芳烃抽提装置腐蚀问题及解决措施分析

(整期优先)网络出版时间:2021-10-08
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芳烃抽提装置腐蚀问题及解决措施分析

尹国

中国石油广西石化分公司 广西 钦州 535000

摘要:本文针对芳烃抽提装置腐蚀问题进行探究,分析出现装置腐蚀的基本原因,并给予相关的解决措施,希望能对相关人员起到借鉴作用。

关键词:芳烃抽提;环丁砜劣化;腐蚀;问题;措施

引文:芳烃抽提装置主要作用是以重整稳定汽油为原料,进而生产苯、甲苯、混合二甲苯、汽油等产品,同时还有部分附产品燃料油等。在引进UOP工艺技术后,该装置包括环丁砜抽提蒸馏单元、苯/甲苯分离单元及二甲苯分离单元三部分,在对装置使用时发现腐蚀问题,为了保证装置长期安全稳定运行,当务之急是找出芳烃抽提系统腐蚀恶化的原因,并针对原因寻找解决措施[1]

1腐蚀原因分析

芳烃抽提装置腐蚀的主要原因是系统中环丁砜劣化,环丁砜劣化后产生酸性化学物质,其中包括硫酸、磺酸等,这些酸性物质引起腐蚀。当装置的实际温度低于180摄氏度时,环丁砜分解缓慢,超过180摄氏度时,分解速度会随着温度的升高而变快,进而产生二氧化硫和其他聚合物,而且在空气的帮助下,二氧化硫产生的数量要多,对装置的腐蚀效果更加严重。其次,废弃环丁砜的酸碱性平均值为5.2,整体呈酸性,而且环丁砜溶剂中氯离子含量较高,大约为218.61mg/L(相当于173.5μg/g)。在经过大量的实验表明,环丁砜的降解主要取决于溶剂中酸碱值,当酸碱值下降时,则表明环丁砜开始降解,同时氯离子含量应该高于1μg/g,此时氯离子已经在环丁砜中开始积累了。当装置中开始积累氯离子时,其不仅加剧抽提设备的腐蚀性,还降低环丁砜的酸碱度,进而增加整体的酸性,促使环丁砜生成磺酸。而且当空气中氧在适当温度下促使环丁砜开始降解,进而产生很多氧化酸,加剧设备的腐蚀。关于溶剂降解退化机制的理论有很多种,其中UOP工艺组的研究结果认为,氧化分解是最主要的原因,环丁砜本身β-烯基随着开环和排放SO2,SO2又与不饱和醛发生可逆反应,形成极强腐蚀性的酸。因此,导致设备腐蚀的根本原因是:工艺条件下,环丁砜被氧化,开环生成有机磺酸盐物质,形成有机磺酸盐。其原因在于,在环丁砜生产过程中,加氢深度不够和过量SO2驱除不完全。随着温度的升高和环丁烯砜的增加,热稳定性下降,SO2含量急剧增加,溶剂劣化速度加快,腐蚀率上升。此外,随着pH值的降低,芳烃抽出率降低。在工艺操作中,pH值不低于7为最佳。为了防止设备的腐蚀,一般添加中和剂,一般使用单乙醇胺。以减少这些酸性物质对设备的腐蚀[2]。与此同时,由于单乙醇胺的加入可使 pH值升高,从而减缓环丁砜的劣化,对系统的腐蚀起到一定作用。

2腐蚀影响

2.1含水量影响

腐蚀对环丁砜水分含量有一定程度的影响,相关研究表明:随着水含量增加,试液中pH值降低,腐蚀率升高,热稳定性降低。含水量大于2.5%到3%时,腐蚀速率急剧增大,热稳定性迅速下降。一些理论认为,溶剂退化是由于环丁砜在高温下分解成SO2和丁二烯。因此,前者引起腐蚀,后者自聚而堵塞设备。

2.2物质流速影响

装置设计的物质流量大约每小时85000千克,芳烃的流体密度大约在每立方0.85千克到1.2千克之间,因此物质体积流量为每小时70000到100000立方米之间,运送管道的直接为20厘米,由此可以计算出物体流速为每秒70到100米之间,在塔顶介质密度为每秒0.84到1.20千克时,管道介质流速为每秒70到100米。而且物质在装置中会由管道等进行输送,当物质流速增加时,物质形成湍流状态,并且受到空气中氧气的影响,容易形成气态使其与氧气结合,进而形成氧化酸,而且流速较快的情况下,FeS很难附属在金属表面,因而不能达到应有的保护效果,金属始终处于裸露状态,导致腐蚀程度进一步延伸,严重影响装置的使用。

2.3工艺操作方面的影响

在操作过程和工艺参数方面,芳烃抽提装置在空冷前也存在管道弯头腐蚀原因分析及对策。原抽提进料温度过高、加水过多是造成抽提塔界面下降、混相和抽提效果差的重要原因。水的循环异常,水、蒸气泄漏进入系统或给水带进系统。同时加入过多的水而不能充分中和溶剂氧化过程中生成的 H+,使溶剂长期 pH值降低,加重了设备的腐蚀。

3防腐控制对策

3.1控制工艺系统

第一,在操作过程中用化学物质进行中和酸性物质,同时对原料添加管、收集管等进行氮封处理,将单乙醇胺注入其中,进而有效的缓解环丁砜的降解速度。第二,环丁砜处于180摄氏度以上时分解速度加快,因此在实际操作时保证温度不超过180摄氏度,防止由于局部温度过高而导致环丁砜的劣化加速。第三,保证操作设备的酸碱值始终处于弱碱状态,保持溶剂中氯离子的数量在小于等于5PPm以下,在适当的改善操作,等环丁砜溶剂酸化变质前用单乙醇胺进行调节。其次,当操作设备的酸碱值始终处于酸性状态时,加入适当的单乙醇胺。但是加入单乙醇胺不是解决环丁砜劣化问题的根本途径,控制水含量才是解决酸碱值的关键之一。而且相关资料表明环丁砜中含水量超过百分之三时,环丁砜的热稳定性较差。所以严格控制溶剂含水量,防止因含水量较高造成的环丁砜裂化加速。第四,控制操作设备中的氧气含量,简单而言是控制空气流动,因为氧气的存在加速环丁砜的变质,所以防止设备中含有活性氧,保证设备的各个接口处有着良好的密封,避免空气进入操作系统。

3.2设备清洗

在实际使用设备时会在一段时间进行设备检修,此时可以用化学物质进行设备清洗,并对设备中的腐蚀物质进行分析,寻找造成腐蚀现象的原因。

3.3设备防水处理

相关工作人员要严格监控设备的底部液体变化,并且时刻注意冷却设备与重沸器设备是否存在泄漏问题,若发现泄漏应立即进行修复。而且还要防止原材料中携带水,第一种处理办法是将原材料进行脱水处理,从根源处进行把控;第二种处理办法防止回流水进入设备;第三种办法是设备使用过程中一旦发现水不足时,需要添加除氧水。

3.4设备材料升级

在设备进行检修时,将设备受到腐蚀部分进行更换,更换为防腐蚀零件,最好以不锈钢零件与纳米零件为主。

3.5强化设备腐蚀监测

强化设备腐蚀监测主要是强化溶剂的酸碱值监测。贫溶剂的酸碱值一般控制在5.5到6.0之间。而且在设备进行检修期间可以在设备上添加在线腐蚀监测探头,从而对设备进行实时监测,并对设备的腐蚀状况进行分析,使其为后续的设备改进与修复提供数据依靠,从而保证芳烃抽提装置的使用寿命,提高企业的经济利益。

参考文献:

  1. 赵明,田龙胜,唐文成,郄思远.芳烃抽提装置腐蚀问题分析及解决方法[J].石油炼制与化工,2019,50(10):98-102.

  2. 杜海洋,王洪生,黄明凯.芳烃抽提装置溶剂结垢及腐蚀问题探讨[J].当代化工,2005(04):221-224.