惠州石化抽提装置腐蚀原因分析及对策

2020-04-22刘政权张高峰中海油惠州石化有限公司广东惠州516081

化工管理 2020年9期

关键词：投用劣化氯离子

刘政权张高峰（中海油惠州石化有限公司，广东惠州 516081）

1 装置腐蚀情况

根据惠州石化抽提装置的实际运行情况，我们可以看出腐蚀发生部位主要为溶剂循环系统各设备。自装置2009 年投产以来，抽提单元多次发生腐蚀现象，并且各种设备均有发生，具体情况详见表1。

表1 抽提装置主要腐蚀设备表Tab.1 The corroded position of Extraction unit

2 腐蚀原因概述

抽提装置的腐蚀发生在各个部位。塔本体、换热器、机泵、管线等各处均发现了腐蚀，且较为严重。其原因也较为复杂。

图1 C801底部挡板及塔盘腐蚀情况

2.1 酸性硫化物的产生

环丁砜中存在的环丁烯砜杂质受热会分解产生SO2，环丁砜沸点为285℃，在220℃以下时，分解速度比较慢，但是超过220℃时候，随着温度的升高，其分解速度急剧上升[1]，过高的温度将促使环丁砜分解生成黑色的聚合物和SO2，酸性物质越多，造成的设备腐蚀越严重。

2.2 氧气的氧化作用

系统中一旦进入氧气后，溶剂系统中的二氧化硫的释放量要比没有氧气存在的时候多[6]。其分解产物直接产生二氧化硫，二氧化硫与水等物质的结合又形成硫酸类酸性成分（环丁砜分解产物会形成包括：烃类聚合物，磺酸，硫酸，丁基硫酸等），酸性物质的形成造成了容器内腐蚀的重要因素。同时，溶解氧对碳钢也会产生电化学腐蚀，铁与氧在介质中形成两个电位不同的电极，Fe 失电子生成Fe(OH)2，继续二次反应氧化生成Fe(OH)3，Fe(OH)2和Fe(OH)3反应又生成Fe3O4，这些腐蚀产物沉积在设备和管线表面，其结构松散，溶解氧继续渗透到设备内表面加快腐蚀速度，直至腐蚀穿孔[4].

2.3 水含量增加会加剧环丁砜劣化

环丁砜中含水量越高，环丁砜的热稳定性越差，当环丁砜中水含量超过3%时[3]，环丁砜会发生水解、开环形成磺酸，进而生产磺酸盐，劣化速度迅速增大，进而腐蚀堵塞设备[7]。

2.4 高温加速环丁砜劣化

环丁砜在220℃以上时，随温度提高，产生酸性物质的速度快速增加[2]。具体见表2。

表2 环丁砜随温度分解速率[1]

2.5 CL-在系统中累积造成氯腐蚀

抽提原料虽经过脱氯处理，但是原料中的氯会在系统中累积，这是因为环丁砜和水都是强极性物质，强极性作用会对氯离子产生吸附作用[5]。氯离子具有极强的穿透能力，可以穿透设备的氧化膜进入金属表面与金属形成可溶性化合物，同时也可以置换氧化膜中的氧原子形成可溶性氯化物进而形成孔蚀，在酸性条件下，蚀孔进一步发展进而形成穿孔。同时氯离子的存在也降低了环丁砜的PH 值，进一步加剧了环丁砜的分解生产磺酸的过程。所以氯离子的累积也进一步导致了硫腐蚀的加剧。

3 降低腐蚀的措施

对于抽提装置的腐蚀机理进入了深入的探讨后，我们可以采取针对性措施进行防范。对于不同原因的腐蚀，采取不同的防治方法，下面进行分类探讨。

3.1 环丁砜分解腐蚀防范措施

高温、环丁砜杂质、水、O2等因素本质上都是造成了环丁砜分解，形成磺酸类物质及硫化物，进而导致设备的腐蚀。因此防范环丁砜分解和及时脱除杂质是抑制腐蚀的重中之重。

（1）减少环丁砜中的杂质。首先要保证接受的新环丁砜中的环丁烯砜等杂质处在较低水平。在贫溶剂PH 降低时，及时加注单乙醇胺进行中和，防止系统中酸性物质过多。其次，要增加溶剂再生塔的清理频次，将溶剂中的杂质排出，保证环丁砜的质量。

（2）降低操作温度。高温加速了环丁砜的分解。因此在保证产品合格的基础上，应尽量降低抽提装置的操作温度，防止局部超温造成环丁砜分解。同时严格控制水含量，防止影响环丁砜的热稳定性；

（3）防止氧气进入系统。首先要保证装置良好的密封性能，严防O2进入系统中。同时在清理溶剂再生塔、更换过滤器滤芯等工作时，要做好气密置换，并提高置换标准，在化验分析合格后方能并入系统；

3.2 氯腐蚀防范措施与建议

Cl-是抽提系统腐蚀的另一重要来源。根据其腐蚀机理可知，氯离子不仅自身腐蚀设备，也推动了硫腐蚀的发生。因此去除氯离子成为了抽提系统防御腐蚀的重要工作。

惠州石化于2016年投用了树脂再生系统，劣化环丁砜再生单元采用的是离子交换的原理，选择交换容量大，稳定性和再生性能好以及使用寿命长的阴离子交换树脂，用离子交换的方法，除去环丁砜在工业过程劣化产生的酸性物质和累积的氯离子，从而使环丁砜性质恢复到新鲜状态。

该系统的投用大大改善了抽提装置的运行状态，取得了明显效果。对比树脂再生系统投用前后抽提装置的样品分析报告，我们可以发现装置的运行状况明显改善。如图2所示，对比树脂再生系统投用前后，贫溶剂PH 值变化明显，平均值从8-8.5 提高至9-10，因而单乙醇胺的注入频率也明显降低。同时根据图3 我们可以发现，树脂再生系统投用后，贫溶剂中Cl-含量也明显下降，这说明树脂对Cl-的吸附作用非常有效。而Cl-是酸性物质的主要来源，这也与PH 值所反映的结论相符合。因此可以认为，树脂再生系统的是净化环丁砜的理想工艺系统。