張華軍 閆澤銳

摘 要：煉油行業(yè)是一個重資產(chǎn)的行業(yè)，設(shè)備種類繁多，其中，換熱器在煉化企業(yè)中的應(yīng)用十分普遍，其重量約占裝置設(shè)備總重量的40%。據(jù)不完全統(tǒng)計，全世界每年因腐蝕報廢和損耗的鋼鐵約為2億多噸，約占當(dāng)年鋼產(chǎn)量的10%-20%。探究腐蝕機(jī)理以及提出切實(shí)可行的防腐蝕辦法一直是值得研究的課題。本文就苯抽提裝置溶劑回收塔再沸器在運(yùn)行過程中發(fā)生的腐蝕問題進(jìn)行分析和探討，提出了切實(shí)可行的解決方案，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備長周期運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)設(shè)備本質(zhì)安全。

關(guān)鍵詞：芳烴抽提;再沸器;腐蝕;環(huán)丁砜

1 引言

華北石化公司40萬t/a苯抽提裝置由石油化工科學(xué)研究院提供工藝包，吉林設(shè)計院設(shè)計。該技術(shù)采用環(huán)丁砜--水的復(fù)合溶劑，利用溶劑對原料中各組分相對揮發(fā)度影響的不同，通過萃取分餾實(shí)現(xiàn)芳烴和非芳烴的分離。富集芳烴的液相進(jìn)入溶劑回收塔，在塔內(nèi)進(jìn)行芳烴和溶劑的分離，溶劑循環(huán)使用。溶劑回收塔底設(shè)有內(nèi)插式塔底再沸器，采用2.2MPaG蒸汽做加熱熱源，加熱量由蒸汽凝水流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。抽提蒸餾塔底富溶劑作為溶劑回收塔進(jìn)料。在負(fù)壓條件下溶劑回收塔塔頂?shù)玫酱直?，塔底貧溶劑通過貧溶劑泵送至抽提蒸餾塔進(jìn)行溶劑循環(huán)。流程圖見圖1。

溶劑回收塔底再沸器技術(shù)參數(shù)見表1。

2 腐蝕內(nèi)漏經(jīng)過

溶劑回收塔底再沸器在裝置正常運(yùn)行過程中發(fā)生內(nèi)漏，判斷依據(jù)主要是通過裝置運(yùn)行過程中DCS參數(shù)變化、現(xiàn)場操作變動等趨勢來判斷換熱器管束內(nèi)漏的發(fā)生。操作參數(shù)的變化見表2。

按照設(shè)計，裝置在正常生產(chǎn)過程中是不需要現(xiàn)場排水的，而且需要對溶劑系統(tǒng)進(jìn)行定期的補(bǔ)水作業(yè)。但是溶劑回收塔底再沸器發(fā)生內(nèi)漏后，根據(jù)工藝卡片的要求，為滿足生產(chǎn)需要，現(xiàn)場需要進(jìn)行連續(xù)脫水作業(yè)，明排汽提水量為1.5～2.0t/h。

從現(xiàn)場脫水情況及上述參數(shù)變化趨勢來看，可以判斷溶劑回收塔底再沸器E606內(nèi)漏。為消除生產(chǎn)瓶頸，裝置進(jìn)行了停工檢修。溶劑回收塔底再沸器管束抽出后，證實(shí)了前期的判斷，即換熱器管束發(fā)生了腐蝕穿孔，中壓蒸汽高壓串低壓進(jìn)入溶劑系統(tǒng)，造成系統(tǒng)含水量增大，不得不進(jìn)行現(xiàn)場脫水作業(yè)。

3 腐蝕原因分析

換熱管是直接接觸生產(chǎn)物料的主要部件，經(jīng)常會因?yàn)檫x材、加工制造技術(shù)、實(shí)際工況引起腐蝕及泄漏[1]。裝置技術(shù)人員成立故障分析小組，應(yīng)用根原因分析法，建立溶劑回收塔底再沸器內(nèi)漏根原因樹形結(jié)構(gòu)圖（見圖2），通過逐項(xiàng)分析，查找換熱器管束內(nèi)漏的根本原因。

①苯抽提裝置設(shè)計生產(chǎn)能力40萬t/a，操作彈性為50%～100%，實(shí)際進(jìn)料量32萬t/a，負(fù)荷穩(wěn)定。進(jìn)料組成中，通過調(diào)整溶劑與進(jìn)料比和溶劑含量來適應(yīng)進(jìn)料性質(zhì)的變化通過查看DCS操作記錄，原料組成、裝置負(fù)荷、公用工程系統(tǒng)有大的變化，排除了工藝因素對管束腐蝕產(chǎn)生的影響;

②換熱器管束抽出后，裝置技術(shù)人員對管束與管板接口進(jìn)行了全面檢查，通過PE測試后，未發(fā)現(xiàn)焊道有缺陷;

③環(huán)丁砜在苯抽提裝置中循環(huán)使用，操作溫度達(dá)170～180℃，容易造成環(huán)丁砜劣化，分解出磺酸等物質(zhì)對設(shè)備進(jìn)行腐蝕。同時，環(huán)丁砜中存在環(huán)丁烯砜，環(huán)丁烯砜受熱分解產(chǎn)生SO2，SO2與水形成硫酸根離子，增加管束的腐蝕風(fēng)險[2];

④管束為內(nèi)插式換熱器，換熱管材質(zhì)為10#鋼，管程介質(zhì)為2.2MPaG蒸汽，殼程介質(zhì)為貧溶劑，組成為：環(huán)丁砜91.2Wt%、苯8.2Wt%、水0.6Wt%，管束在生產(chǎn)運(yùn)行過程中，上部溫度較高，汽化量和流速增大，氣流在提升過程中對管束表面產(chǎn)生沖蝕，液體中產(chǎn)生氣泡受周圍液體擠壓發(fā)生破裂，形成小的空穴，周圍液體迅速沖擊管束，同時由于硫化物的存在，可形成明顯的腐蝕坑。

4 預(yù)防措施

①本裝置采用環(huán)丁砜--水的復(fù)合溶劑，溶劑質(zhì)量影響抽提效果，進(jìn)而影響裝置平穩(wěn)操作?？筛鶕?jù)溶劑過濾器壓差，及時清理溶劑過濾器濾芯，一是可以避免壓差高造成裝置波動;二是可以提高溶劑的質(zhì)量，提高芳烴的選擇性;

②裝置采用的3.5MPa中壓蒸汽熱源，為避免環(huán)丁砜因局部過熱高溫分解，需要降低蒸汽壓力及流量。為此，采用減溫減壓器將熱源壓力由3.5MPa降為2.2MPa。溶劑回收塔底再沸器即采用2.2MPa·g蒸汽熱源，以降低高溫?zé)嵩磳θ軇┉h(huán)丁砜的影響。同時，溶劑回收塔底溫控制要平穩(wěn)，過低的底溫將增加重沸器的負(fù)荷，過高的底溫增加環(huán)丁砜的分解;

③控制環(huán)丁砜溶劑循環(huán)使用過程中的氧含量，降低環(huán)丁砜的降解速度。當(dāng)系統(tǒng)中貧溶劑的pH值下降時，可向貧溶劑管道中注入少量緩蝕劑（單乙醇胺），調(diào)節(jié)貧溶劑的pH值在5.0-7.0之間;

④由于重整裝置過來原料中含Cl-、環(huán)丁砜產(chǎn)生SO2-，本次將溶劑回收塔底再沸器管束材質(zhì)由10#升級為06Cr19Ni10，

克服鋼鐵的耐蝕性能具有的局限性，提高管束抗酸腐蝕的能力，效果明顯。

5 結(jié)論

換熱器的腐蝕泄漏問題十分普遍，做好換熱設(shè)備的防腐蝕工作有利于裝置的長周期安穩(wěn)運(yùn)行。換熱設(shè)備本身的價值可能不是很大，但因此造成的裝置停工就會造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，也有可能造成安全事故。本文通過對苯抽提裝置溶劑回收塔底再沸器腐蝕問題的分析，解決了換熱器管束腐蝕穿孔造成系統(tǒng)帶水的問題，消除了設(shè)備隱患，為裝置長周期運(yùn)行提供保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]李偉明，黃劍鋒，et al.換熱器失效及監(jiān)測技術(shù)總結(jié)[J].廣東石油化工學(xué)院學(xué)報，2015，025（003）：86-90.

[2]李明玉，姜忠義，孫緒江.芳烴抽提裝置中環(huán)丁砜循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備腐蝕原因及對策[J].石油煉制與化工，2005（05）：30-33.