费托压缩凝液外送工艺流程及设备管道选材优化

2022-07-06杨晋垣刘静霄张志伟

山西化工 2022年3期

杨晋垣，刘静霄，张志伟

（山西潞安煤基清洁能源有限责任公司，山西长治 046031）

引言

费托压缩凝液自费托释放气经压缩冷凝而得，主要成分包括低碳烃、水以及含氧有机物，在含氧有机物中包括乙酸等低碳酸。费托压缩凝液送至下游低温油洗单元回收其中的烃类并分离成LPG 和轻烃等产品[1]。在山西潞安煤基清洁能源公司费托合成装置中，费托压缩凝液直接送至低温油洗单元进行进一步处理，但由于其中含有低碳酸，造成了低温油洗单元碳钢设备及管道的腐蚀，给装置的安全运行带来极大风险，需要对压缩凝液工艺流程及设备管道材质选择进行优化[2-3]。

1 费托压缩凝液的工艺流程优化

1.1 费托压缩凝液原工艺流程

来自于费托合成单元的释放气经释放气压缩机的压缩，后经换热器冷却后进行分离，压缩凝液外送，压缩后的释放气送至低温油洗单元。释放气压缩机采用沈鼓对称平衡往复式压缩机（型号4M32-196/0-26.3-BX），该压缩机为三级压缩，费托压缩凝液原工艺流程如图1-1 所示，来自于费托合成单元的释放气经压缩机分液罐（V0）分离，气相经一级压缩、一级压缩冷却器（E1）冷却后进入一级压缩凝液罐（V1）分离，液相为一级压缩凝液，经一级压缩凝液泵（P1）送至二级压缩凝液罐（V2），气相进行二级压缩；二级压缩释放气经二级压缩冷却器（E2）冷却后进入二级压缩凝液罐（V2）分离，液相为二级压缩凝液，经二级压缩凝液泵（P2）送至低温油洗单元，气相进行三级压缩后送至尾气脱碳单元。

图1 费托压缩凝液工艺流程图

1.2 压缩凝液的成分

经分析费托压缩凝液组分如表1 所示，压缩凝液主要由水相和油相组成，一级压缩凝液有明显的水油分离界面，其中水相体积分数约73.8%；二级压缩凝液也有水油分离界面，但水相体积分数仅为1.3%。

表1 费托压缩凝液组分

对费托压缩凝液水相成分分析结果如表2 所示，除水外，水相成分包括多种醛、醇、酯等不同浓度的含氧有机物，另外，水相成分中还含有乙酸，其质量浓度为0.296 g/L。对费托压缩凝液油相成分分析结果如第139 页表3 所示，油相成分中含有C3～C7 的异构烷烃、正构烷烃和烯烃等，其中C5 烯烃和C5 正构烷烃含量均超过了15%。

表2 费托压缩凝液水相成分

表3 费托压缩凝液油相成分

从费托压缩凝液组分分析结果可知，由于烃类、醇类、酯类以及醛类物质一般没有腐蚀性，费托压缩凝液水相组分中的乙酸具有腐蚀性，是造成低温油洗单元设备及管道腐蚀的主要原因。

1.3 费托压缩凝液新工艺流程

由于费托一级压缩凝液含水相介质多、油相介质少，费托二级压缩凝液含水相介质少、油相介质多，水相介质中的乙酸造成低温油洗单元设备管道发生腐蚀。因此，费托压缩凝液新工艺流程需要减少压缩凝液水相介质送至低温油洗单元。费托压缩凝液新工艺流程如图1-2 所示，来自于费托合成单元的释放气经压缩机分液罐（V0）分离，气相经一级压缩、一级压缩冷却器（E1）冷却后进入一级压缩凝液罐（V1）分离，液相为一级压缩凝液，经一级压缩凝液泵（P1）直接送至费托反应部分油水分离器，随合成水和轻质油外送，气相进行二级压缩；二级压缩释放气经二级压缩冷却器（E2）冷却后进入二级压缩凝液罐（V2）分离，液相为二级压缩凝液，经二级压缩凝液泵（P2）送至低温油洗单元，气相进行三级压缩后送至尾气脱碳单元。

2 设备及管道腐蚀分析及改造方案

2.1 设备及管道腐蚀分析

费托压缩凝液中的乙酸是造成低温油洗单元设备及管道腐蚀的主要原因。金属在乙酸溶液中的腐蚀速度可由式（1）[2]来计算。

金属在乙酸溶液中发生腐蚀的反应[3]如式（1）、式（2）。

Q235 碳钢在醋酸溶液中的腐蚀为均匀腐蚀，且腐蚀速率随着温度以及醋酸浓度的增加而变大，但当醋酸溶液质量浓度达到0.4 g/L 时，Q235 碳钢表面腐蚀产物附着抑制H+的扩散而使腐蚀速率减慢[4]。

2.2 设备及管道选材方案

李琳琳等[1]指出，普通碳钢在一切浓度和温度的乙酸溶液中都会发生腐蚀现象，较高温度条件下腐蚀尤为剧烈；304 和304L 等普通不锈钢在低温下对不同浓度乙酸溶液的耐蚀性均良好；推荐在有合成水（酸值＜4 mgKOH/g，温度低于110 ℃）的介质环境中，设备及管道选择304 L 材质。因此，针对费托压缩凝液下游工艺设备及管材应进行材质更换，将原碳钢材质改为304L 材质。