對抽提汽提塔腐蝕的分析及處理

郭鴻飛(福建福海創石油化工有限公司，福建 漳州 363000)

0 引言

抽提汽提塔作用是對抽提富溶劑中的輕質非芳烴進行汽提，為抽提塔提供輕質非芳作為返洗液，置換抽提塔塔頂抽余油產品中的重質非芳，同時也能降低抽出油產品中的非芳含量。其運行情況對抽提裝置抽出油和抽余油產品質量起到關鍵作用。目前由于抽提裝置長期保持高負荷運行，導致環丁砜劣化加速循環溶劑品質下降，抽提系統溶劑pH值持續下降，設備腐蝕嚴重。

1 腐蝕現狀

抽提溶劑系統設備腐蝕泄漏頻率較高，嚴重的腐蝕問題已經影響到裝置的正常運行。芳烴抽提裝置因設備腐蝕泄露問題分別被迫于2013年8月和2014年11月進行停工搶修，累計搶修時長170 h，對裝置效益產生較大影響。抽提汽提塔腐蝕情況尤為嚴重，2014年11月塔壁出現腐蝕穿孔，裝置緊急停工消缺，對汽提塔泄漏點進行貼板補焊。近兩年來抽提汽提塔及其配套設備腐蝕泄漏問題匯總如表1所示。

表1 2014年至2016年汽提塔腐蝕統計

在2015年大檢修中對汽提塔東側泄漏點半圓柱面變徑上端筋板，至直段下端筋板位置進行超聲波檢測，測厚工藝簡圖如圖1所示。

圖1 測厚工藝簡圖

通過測厚發現塔器變徑部位東側及周邊區域減薄較為嚴重，已經無法滿足生產要求，檢修期間對汽提塔塔壁減薄部位割除，重新焊接鋼板約6 m2，并更換下部4層塔盤及相應浮閥[1]。

2 腐蝕原因分析

2.1 局部過熱加速環丁砜分解

環丁砜又名二氧化四氫噻吩，分子式C4H8O2S，熔點26 ℃，沸點287 ℃，是一種溶解性極強、選擇性好的溶劑。環丁砜溶劑熱穩定性較好，正常狀態下有緩慢分解現象，當溫度超過220 ℃時，會加速器分解產生SO2和聚二丁烯，如圖2[2]所示。

圖2 環丁砜分解SO2的釋放量與溫度關系

當系統中存在溶解氧時，SO2氧化生成SO3，其反應式可以表示如下：

硫酸與鐵基金屬直接發生化學腐蝕，其反應式可以表示如下：

由于汽提塔熱阱隔板破損造成熱阱無法積液，塔底換熱器短時間干燒，局部溫度過高，加速環丁砜在再沸器周圍熱分解，產生的酸性物質在熱井聚集。造成汽提塔熱井及底部塔盤腐蝕情況尤為突出[2]。在檢修時， 發現汽提塔內部腐蝕情況嚴重，其中塔體及大部分塔盤存在均勻腐蝕，塔頂封頭及筒體有輕微銹蝕，靠近再沸器處塔盤腐蝕嚴重，靠近再沸器處個別塔盤浮閥全部脫落，塔盤破損嚴重，整個汽提塔從上到下約有300個浮閥脫落，大部分集中在塔底4層塔盤。

2.2 循環溶劑品質不佳

抽提裝置設計負荷32.5 t/h，2011年大檢修對其進行擴能改造，目前運行負荷為42 t/h。原過濾器由于設計直徑較小，已不能滿足目前高負荷工況，在投用1 h內就會堵塞，過濾器副線長期無法關閉，無法起到過濾作用，溶劑降解產生的膠質和顆粒物在系統內聚集，造成溶劑品質下降。裝置運行過程中多次出現進料管線彎頭處腐蝕泄露情況，停工檢修中發現汽提塔底部變徑處腐蝕減薄明顯，底部塔盤由于汽相負荷高，沖刷腐蝕明顯，如圖3所示。嚴重的沖刷腐蝕與介質雜質含量高、流速高有關，在塔底熱井處由于氣象介質流速大，導致生成的腐蝕產物(Fe2O3、FeS和FeSO4)附著不牢固，從而加劇腐蝕速度。

圖3 回收塔底部塔盤腐蝕情況

2.3 氧對環丁砜劣化的影響

環丁砜在無氧且操作溫度不大220 ℃的工況下，分解速度很慢，產生的酸性物質對設備腐蝕較小；在有氧存在的情況下，環丁砜會緩慢氧化逆向降解生成SO2、H2S和強腐蝕性聚合物。芳烴抽提裝置在運行過程中，系統內循環溶劑在過熱工況下會發生熱分解，形成了揮發性酸及聚合物，同時氧氣條件會加速環丁砜分解，從而導致設備腐蝕加劇[3]。

3 解決辦法

3.1 控制溶劑系統氧含量

根據溶劑使用要求嚴格控制系統中的氧含量應小于1 μg/g。對于經常開關的閥門要定期檢查是否有泄漏；保證法蘭、閥門、儀表接頭密封良好，尤其是保證負壓操作系統的密封性，避免空氣進入負壓系統，造成系統內氧含量上升；完善油品罐區、中間原料油罐區的氮封設施，避免空氣進入。

3.2 嚴格工藝參數要求

抽提回收塔采用負壓(-35～-55 kPa)操作以降低介質沸點，控制溶劑系統蒸汽熱源的溫度，盡量維持操作溫度穩定，避免與環丁砜溶劑換熱的蒸汽溫度超過220 ℃；控制回收塔、汽提塔底溫不大于164 ℃，保證回收塔、汽提塔的溫度不超過175 ℃，降低環丁砜分解速率。

3.3 控制溶劑系統pH值

環丁砜溶劑在運行過程中分解產生SO2、磺酸等酸性降解物，隨著生產的進行，環丁砜分解產生的酸性物質會在抽提系統內不斷積累，造成系統pH值下降，低于控制指標。我們通過向汽提塔頂回流罐內添加單乙醇胺來中和環丁砜溶劑氧化分解生成的酸性物質。一般情況下，環丁砜溶劑循環系統的pH值控制在5.5～7.5，水循環系統的pH值控制在7.0～9.0。單乙醇胺的添加量應根據系統PH值的高低來決定。正常情況下，單乙醇胺加入量越少越好，因為環丁砜降解過程是一個動態平衡，單乙醇添加量太大，反而會促進環丁砜降解。

3.4 其他建議

(1)對原溶劑過濾器進行改型，增上溶劑專用多級過濾系統，來改善環丁砜的質量。將一部分環丁砜溶劑(根據溶劑情況，確定溶劑量的大小)經貧溶劑泵送入溶劑專用過濾器，除去溶劑中的雜質及大部分膠質，在通過下一級過濾器對剩余較小雜質及未完全過濾的膠質進行精過濾，最后對環丁砜進行吸附脫色處理，經過環丁砜溶劑再生塔除去循環溶劑中的有機酸、有機鹽等物質，實現溶劑的凈化和再生。

(2)采用離子交換法將劣化環丁砜再生技術[4]，增加溶劑再生能力，改善溶劑品質。在抽提裝置貧溶劑泵最小回流線上增加一根支路，抽出一股循環溶劑進行在線再生，再生后的溶劑返回值抽提裝置回收塔重新進行溶劑循環，已實現持續改善循環溶劑品質的目的。

4 結語

抽提裝置環丁砜的降解對設備產生的腐蝕雖然不可避免，但是通過分析其腐蝕機理，確定腐蝕原因。并采取相應措施：工藝上嚴格控制操作參數、采用新的溶劑再生技術、對過濾器進行改型等方法，能夠減緩其降解速度，提升溶劑品質，減輕溶劑降解產物對設備的腐蝕。