐蚀从240℃开始，但E-304、E-305、E-306的加热介质为245℃、1.8MPa的中压蒸汽，与再沸器的管壁接触时不可避免会超过其分解温度（202℃），从而产生含硫腐蚀产物。

另外，环丁砜溶剂化学分解过程以及形成的腐蚀产物中有许多含硫化合物，引起高温硫腐蚀难以避免。

抽提装置中所产生的硫化亚铁基本都是由于高温硫腐蚀而产生。

高温硫腐蚀的影响因素有温度、硫化物浓度和流速等。

温度的影响表现在两个方面：一是温度高促使了非活性硫的分解，系统中硫化物浓度越高，腐蚀性越强；二是介质流速越大，金属表面的硫化铁保护膜越易脱落，金属的腐蚀会进一步加剧。

2.3 冲蚀
冲蚀是物理作用和化学作用的结合。

冲蚀现象在贫溶剂泵P-305出口管线弯头处，E-304汽相出口流体转向外管处，溶剂再生塔以及溶剂系统调节阀（特别是压差较大的调节阀）后弯头处尤为突出。

由于这些部位介质流速相对较高，加上循环溶剂中所含的部分液剂含有不干净的固相杂质，当塔体或弯头等部分受到腐蚀后，表面所形成的氧化物机械度差，受到流体冲刷而破坏，从而使裸露的新金属表面更容易受到腐蚀。

3 工艺防护措施
3.1 监测控制溶剂状况
主要是监测贫溶剂的pH值和酸值，汽提塔T-303顶回流罐水泡水及回收塔T-304顶回流罐水泡水的pH值。

正常情况下，贫溶剂pH值应控制在5.5～6.0，T-303顶受槽水及T-304顶受槽水的pH值都应不大于7.0，如达不到要求，则要添加单乙醇胺（MEA）来控制其pH值。

另外，可取循环溶剂样品（10mL），观察颜色变化，以判断环丁砜分解情况。

因为生产过程中极小的环丁砜分解都会导致其颜色由清澈变成黄色，如果变成棕色或暗灰色，说明环丁砜分解已十分严重，应立即采取措施控制状况。

3.2 合理使用和添加中和剂单乙醇胺（EMA）
目前国内普遍采用添加EMA来中和环丁砜分解而形成的酸性物质，以降低溶剂pH值。

在2014年前，针对溶剂的pH值降低时，在汽提塔回流罐D-302顶加大单乙醇胺用量。

使其用量达到正常用量两倍以上，使其pH值恢复正常，待pH值恢复正常后，EMA用量与频度也恢复到原来水平。

3.3 开好溶剂再生塔并定期进行清洗
溶剂再生塔是净化循环溶剂的关键设备，再生塔正常运行能降低回收塔再沸器的局部温度5～10℃左右，对防止溶剂局部过热而分解有较好作用。

它在除去分解产物的同时，还能除去原料中所带的Na+、Cl-和铁盐等。

及时清理再生塔，保持其再生有效性。

4 设备防护措施
4.1 定期检测设备易腐蚀部位
根据多年来抽提装置中设备和管线的腐蚀和检修情况，对环丁砜系统的设备和管线进行分类，对易腐蚀设备和管线的易腐蚀部位进行定期测厚检测，动态掌握易腐蚀部位的减薄情况，根据检测结果进行评估是否停车检修。

4.2 及时对设备腐蚀部位更新
对易腐蚀设备如汽提塔再沸器E-304、回收塔再沸器E-305的回水管线进行更换，再生塔去回收塔管线腐蚀部位更换。

5 结论
采取上述工艺和设备联合防腐措施后，从2012年至2016年，芳烃装置连续四年保持在120%负荷下运行，没有出因设备腐蚀而非计划停车。

芳烃回收率达到99.7%以上，溶剂系统设备腐蚀情况在可控范围内，实现了装置长周期经济运转。

参考文献：
[1]姚玉英，化工原理[M].天津科学技术出版社，1989.。