芳烃抽提装置频繁腐蚀原因浅析与对策

赵李奇

摘要：近年来，随着我国经济的飞速发展，芳烃抽提装置越来越受关注。针对以环丁砜为溶剂的芳烃抽提装置存在的腐蚀问题，通过现场调研，分别从工艺条件、原料性质及溶剂3个方面分析腐蚀产生的条件和特点，分析腐蚀垢样的成分，模拟芳烃抽提工艺，分别设计吸附、氯离子分配、腐蚀、溶剂再生等试验，研究腐蚀原因和解决方法。研究结果表明：环丁砜的分解产物和原料中的氯是造成腐蚀结垢的主要原因;阴离子交换树脂可以有效改善溶剂pH，减少腐蚀;氯离子在再生塔塔底富集，定期清理再生塔塔底残液可有效降低溶剂氯含量，有利于解决腐蚀问题;采用不锈钢材质是有效的缓蚀方法。

关键词：芳烃抽提;装置;频繁腐蚀原因;对策

引言

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、塔壁、溶剂管线等泄漏，迫使抽提单元多次非计划停工，影响了装置长周期运行。通过对环丁砜溶剂系统和腐蚀部位进行研究分析，找出导致快速腐蚀的根本原因，实施了严格控制抽提系统操作温度和真空度，加强监测进料氯含量，及时更换液相脱氯剂，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。

1芳烃抽提装置频繁腐蚀原因浅析

苯、甲苯、二甲苯是生产聚苯乙烯、尼龙、涤纶等重要石油化工产品的基础原料，工业上主要利用抽提法从裂解加氢汽油或催化重整汽油中分离制取。芳烃抽提有液-液抽提和抽提蒸馏两种工艺。在已知的溶剂中，环丁砜是芳烃抽提装置中最理想的溶剂，也是应用最多的溶剂，国内采用环丁砜为溶剂的抽提装置有上百套，但存在不同程度腐蚀结垢，表现为溶剂颜色深、不透光，与溶剂相关的换热器腐蚀内漏以及换热器、塔盘结垢。环丁砜抽提装置腐蚀产生的原因主要有以下三种：①由于环丁砜热分解和氧化分解反应生成酸性产物造成腐蚀。环丁砜在180℃或更高温度下分解为SO2和C4烯烃，最终的产物大部分为酸性物质，包括亚硫酸、磺酸、醛等。在有氧存在的条件下，SO2可以氧化为SO3，进一步生成硫酸及相关的酸性聚合物。②环丁砜发生水解反应生成磺酸造成的腐蚀。在芳烃抽提工艺条件下，环丁砜发生水解反应，开环形成磺酸，同时酸对环丁砜的开环水解反应起催化作用，加剧了环丁砜的水解。③原料油中的微量氯在装置中累积，在有水存在的条件下变为盐酸，造成设备氯腐蚀。尽管大部分装置采用了液相脱氯工艺，但是进入抽提装置的原料油中仍然含有微量氯，在长周期运行中产生氯累积。大部分抽提装置采用普通碳钢材质。曾考虑采用升级设备材质的方法解决腐蚀问题，但抽提溶剂中含有氯离子，对于采用何种材质业内一直有争论。一般认为普通不锈钢（如304或316L）不能在高温且含有氯离子的体系中使用，而耐氯腐蚀材料价格高、使用中限制条件多，不宜采用。从以上分析中可知，目前还没有适合环丁砜抽提工业装置防腐的有效解决方法。因此，有必要针对以环丁砜为溶剂的芳烃抽提装置存在的腐蚀问题进行专题研究。本课题对国内十余套芳烃抽提工业装置进行现场调研，考察腐蚀产生的条件和特点，在实验室模拟芳烃抽提工艺，分析腐蚀产生的原因，并在此基础上提出适合的解决办法。

2频繁腐蚀泄漏对策

2.1腐蚀类型

抽提装置腐蚀主要归纳为两类，即硫腐蚀和氯腐蚀。硫腐蚀主要是因为环丁砜受高温、氧气、水和环丁烯砜的影响;氯腐蚀主要是因为抽提进料中微量氯的循环累积。

2.2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）特别关注抽提进料中的氯含量，确保脱氯剂及时更换或试用脱氯效果更好、使用时间更长的脱氯剂;另外液相脱氯罐最好是两个，防止切换时出现生成油未经脱氯直接进入抽提装置，建议再增设一个生成油液相脱氯罐或者脱戊烷油脱氯罐。4）改进工艺确保系统中累积氯离子的排出。5）水洗水中会残存较多腐蚀性的阴离子，如氯离子，每个季度应用除鹽除氧水置换系统中水洗水，有效减少系统中酸性离子累积。

2.3建立有效、可靠的腐蚀监控体系

抽提单元腐蚀发生是必然的，设备的腐蚀失效只是一种结果，但是腐蚀发生的趋势及程度是可以通过设定腐蚀监测体系及方式来提早发现和预防的，监测体系可以通过设置合理的腐蚀监测点，设置加强监测溶剂或水中的pH、铁离子、材质腐蚀速率、设备管线测厚、腐蚀检查等综合方式的应用来获取腐蚀的监测数据，并通过监测数据的综合分析来判定整个抽提单元各部分设备的腐蚀程度及发展趋势，有针对性优化、降低腐蚀风险，防止突发腐蚀问题的发生对装置安全生产造成的影响。

2.4及时排掉溶剂降解物

溶剂降解是本单元必须要发生的，只是快慢及量的大小问题。溶剂再生塔主要作用是保证循环贫溶剂质量并在塔底排掉降解物，塔底物有分析点及监测指标，以便降解物及时排放来保证整个溶剂系统清洁及控制系统腐蚀。

2.5内部冲刷腐蚀

芳烃一、二套蒸汽和伴热系统均存在不同程度的内部冲刷腐蚀泄漏。多集中在弯头、三通、变径等流动状况发生变化的部位。观察减薄部位形貌图，延着流体流动方向，在流动状况发生变化的部位，管线内表面已被冲刷出道道沟痕。原因分析：出现此种情况，就蒸汽系统来说，由于投用年限较长，蒸汽系统流速高，在流动状况发生变化的部位，出现冲刷减薄，属于自然损耗。但在伴热水系统，芳烃一套也出现此种情况，与原设计无疏水器或疏水器不完好，可能有关。处理措施：①选取有代表性的弯头、三通、变径部位，利用机会，测厚检查，对减薄的管件予以更换;②加强疏水器检查，对不完好的疏水器及时进行更换。

2.6谨慎选择单元设备、管线材质

在整个抽提单元，除腐蚀较为严重、受力不大的附属设备附件选用奥氏体不锈钢材质之外，系统中绝大部分设备材质使用碳钢。由于系统中含有CL-，且系统由于工艺特点均为含水环境，含有应力的奥氏体不锈钢材质的设备会因为CL-的存在而导致严重的开裂，所以选择材质时要谨慎考虑。

3 结语

严格控制抽提系统操作温度和真空度，加强监测进料氯含量，及时更换液相脱氯剂，定期用除盐水置换水洗水，增设溶剂在线净化设施，可以有效减缓环丁砜溶剂的降解速率，优化设备管线的运行环境，最终使抽提装置腐蚀泄漏频次降至最低。

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