苯抽提装置溶剂回收塔再沸器腐蚀研究

张华军 闫泽锐

摘 要：炼油行业是一个重资产的行业，设备种类繁多，其中，换热器在炼化企业中的应用十分普遍，其重量约占装置设备总重量的40%。据不完全统计，全世界每年因腐蚀报废和损耗的钢铁约为2亿多吨，约占当年钢产量的10%-20%。探究腐蚀机理以及提出切实可行的防腐蚀办法一直是值得研究的课题。本文就苯抽提装置溶剂回收塔再沸器在运行过程中发生的腐蚀问题进行分析和探讨，提出了切实可行的解决方案，实现了设备长周期运行，实现设备本质安全。

关键词：芳烃抽提;再沸器;腐蚀;环丁砜

1 引言

华北石化公司40万t/a苯抽提装置由石油化工科学研究院提供工艺包，吉林设计院设计。该技术采用环丁砜--水的复合溶剂，利用溶剂对原料中各组分相对挥发度影响的不同，通过萃取分馏实现芳烃和非芳烃的分离。富集芳烃的液相进入溶剂回收塔，在塔内进行芳烃和溶剂的分离，溶剂循环使用。溶剂回收塔底设有内插式塔底再沸器，采用2.2MPaG蒸汽做加熱热源，加热量由蒸汽凝水流量进行调节。抽提蒸馏塔底富溶剂作为溶剂回收塔进料。在负压条件下溶剂回收塔塔顶得到粗苯，塔底贫溶剂通过贫溶剂泵送至抽提蒸馏塔进行溶剂循环。流程图见图1。

溶剂回收塔底再沸器技术参数见表1。

2 腐蚀内漏经过

溶剂回收塔底再沸器在装置正常运行过程中发生内漏，判断依据主要是通过装置运行过程中DCS参数变化、现场操作变动等趋势来判断换热器管束内漏的发生。操作参数的变化见表2。

按照设计，装置在正常生产过程中是不需要现场排水的，而且需要对溶剂系统进行定期的补水作业。但是溶剂回收塔底再沸器发生内漏后，根据工艺卡片的要求，为满足生产需要，现场需要进行连续脱水作业，明排汽提水量为1.5～2.0t/h。

从现场脱水情况及上述参数变化趋势来看，可以判断溶剂回收塔底再沸器E606内漏。为消除生产瓶颈，装置进行了停工检修。溶剂回收塔底再沸器管束抽出后，证实了前期的判断，即换热器管束发生了腐蚀穿孔，中压蒸汽高压串低压进入溶剂系统，造成系统含水量增大，不得不进行现场脱水作业。

3 腐蚀原因分析

换热管是直接接触生产物料的主要部件，经常会因为选材、加工制造技术、实际工况引起腐蚀及泄漏[1]。装置技术人员成立故障分析小组，应用根原因分析法，建立溶剂回收塔底再沸器内漏根原因树形结构图（见图2），通过逐项分析，查找换热器管束内漏的根本原因。

①苯抽提装置设计生产能力40万t/a，操作弹性为50%～100%，实际进料量32万t/a，负荷稳定。进料组成中，通过调整溶剂与进料比和溶剂含量来适应进料性质的变化通过查看DCS操作记录，原料组成、装置负荷、公用工程系统有大的变化，排除了工艺因素对管束腐蚀产生的影响;

②换热器管束抽出后，装置技术人员对管束与管板接口进行了全面检查，通过PE测试后，未发现焊道有缺陷;

③环丁砜在苯抽提装置中循环使用，操作温度达170～180℃，容易造成环丁砜劣化，分解出磺酸等物质对设备进行腐蚀。同时，环丁砜中存在环丁烯砜，环丁烯砜受热分解产生SO2，SO2与水形成硫酸根离子，增加管束的腐蚀风险[2];

④管束为内插式换热器，换热管材质为10#钢，管程介质为2.2MPaG蒸汽，壳程介质为贫溶剂，组成为：环丁砜91.2Wt%、苯8.2Wt%、水0.6Wt%，管束在生产运行过程中，上部温度较高，汽化量和流速增大，气流在提升过程中对管束表面产生冲蚀，液体中产生气泡受周围液体挤压发生破裂，形成小的空穴，周围液体迅速冲击管束，同时由于硫化物的存在，可形成明显的腐蚀坑。

4 预防措施

①本装置采用环丁砜--水的复合溶剂，溶剂质量影响抽提效果，进而影响装置平稳操作。可根据溶剂过滤器压差，及时清理溶剂过滤器滤芯，一是可以避免压差高造成装置波动;二是可以提高溶剂的质量，提高芳烃的选择性;

②装置采用的3.5MPa中压蒸汽热源，为避免环丁砜因局部过热高温分解，需要降低蒸汽压力及流量。为此，采用减温减压器将热源压力由3.5MPa降为2.2MPa。溶剂回收塔底再沸器即采用2.2MPa·g蒸汽热源，以降低高温热源对溶剂环丁砜的影响。同时，溶剂回收塔底温控制要平稳，过低的底温将增加重沸器的负荷，过高的底温增加环丁砜的分解;

③控制环丁砜溶剂循环使用过程中的氧含量，降低环丁砜的降解速度。当系统中贫溶剂的pH值下降时，可向贫溶剂管道中注入少量缓蚀剂（单乙醇胺），调节贫溶剂的pH值在5.0-7.0之间;

④由于重整装置过来原料中含Cl-、环丁砜产生SO2-，本次将溶剂回收塔底再沸器管束材质由10#升级为06Cr19Ni10，

克服钢铁的耐蚀性能具有的局限性，提高管束抗酸腐蚀的能力，效果明显。

5 结论

换热器的腐蚀泄漏问题十分普遍，做好换热设备的防腐蚀工作有利于装置的长周期安稳运行。换热设备本身的价值可能不是很大，但因此造成的装置停工就会造成很大的经济损失，也有可能造成安全事故。本文通过对苯抽提装置溶剂回收塔底再沸器腐蚀问题的分析，解决了换热器管束腐蚀穿孔造成系统带水的问题，消除了设备隐患，为装置长周期运行提供保障。

参考文献：

[1]李伟明，黄剑锋，et al.换热器失效及监测技术总结[J].广东石油化工学院学报，2015，025（003）：86-90.

[2]李明玉，姜忠义，孙绪江.芳烃抽提装置中环丁砜循环系统设备腐蚀原因及对策[J].石油炼制与化工，2005（05）：30-33.