硫酸法烷基化装置腐蚀及防护分析

硫酸法烷基化装置腐蚀及防护分析
辽宁抚顺 113006
摘要：随着世界经济的快速发展，石油化工行业在国民经济中的地位越来越重要，而烷基化作为一种重要的石油化工催化反应，是石油化工行业中一项重要技术。

目前，我国已成为世界上最大的烷基化原料国。

随着我国对环境保护要求的提高以及相关法律法规的颁布实施，对烷基化装置的环保要求越来越高。

中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司（以下简称“胜利油田分公司”）位于山东省东营市，是一家以勘探、开发为主，集石油开采、炼制、化工、石化工程建设与施工和石油工程服务为一体的大型石油化工企业。

公司现有原油加工能力660万t/a，其中加工各类原油4000万t/a左右，主要产品有汽油、柴油、液化气、石脑油等。

胜利油田分公司烷基化装置自建成投产以来，在设计和生产过程中经历了原料路线和工艺路线的调整，不断优化工艺技术和设备设施，保证了装置运行平稳和长周期运行。

但随着烷基化装置运行时间的延长以及生产过程中各种腐蚀因素的影响，烷基化装置在生产过程中出现了较为严重的腐蚀问题，尤其是酸性气体腐蚀问题。

因此，深入研究硫酸法烷基化装置腐蚀机理及特点并提出针对性解决措施对于保障烷基化装置长周期稳定运行具有重要意义。

关键词：硫酸法烷基化装置；腐蚀；原因分析；治理措施
硫酸法烷基化技术具有原料适应性强、流程简单、投资少等优点，在国内的应用也越来越广泛。

硫酸法烷基化装置的腐蚀问题是影响烷基化工艺正常运行和装置长周期运行的重要因素，通过对硫酸法烷基化装置腐蚀部位进行分析，提出了在设备材质升级、优化操作条件、控制工艺参数和加强管理等方面的防腐措施，以保证硫酸法烷基化装置的安全稳定运行。

随着人们对环境保护的日益重视，硫酸法烷基化技术得到了广泛应用。

但是由于硫酸具有腐蚀性，在设备和管道材料的选择上要注意以下问题：（1）在设备材质升级时，尽量使用耐腐蚀材料；（2）在操作条件上要注意控制好原料、催化剂和尾气中的酸性气体对设备
和管道的影响；（3）在保证原料和催化剂纯度的同时，减少尾气中酸性气体对设备和管道的腐蚀。

（4）加强管理，严格执行操作规程。

1.腐蚀原因
随着环保要求的不断提高，烷基化装置的腐蚀问题受到了越来越多的关注。

烷基化反应中的主要腐蚀问题是碳钢的点蚀和缝隙腐蚀，同时由于硫酸具有腐蚀性，也会导致设备和管道产生腐蚀。

装置中最常见的是碳钢管道及设备。

由于酸洗过程中产生的酸雾对设备和管道有着严重的腐蚀性，因此在酸洗前要进行除雾处理。

在酸洗过程中，由于酸性气体对设备和管道造成严重腐蚀，同时因为酸雾有较强的腐蚀性，所以酸洗后必须进行彻底除雾处理。

通过对酸洗后的设备和管道进行检查，发现其中存在很多缝隙腐蚀的区域。

这些缝隙是酸性气体和水等杂质进入设备和管道内部产生腐蚀性腐蚀的主要通道。

同时，由于酸性气体中含有大量H2S、SO2等酸性物质，在设备和管道内部会产生酸性腐蚀介质，对设备和管道造成腐蚀破坏。

2.腐蚀机理
酸性气体腐蚀主要有H2S、SO2、CO2、 HF、Cl-等腐蚀介质，其中H2S和SO2是造成设备腐蚀的主要原因。

硫酸法烷基化反应在反应过程中会产生大量的酸性气体，其中H2S和SO2是主要的酸性气体。

酸性气体经换热器冷却后，部分H2S和SO2在低温下会转化为硫酸盐或硫酸，从而形成硫酸盐或硫酸雾，部分被冷凝到换热器表面，并通过换热器与冷凝水进行接触而形成硫酸雾。

在酸性气体中，H2S的浓度通常为40~60 mg/m 3,最高可达150 mg/m 3。

由于H2S具有很强的氧化性，在酸性环境中其还原性极强，可使金属表面生成一层致密的氧化膜，阻止腐蚀介质与金属直接接触。

而SO2具有极强的还原性，可将金属表面生成的氧化膜破坏。

由于H2S和SO2在酸性环境中具有极强的还原性和腐蚀性，因此也会对设备造成很大程度的腐蚀。

3.主要腐蚀部位
烷基化装置主要腐蚀部位为反应器、热交换器管段、冷凝器和再生器。

反应器及换热器等设备材质为1Cr18Ni9Ti，在酸洗和酸性气吹扫过程中会发生氢脆及
应力腐蚀开裂；热交换器管段材料为1Cr18Ni9Ti，在酸洗过程中会发生应力腐蚀开裂；冷凝器材质为1Cr18Ni9Ti，在酸洗和酸性气吹扫过程中会发生应力腐蚀开裂；再生器材质为1Cr18Ni9Ti，在酸洗和酸性气吹扫过程中会发生氢脆及应力腐蚀开裂。

烷基化装置腐蚀严重的部位主要是反应器及换热器。

在设备材质选择方面，应尽量选用耐蚀材质；在酸洗和酸性气吹扫时，应选用抗氢脆、抗应力腐蚀开裂的材料，同时加强防腐措施。

4.腐蚀因素
烷基化装置的腐蚀因素主要有两个方面：一是酸性气体中的酸性物质腐蚀；二是温度变化对设备及管道的影响。

酸性物质的腐蚀：酸值较低的烃类、醇类和硫醇类等小分子酸性物质在烷基化反应过程中会生成硫醇，若其中含有碳数大于12的烃类，则会对设备及管道造成腐蚀。

若酸值较高的烃类，则会在酸气分液分离器和分离塔内发生凝结，腐蚀设备。

5.防护措施
1)优化烷基化工艺，减少酸性气体的产生。

目前，国内多数烷基化装置采用单段脱硫工艺，而单段脱硫工艺存在一段脱硫效果差，二段脱硫效果差以及产品质量不合格等问题。

因此，对现有烷基化装置进行工艺优化改造，将一段脱硫改为两段脱硫，提高了一段脱硫效果；在催化剂装填方面采用复合催化剂；采用多效蒸发冷凝装置可提高原料的预热温度。

此外，可以通过改变烷基化反应的反应条件来降低酸性气体的产生。

2)对设备材质进行升级。

提高设备材质可以有效降低设备腐蚀速率，因此建议在设计时合理选择材料并对设备进行严格的选材控制，减少由于设备材质不合格导致的腐蚀问题。

同时还应加强对原材料的检验和检测工作。

6.措施分析
1)烷基化装置腐蚀的主要原因是原料酸性气体的腐蚀，其中酸性气体主要是硫化氢，其次是二氧化碳。

酸性气体腐蚀具有高温、低溶解度、低流速和高腐蚀性等特点，同时也存在一定的分散性。

2)针对硫酸法烷基化装置酸性气体腐蚀问题，应从原料工艺选择、设备材质选用、生产操作等方面采取措施，保证设备
材料的长期稳定运行。

在选择原料时应注意酸中含硫量不大于3g/L，酸中含氧量
不大于1 mg/L；在设备材质选择时应选择具有良好抗腐蚀性和耐候性的材料；生
产操作过程中应加强生产管理，严格控制原料进入装置的温度和压力。

3)对烷
基化装置酸性气体腐蚀问题进行有效防护，一方面需要通过定期的防腐检测，及
时发现设备腐蚀情况，及时进行处理；另一方面需要合理控制生产操作参数，严
格执行工艺操作规程，避免设备长时间高温运行。

在装置出现腐蚀问题后应及时
进行分析判断并采取相应的措施进行处理。

同时应加强日常巡检和维护保养工作，提高生产过程中设备的可靠性和稳定性。

结束语：
综上所述，由于硫酸具有腐蚀性，在设备材质升级时，尽量使用耐腐蚀材料，优化操作条件，控制好尾气中酸性气体的浓度和酸露点温度，减少酸性气体对设
备和管道的腐蚀；在原料、催化剂和尾气中加入缓蚀剂和表面活性剂，减缓腐蚀
速率；加强管理，严格执行操作规程。

本文从硫酸法烷基化装置的腐蚀部位、腐
蚀原因进行分析，并提出了相应的防腐措施。

从目前看，硫酸法烷基化技术已在
国内得到了广泛应用，但仍然存在一些问题需要解决。

随着人们对环保意识的提
高以及环保法规的不断完善，硫酸法烷基化技术将会得到更好的发展。

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