芳烃抽提装置换热器腐蚀原因分析及对策

芳烃抽提装置换热器腐蚀原因分析及对策

韩振喆

身份证号码： 6403211991****1493

摘要：改革后，我国的各个行业领域在社会发展下不断进步。现阶段，芳烃抽提装置是芳烃分离常用工艺，受工艺条件和设备等多种因素影响，系统中溶剂劣化对生产设备腐蚀严重。芳烃抽提装置频繁发生换热器、空冷管束、溶剂管线等泄漏，造成装置非计划停工，影响了装置长周期运行。通过对环丁砜溶剂物化性质和腐蚀部位进行研究分析，找出导致腐蚀的根本原因后，可通过严格控制抽提系统操作温度和真空度，添加抗腐蚀剂控制pH值，补充新鲜环丁砜溶剂，定期用除盐水置换水洗水，增设溶剂在线净化设施等措施，有效减缓了环丁砜溶剂的降解速率，优化了设备管线的运行环境，使抽提装置腐蚀泄漏频次降至最低，延长了装置平稳运转周期。

关键词：芳烃抽提单元；腐蚀泄漏；措施

引言

苯、甲苯、二甲苯是生产化纤、塑料和橡胶等化工产品及精细化学品的基础原料，工业中一般采用芳烃抽提的方法，从加氢裂解汽油或催化重整汽油中分离获得。目前的芳烃抽提工艺主要分为抽提蒸馏和液-液抽提两种，选用的溶剂主要是低毒、选择性好的环丁砜。宁夏煤业集团烯烃二分公司芳烃抽提装置采用石油化工科学研究院的环丁砜液-液抽提工艺技术，通过环丁砜做溶剂，利用烃类各组分溶解度不同及相对挥发性影响的不同，从乙烯裂解加氢汽油中分离得到混合苯产品，同时副产抽余油。装置由溶剂循环系统、水循环系统、溶剂回收系统、溶剂再生系统组成。

1工艺流程介绍

本单元采用石油化工科学研究院的环丁砜液-液抽提工艺技术，环丁砜液-液抽提工艺(SAE)是一个典型的物理分离过程，该工艺利用溶剂对原料中各组分相对挥发度影响的不同，通过萃取精馏实现芳烃和非芳烃的分离。装置物料大致流程为:加氢汽油装置C6～C8组分进入芳烃抽提塔，其中非芳烃与部分溶剂由芳烃抽提塔塔顶进入抽余油水洗塔进一步分离，在抽余油水洗塔塔顶得到的抽余油(非芳烃)作为副产品送至裂解装置进一步裂解或送至石脑油罐区。芳烃抽提塔塔底混合芳烃与溶剂进入汽提塔除净非芳烃后进入回收塔，在溶剂回收塔塔顶得到的混合芳烃送往罐区，塔底得到环丁砜溶剂在系统进行循环。芳烃抽提装置工艺流程简图见图1。

图1芳烃抽提装置工艺流程简图

2腐蚀原因分析

2.1温度的影响

环丁砜在高温下易分解产生二氧化硫和丁二烯。二氧化硫与系统中的水、氧发生反应生成硫酸，一方面使抽提系统的pH值下降，进一步加速环丁砜劣化；另一方面对抽提装置设备造成严重的酸性腐蚀。丁二烯主要是易发生聚合反应生成聚合物堵塞塔盘，降低抽提效率。环丁砜在200℃以下分解速率极低，但随着温度的升高，分解速率明显增大，当温度超过220℃时迅速分解为二氧化硫和其他降解物。环丁砜分解速率与温度的关系见表1。

表1环丁砜分解速率与温度的关系

2.2水环境的影响

在环丁砜抽提蒸馏装置中，一般会加入极少量的水（1%~3%左右），其作用一方面是为了保证环丁砜溶剂较高的选择性，在回收塔中将芳烃从溶剂中汽提出来，以及将非芳烃从抽提蒸馏塔顶汽提出去；另一方面，加入少量水，可以使环丁砜的凝点降低至5℃左右，起到防凝的效果。但是环丁砜的水含量不宜过高，以避免其被水解、开环而生成具有腐蚀性的磺酸类物质，这类物质又会与钢制设备和单乙醇胺反应而生成磺酸盐，腐蚀并堵塞设备。从回收塔汽提出来的混合芳烃里不可避免地带有微量的水，这些水会聚集混合芳烃里的微量氯离子、硫酸、磺酸类物质等，同时也提供金属设备发生电化学腐蚀所需的溶液环境，加快设备腐蚀。

2.3设备自身的影响

换热器材质的耐腐蚀性差，运行周期过长，也是造成内漏的原因之一。换热器所使用的碳钢的耐腐蚀性较差，长时间运行，其在氧化性介质中生成的氧化膜比较疏松，易被流体冲刷减薄，使得酸性物质更容易透过氧化层进入金属层，加快其化学腐蚀和电化学腐蚀。

3腐蚀对策

1. 针对环丁砜的热分解性质，严格控制抽提换热器加热蒸汽的入口温度不大于220℃。2）保证系统有良好的气密性，确保氮封完好，防止氧气渗入。3）特别关注环丁砜溶剂的pH值，定期采样分析，根据pH值添加抗腐蚀剂，例如单乙醇胺等，通过控制溶剂pH值，减少设备腐蚀。4）改进工艺确保系统中累积酸性物质的排出。5）水洗水中会残存较多腐蚀性的阴离子，如氯离子，每个季度应用除盐除氧水置换系统中水洗水，有效减少系统中酸性离子累积。6）利用目前成熟的溶剂在线净化技术每隔两年净化系统内的全部溶剂，降低溶剂中沉淀物、悬浮物和氯离子等有害杂质。借鉴金陵分公司，该公司于2018年3月开展了环丁砜溶剂在线净化工作，净化前后的情况如表2所示，溶剂经在线净化后其外观、pH值、氯离子和大于1µm焦状物含量等指标均大大改善。若装置规模较大，可以投资购买一套溶剂净化成套设施，轮流在线净化。

表2车载移动式环丁砜样品净化检测数据

结语

（1）工业芳烃抽提装置中，溶剂降解腐蚀和氯腐蚀同时发生。（2）采用溶剂再生塔除去高分子聚合物及其他机械杂质。（3）高温易使环丁砜分解，通过添加抗腐蚀剂可有效控制溶剂的pH值，减少腐蚀。（4）增加溶剂过滤器，降低溶剂中沉淀物，改善溶剂品质。（5）在含水的溶剂系统中，304不锈钢和316L不锈钢比20号碳钢更耐腐蚀，在装置的关键部位，如与溶剂相关的换热器管线等，改用不锈钢材质是有效的缓蚀方法。

参考文献

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