趙李奇

摘要：近年來，隨著我國經濟的飛速發(fā)展，芳烴抽提裝置越來越受關注。針對以環(huán)丁砜為溶劑的芳烴抽提裝置存在的腐蝕問題，通過現(xiàn)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(huán)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(tǒng)中溶劑劣化對生產設備腐蝕嚴重。芳烴抽提裝置頻繁發(fā)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(huán)丁砜溶劑系統(tǒng)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(tǒng)操作溫度和真空度，加強監(jiān)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(huán)丁砜溶劑的降解速率，優(yōu)化了設備管線的運行環(huán)境，使抽提裝置腐蝕泄漏頻次降至最低，延長了裝置平穩(wěn)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(yè)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(huán)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(huán)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(xiàn)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(huán)丁砜抽提裝置腐蝕產生的原因主要有以下三種：①由于環(huán)丁砜熱分解和氧化分解反應生成酸性產物造成腐蝕。環(huán)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(huán)丁砜發(fā)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(huán)丁砜發(fā)生水解反應，開環(huán)形成磺酸，同時酸對環(huán)丁砜的開環(huán)水解反應起催化作用，加劇了環(huán)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?yōu)辂}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(yè)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(huán)丁砜抽提工業(yè)裝置防腐的有效解決方法。因此，有必要針對以環(huán)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(yè)裝置進行現(xiàn)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(huán)丁砜受高溫、氧氣、水和環(huán)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(huán)累積。

2.2腐蝕對策

1）針對環(huán)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(tǒng)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(xiàn)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(tǒng)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(tǒng)中水洗水，有效減少系統(tǒng)中酸性離子累積。

2.3建立有效、可靠的腐蝕監(jiān)控體系

抽提單元腐蝕發(fā)生是必然的，設備的腐蝕失效只是一種結果，但是腐蝕發(fā)生的趨勢及程度是可以通過設定腐蝕監(jiān)測體系及方式來提早發(fā)現(xiàn)和預防的，監(jiān)測體系可以通過設置合理的腐蝕監(jiān)測點，設置加強監(jiān)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(jiān)測數(shù)據(jù)，并通過監(jiān)測數(shù)據(jù)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(fā)展趨勢，有針對性優(yōu)化、降低腐蝕風險，防止突發(fā)腐蝕問題的發(fā)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(fā)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(huán)貧溶劑質量并在塔底排掉降解物，塔底物有分析點及監(jiān)測指標，以便降解物及時排放來保證整個溶劑系統(tǒng)清潔及控制系統(tǒng)腐蝕。

2.5內部沖刷腐蝕

芳烴一、二套蒸汽和伴熱系統(tǒng)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(fā)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(fā)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(xiàn)此種情況，就蒸汽系統(tǒng)來說，由于投用年限較長，蒸汽系統(tǒng)流速高，在流動狀況發(fā)生變化的部位，出現(xiàn)沖刷減薄，屬于自然損耗。但在伴熱水系統(tǒng)，芳烴一套也出現(xiàn)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(tǒng)中絕大部分設備材質使用碳鋼。由于系統(tǒng)中含有CL-，且系統(tǒng)由于工藝特點均為含水環(huán)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(tǒng)操作溫度和真空度，加強監(jiān)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(huán)丁砜溶劑的降解速率，優(yōu)化設備管線的運行環(huán)境，最終使抽提裝置腐蝕泄漏頻次降至最低。

參考文獻：

[1]徐承恩.催化重整工藝與工程[M].北京：中國石化出版社，2017：12-18.

[2]林世雄.石油煉制工程[M].北京：石油化工出版社，2019：18-21.

[3]談天恩.化工原理[M].北京：化學工業(yè)出版社，2005：43-47.

[4]趙國雄.芳烴抽提裝置溶劑環(huán)丁砜劣化因素探討[J].石油煉制與化工，2018，25（5）：44-48.

[5]中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB 10124—2019.金屬材料實驗室均勻腐蝕全浸試驗方法[S].2019

[6]顧侃英.芳烴抽提中環(huán)丁砜的劣化及其影響[J].石油學報（石油加工）.2018，16（4）：19-25.