苯抽提裝置溶劑回收塔再沸器腐蝕研究

張華軍 閆澤銳

摘 要：煉油行業是一個重資產的行業，設備種類繁多，其中，換熱器在煉化企業中的應用十分普遍，其重量約占裝置設備總重量的40%。據不完全統計，全世界每年因腐蝕報廢和損耗的鋼鐵約為2億多噸，約占當年鋼產量的10%-20%。探究腐蝕機理以及提出切實可行的防腐蝕辦法一直是值得研究的課題。本文就苯抽提裝置溶劑回收塔再沸器在運行過程中發生的腐蝕問題進行分析和探討，提出了切實可行的解決方案，實現了設備長周期運行，實現設備本質安全。

關鍵詞：芳烴抽提;再沸器;腐蝕;環丁砜

1 引言

華北石化公司40萬t/a苯抽提裝置由石油化工科學研究院提供工藝包，吉林設計院設計。該技術采用環丁砜--水的復合溶劑，利用溶劑對原料中各組分相對揮發度影響的不同，通過萃取分餾實現芳烴和非芳烴的分離。富集芳烴的液相進入溶劑回收塔，在塔內進行芳烴和溶劑的分離，溶劑循環使用。溶劑回收塔底設有內插式塔底再沸器，采用2.2MPaG蒸汽做加熱熱源，加熱量由蒸汽凝水流量進行調節。抽提蒸餾塔底富溶劑作為溶劑回收塔進料。在負壓條件下溶劑回收塔塔頂得到粗苯，塔底貧溶劑通過貧溶劑泵送至抽提蒸餾塔進行溶劑循環。流程圖見圖1。

溶劑回收塔底再沸器技術參數見表1。

2 腐蝕內漏經過

溶劑回收塔底再沸器在裝置正常運行過程中發生內漏，判斷依據主要是通過裝置運行過程中DCS參數變化、現場操作變動等趨勢來判斷換熱器管束內漏的發生。操作參數的變化見表2。

按照設計，裝置在正常生產過程中是不需要現場排水的，而且需要對溶劑系統進行定期的補水作業。但是溶劑回收塔底再沸器發生內漏后，根據工藝卡片的要求，為滿足生產需要，現場需要進行連續脫水作業，明排汽提水量為1.5～2.0t/h。

從現場脫水情況及上述參數變化趨勢來看，可以判斷溶劑回收塔底再沸器E606內漏。為消除生產瓶頸，裝置進行了停工檢修。溶劑回收塔底再沸器管束抽出后，證實了前期的判斷，即換熱器管束發生了腐蝕穿孔，中壓蒸汽高壓串低壓進入溶劑系統，造成系統含水量增大，不得不進行現場脫水作業。

3 腐蝕原因分析

換熱管是直接接觸生產物料的主要部件，經常會因為選材、加工制造技術、實際工況引起腐蝕及泄漏[1]。裝置技術人員成立故障分析小組，應用根原因分析法，建立溶劑回收塔底再沸器內漏根原因樹形結構圖（見圖2），通過逐項分析，查找換熱器管束內漏的根本原因。

①苯抽提裝置設計生產能力40萬t/a，操作彈性為50%～100%，實際進料量32萬t/a，負荷穩定。進料組成中，通過調整溶劑與進料比和溶劑含量來適應進料性質的變化通過查看DCS操作記錄，原料組成、裝置負荷、公用工程系統有大的變化，排除了工藝因素對管束腐蝕產生的影響;

②換熱器管束抽出后，裝置技術人員對管束與管板接口進行了全面檢查，通過PE測試后，未發現焊道有缺陷;

③環丁砜在苯抽提裝置中循環使用，操作溫度達170～180℃，容易造成環丁砜劣化，分解出磺酸等物質對設備進行腐蝕。同時，環丁砜中存在環丁烯砜，環丁烯砜受熱分解產生SO2，SO2與水形成硫酸根離子，增加管束的腐蝕風險[2];

④管束為內插式換熱器，換熱管材質為10#鋼，管程介質為2.2MPaG蒸汽，殼程介質為貧溶劑，組成為：環丁砜91.2Wt%、苯8.2Wt%、水0.6Wt%，管束在生產運行過程中，上部溫度較高，汽化量和流速增大，氣流在提升過程中對管束表面產生沖蝕，液體中產生氣泡受周圍液體擠壓發生破裂，形成小的空穴，周圍液體迅速沖擊管束，同時由于硫化物的存在，可形成明顯的腐蝕坑。

4 預防措施

①本裝置采用環丁砜--水的復合溶劑，溶劑質量影響抽提效果，進而影響裝置平穩操作。可根據溶劑過濾器壓差，及時清理溶劑過濾器濾芯，一是可以避免壓差高造成裝置波動;二是可以提高溶劑的質量，提高芳烴的選擇性;

②裝置采用的3.5MPa中壓蒸汽熱源，為避免環丁砜因局部過熱高溫分解，需要降低蒸汽壓力及流量。為此，采用減溫減壓器將熱源壓力由3.5MPa降為2.2MPa。溶劑回收塔底再沸器即采用2.2MPa·g蒸汽熱源，以降低高溫熱源對溶劑環丁砜的影響。同時，溶劑回收塔底溫控制要平穩，過低的底溫將增加重沸器的負荷，過高的底溫增加環丁砜的分解;

③控制環丁砜溶劑循環使用過程中的氧含量，降低環丁砜的降解速度。當系統中貧溶劑的pH值下降時，可向貧溶劑管道中注入少量緩蝕劑（單乙醇胺），調節貧溶劑的pH值在5.0-7.0之間;

④由于重整裝置過來原料中含Cl-、環丁砜產生SO2-，本次將溶劑回收塔底再沸器管束材質由10#升級為06Cr19Ni10，

克服鋼鐵的耐蝕性能具有的局限性，提高管束抗酸腐蝕的能力，效果明顯。

5 結論

換熱器的腐蝕泄漏問題十分普遍，做好換熱設備的防腐蝕工作有利于裝置的長周期安穩運行。換熱設備本身的價值可能不是很大，但因此造成的裝置停工就會造成很大的經濟損失，也有可能造成安全事故。本文通過對苯抽提裝置溶劑回收塔底再沸器腐蝕問題的分析，解決了換熱器管束腐蝕穿孔造成系統帶水的問題，消除了設備隱患，為裝置長周期運行提供保障。

參考文獻：

[1]李偉明，黃劍鋒，et al.換熱器失效及監測技術總結[J].廣東石油化工學院學報，2015，025（003）：86-90.

[2]李明玉，姜忠義，孫緒江.芳烴抽提裝置中環丁砜循環系統設備腐蝕原因及對策[J].石油煉制與化工，2005（05）：30-33.