间戊二烯石油树脂装置的腐蚀原因分析
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MTBE装置腐蚀问题及相关解决措施摘要:在炼油化工生产装置中,MTBE装置生产工艺的特殊性,使得其不可避免地会受到腐蚀问题的影响。
影响炼油化工MTBE装置腐蚀性的因素多种多样,也为腐蚀问题的解决带来了较大困难。
基于此,文章主要对MTBE装置的腐蚀机理,及具体的腐蚀问题进行了分析,进而探讨了MTBE装置腐蚀问题的解决措施,以提高MTBE装置的生产效率,保障MTBE装置长周期稳定安全运行。
关键词:MTBE装置;腐蚀;温度;醚化前言近年来,无铅汽油的广泛应用,使得含有MTBE组分的优质汽油的需求量大幅增加。
因此,炼油化工MTBE装置的运行效益越发受到关注与重视。
在MTBE装置中,主要进行的是在催化作用下异丁烯与甲醇发生的醚化反应。
在MTBE装置中也包括了醚化反应、反应蒸馏、甲醇萃取、甲醇回收等系统,所以MTBE装置的工艺流程具备较强的复杂性。
一、MTBE装置发生腐蚀的主要机理在当前的MTBE装置运行过程中,通常采用阳离子交换树脂作为装置反应的催化剂,这种催化剂是由大孔径强酸阳离子树脂组成,也因此使得MTBE装置不可避免地会受到腐蚀影响。
腐蚀产生的主要机理如下:由于C4和甲醇原料中的金属阳离子,在与硫化物、碱性物质,使得催化剂中的H+脱落;在正常反应,尤其是超温反应过程中,催化剂中的磺酸基发生脱落;催化剂本身含有制作过程中残留的游离酸;原料中甲醇带入的甲酸等,都使得MTBE装置内部形成了酸性环境,在加上进料时氧的进入,使得金属表面发生吸氧腐蚀。
二、MTBE装置中的实际腐蚀问题我国某石化公司生产装置中的MTBE装置自开车运行以来,在运行期间也曾面临较为严重的腐蚀问题。
运行两年后止水洗系统洗涤水冷却器和换热器便发生了部分列管腐蚀而导致的封堵问题。
在运行的二年期间内,仅甲醇回收塔加料线便发生了三次腐蚀破损更换,最后被迫进行管线的全面更换。
在MTBE装置停工检修时也发现了反应塔流槽入口管线的严重腐蚀。
在运行期间脱重塔冷凝器也由于腐蚀问题而不得不进行停车维修,期间脱轻塔回流泵的阀门也受到腐蚀影响而无法关严在进行停车检修过程中发现泵叶轮也受到了严重腐蚀.。
浅析化工设备腐蚀的原因及防护化工设备腐蚀是指在化工生产过程中,设备表面与介质之间发生物理或化学反应,导致设备损坏或性能下降的现象。
化工设备腐蚀的原因主要包括介质腐蚀性、材料选择不当以及操作条件不恰当等。
为了有效降低腐蚀对设备的影响,需要采取相应的防护措施。
一、介质腐蚀性化工生产过程中,存在各种腐蚀性介质,如强酸、强碱、氧化剂、氯化物等。
这些介质能引起金属的直接化学腐蚀,导致设备的腐蚀失效。
对于腐蚀性介质,需要选用适当的材料,并进行相应的防护处理。
针对腐蚀性介质,通常采用以下几种方式进行防护:1.选用耐蚀材料:根据介质的腐蚀性质,选择具有较好耐蚀性能的材料,如不锈钢、镍基合金、塑料等。
这些材料具有较高的耐腐蚀性,能够有效地抵抗腐蚀介质的侵蚀。
2.涂层保护:在设备表面涂上一层对介质有较好抵抗性的涂料,形成保护膜,以阻挡腐蚀介质的进一步侵蚀。
常用的涂层有橡胶涂层、陶瓷涂层、环氧涂层等。
3.衬里材料:对于腐蚀性介质较为强烈的设备,可以在内壁衬上一层抗蚀材料,形成防腐层,以保护设备不被介质腐蚀。
常用的衬里材料有橡胶、塑料、陶瓷等。
4.控制介质浓度和温度:控制介质的浓度和温度,避免过高的浓度和温度对设备造成腐蚀,是一种有效的防护措施。
二、材料选择不当化工设备的材料选择不当,也是造成腐蚀的重要原因。
材料的选择需根据介质的腐蚀性质以及工艺要求进行合理选择。
如果材料的耐蚀性能不匹配工艺要求,容易导致设备受腐蚀而失效。
材料选择不当的主要原因有以下几点:1.未对介质进行全面的腐蚀性评估:在选用材料之前,需要对介质的腐蚀性质进行全面的评估,包括腐蚀程度、腐蚀速率等。
只有了解介质的腐蚀性质,才能选择适合的材料。
2.忽略材料的焊接性能:很多材料在焊接过程中容易发生浸渍、应力腐蚀等问题,导致焊接部位易受腐蚀。
在选材时,需要综合考虑材料的焊接性能,选择有良好焊接性能的材料。
3.忽略材料的可加工性:一些材料的加工性能较差,容易导致处理不当而引起腐蚀问题。
间戊二烯安全技术说明书第一部分化学品及企业标识化学品中文名:1,3-戊二烯化学品英文名:1,3-pentadiene危险化学品目录序号:2171第二部分成分/组成信息纯品√混合物×有害物成分浓度CAS No.1,3-戊二烯504-60-9第三部分危险性概述危险性类别:易燃液体,类别2;皮肤腐蚀/刺激,类别2;特异性靶器官毒性-一次接触,类别3(呼吸道刺激);吸入危害,类别1侵入途径:吸入、食入、健康危害:对眼睛、皮肤、粘膜和呼吸道有刺激作用。
环境危害:对环境有危害,对水体、土壤和大气可造成污染。
燃爆危险:本品极度易燃,具刺激性。
第四部分急救措施皮肤接触:脱去污染的衣着,用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。
眼睛接触:提起眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗。
就医。
吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。
保持呼吸道通畅。
如呼吸困难,给输氧。
如呼吸停止,立即进行人工呼吸。
就医。
食入:饮足量温水,催吐。
就医。
第五部分消防措施危险特性:易燃,与空气混合能形成爆炸性混合物。
接触热、火星、火焰或氧化剂易燃烧爆炸。
若遇高热,可发生聚合反应,放出大量热量而引起容器破裂和爆炸事故。
气体比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇火源会着火回燃。
有害燃烧产物:一氧化碳、二氧化碳。
灭火方法:切断气源。
若不能切断气源,则不允许熄灭泄漏处的火焰。
喷水冷却容器,可能的话将容器从火场移至空旷处。
灭火剂:雾状水、泡沫、二氧化碳、干粉。
第六部分泄漏应急处理应急处理:迅速撤离泄漏污染区人员至安全区,并进行隔离,严格限制出入。
切断火源。
建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿防静电工作服。
从上风处进入现场。
尽可能切断泄漏源。
小量泄漏:用砂土或其它不燃材料吸附或吸收。
也可以用不燃性分散剂制成的乳液刷洗,洗液稀释后放入废水系统。
大量泄漏:构筑围堤或挖坑收容。
用泡沫覆盖,降低蒸气灾害。
喷雾状水或泡沫冷却和稀释蒸汽、保护现场人员。
用防爆泵转移至槽车或专用收集器内,回收或运至废物处理场所处置。
MTBE装置开工初期设备腐蚀原因及对策摘要:针对2011年MTBE装置在停工检修之后,开工初期设备腐蚀较重的现象,通过对腐蚀原因的分析,找出甲醇萃取回收系统萃取水含酸的主要因素。
提出相应的解决办法,以减少对设备腐蚀的危害。
关键词:腐蚀, 催化剂, 磺酸根Abstract: Aiming at the 2011 MTBE device in shutdown after maintenance, construction equipment corrosion early heavy phenomenon, through the analysis of the reason of corrosion, and find out the methanol extraction recovery system from water acid main factors. It puts forward relevant measures to reduce the harm of corrosion of equipment.Keywords: corrosion, catalyst, sulfonic acid root1、装置概况我公司4万吨/年MTBE装置的工艺软件包是由山东齐鲁科力化工研究院有限公司所提供,并由锦西炼油化工总厂设计院进行详细设计的。
2011年原装置扩能改造为8万吨/年,新增碳四原料水洗罐等设备。
装置由醚化反应、催化蒸馏、甲醇萃取和回收等部分组成。
装置的主要产品为MTBE,其纯度≥98%(重)(扣除C5组分),副产品是醚化后未反应的C4馏分,可作为仲丁醇水合反应的原料或民用液化气燃料。
2、开工后设备腐蚀及检测情况MTBE装置7月5日开工进料,运行到9月中旬,甲醇回收塔在操作上有了一定的波动,塔顶、底温度以及压力多次超标,甲醇萃取和回收系统的液面及界面相对偏高且不容易控制,操作中放水较为频繁。
收稿日期:2018G01G08.作者简介:马红杰,男,2005年毕业于中国石油大学材料科学与工程专业,硕士,主要从事腐蚀监检测与防护工作,高级工程师.E m a i l :y j y _m h j@p e t r o c h i n a .c o m.c n .间戊二烯石油树脂装置的腐蚀原因分析马红杰1,张培新2,王相儒1(1.中国石油天然气股份有限公司独山子石化分公司,新疆独山子833699;2.新疆独山子天利实业总公司,新疆独山子833699)㊀㊀摘㊀要:某公司间戊二烯石油树脂装置开工运行以来,其常压塔顶(简称常顶)冷凝冷却系统各设备频繁发生严重的腐蚀减薄㊁穿孔泄漏.挂片实验结果表明:塔顶溶剂油具有明显的腐蚀性,而塔顶冷凝水却腐蚀轻微.装置的腐蚀介质主要来源于A l C l 3水解产生的盐酸溶液,其腐蚀机理为盐酸腐蚀,由于H C l 液滴被C 5溶剂油包裹,导致C 5溶剂油具有较强的腐蚀性,进而使常顶冷凝冷却系统各设备遭受严重腐蚀.通过注碱工艺防腐措施能有效减缓常顶C 5溶剂油对设备的腐蚀性,使金属的年腐蚀速率从0.029mm /a 减小到0.006mm /a.关键词:间戊二烯㊀石油树脂㊀腐蚀㊀分析㊀工艺防腐㊀盐酸d o i :10.3969/j.i s s n .1006-8805.2018.03.015㊀㊀某公司间戊二烯石油树脂装置2014年9月建成投产,生产能力为2万t /a ,采用国内生产技术.装置的操作弹性在60%~110%,操作时间为24h 连续运行,年运行8000h .装置采用无水A l Z l 3为催化剂,C 5为溶剂,单烯烃㊁间戊二烯为原料,经聚合反应㊁洗涤沉降㊁脱溶剂精制㊁造粒包装等工艺流程生产5种牌号的石油树脂产品ʌ1G2ɔ.装置开工运行以来,常顶冷凝冷却系统腐蚀问题频繁发生,如常压塔内填料鲍尔环腐蚀减薄断裂㊁常顶冷凝器管束腐蚀穿孔泄漏㊁常顶回流罐内布满蚀坑,常顶C 5溶剂油回流泵叶片腐蚀减薄损坏等.这些腐蚀问题严重影响了间戊二烯石油树脂装置的安全㊁稳定生产.通过调查石油树脂装置常顶各设备的腐蚀情况及规律,并采用挂片法对常顶物料C 5溶剂油及常顶回流罐的冷凝水进行了腐蚀性分析,同时分析注碱工艺防护措施对C 5溶剂油的腐蚀变化影响,希望为国内石油树脂装置的腐蚀分析及防护提供一些借鉴.㊀㊀对装置进行腐蚀检查发现:常压汽提塔内的蒙乃尔合金塔盘表面生成一层致密的绿色薄膜,局部塔盘均匀腐蚀减薄严重,塔内填料网减薄断裂,大部分蒙乃尔合金填料鲍尔环因腐蚀减薄严重而断裂,如图1所示;常顶冷凝器E G3301壳程管束腐蚀严重,换热管表面可见明显的腐蚀坑,且分布较为密集,腐蚀坑直径2~3mm ㊁深约1mm ,局部腐蚀坑几乎穿孔,如图2所示;常顶回流罐V G3300内壁有大量的圆形腐蚀坑,直径2~8mm ㊁深度1~3mm ,整体腐蚀较为严重,如图3所示;C 5溶剂油回流泵叶轮表面布满密集的1~2mm 的腐蚀坑,局部腐蚀坑已经连成片,形成较大的腐蚀凹槽,叶轮边缘因点状腐蚀坑较多导致腐蚀减薄或局部缺损,如图4所示.此外,泵出口管线大小头㊁弯头及直管段部位均发生过腐蚀泄漏,焊缝部位腐蚀尤为严重.图1㊀鲍尔环腐蚀形貌腐蚀与防护石油化工设备技术,2018,39(3) 64P e t r o GC h e m i c a l E q u i p m e n tT e c h n o l o g y图2㊀管束表面腐蚀形貌图3㊀回流罐内壁腐蚀形貌图4㊀C 5溶剂油泵腐蚀形貌㊀㊀从间戊二烯石油树脂装置的腐蚀检查情况来看,其腐蚀主要集中在常顶冷凝冷却系统,而常顶冷凝冷却系统的工艺物料为C 5溶剂油,由此可见,C 5溶剂油具有较强的腐蚀性,对常压塔构件和填料㊁常顶冷凝器㊁常顶回流罐及常顶回流泵均造成严重的腐蚀减薄,甚至穿孔泄漏.1㊀腐蚀检查与腐蚀机理间戊二烯石油树脂装置常顶冷凝冷却系统的工艺物料C 5溶剂油本身并没有腐蚀性,腐蚀介质来源于聚合反应㊁洗涤沉降过程中催化剂A l C l 3水解产生的盐酸溶液.其由于盐酸溶液中的H C l 液滴以油包水的形式存在于常顶C 5溶剂油中,即H C l 液滴被C 5溶剂油包裹,因此导致C 5溶剂油具有较强的腐蚀性ʌ3ɔ,其腐蚀机理为:阳极:F e -2e ңF e2+阴极:H ++2e ңH 2ʏ2㊀挂片实验2.1㊀实验方法对间戊二烯石油树脂装置进行宏观腐蚀检查,分析设备的腐蚀形态及规律.试验用试片为碳钢试片,先用无水乙醇擦洗试片,然后用电吹风将试片吹干,放入干燥器中进行干燥.干燥完毕对试片进行称重,并记录下每片试片的钢号.试片规格为72.4mmˑ11.5mm ˑ2mm ,表面积20mm 2.试片的成分见表1.表1㊀试片的化学成分w㊀㊀以间戊二烯石油树脂装置常顶C 5溶剂油及常顶回流罐的冷凝水为实验介质,采用挂片法进行腐蚀实验.实验分3组,第1组:在1号磨口瓶中装入溶剂油;第2组:在2号磨口瓶中装入溶剂油,少量多次加入5%的N a O H 溶液,并进行充分搅拌,搅拌后静置混合溶液,待油水分层后测定水溶液的p H 值,当p H 值为10.0时停止加入;第3组:在3号磨口瓶中装入冷凝水.每组实验介质中悬挂3片试片,试片在整个实验过程必须淹没在溶液里.实验时间为30d,实验温度为常温.实验完毕,取出每个磨口瓶中的试片,先用蒸馏水冲洗,再放入10%的硫酸溶液中加热清洗试片表面的腐蚀产物,然后用无水乙醇擦洗,最后用电吹风吹干,并用滤纸包裹好放入干燥器中,干燥完毕进行称重.试片的腐蚀速率按照式(1)计算.υc o r =1.12ˑ104ˑ(m 0-m t )/(S ˑt )(1)式中:υc o r试片的年腐蚀速率,mm /a ;m 0㊁m t 分别为试片腐蚀前后的质量,g;S 试片的表面积,c m 2;t 腐蚀时间,h .2.2㊀实验结果表2为每组试片的腐蚀速率及表面腐蚀形貌.由表2可知,第1组试验中的试片腐蚀速率最大,平均值为0.029mm /a ,第2组试验中的试片腐蚀速率次之,平均值为0.006mm /a ,第3组试验中的试片腐蚀速率最小,为0.000mm /a ,几乎没有腐蚀,而且试片的腐蚀速率与试片表面的56 ㊀第39卷第3期马红杰等.间戊二烯石油树脂装置的腐蚀原因分析腐蚀状况相一致.分析每组试片的腐蚀速率及表面腐蚀情况可知:塔顶溶剂油具有明显的腐蚀性,但是通过采用注碱(5%的N a O H水溶液)工艺防腐措施后,其腐蚀性大大减缓,试片腐蚀速率由未注碱时的0.029mm/a减小到注碱后的0.006mm/a,可见注碱工艺防腐措施可有效中和塔顶溶剂油中的酸性腐蚀介质,减缓其对设备的腐蚀;塔顶冷凝水的腐蚀性很轻微,几乎没有腐蚀,试片腐蚀速率为0.000mm/a,且试片表面光洁.表2㊀试片的腐蚀形貌及腐蚀速率3㊀工艺防腐蚀措施间戊二烯㊁单烯烃㊁C5溶剂等原料在催化剂A l C l3的作用下发生聚合反应,生成树脂混合液.树脂混合液经蒸汽加热后进入常压塔进行精馏分离,其中的气相C5溶剂㊁蒸汽及H C l等轻组分从塔顶流出,经塔顶馏出线进入常顶冷凝器冷却.随着温度逐渐降低,在常顶冷凝器壳程管束表面的某个露点部位蒸汽开始冷凝成水滴.气相的H C l对设备及管道几乎没有腐蚀性,但是变成液相或溶于水中将会形成腐蚀性很强的酸性溶液,对不锈钢设备会诱发应力腐蚀开裂,而对于碳钢设备则会加速均匀腐蚀速度ʌ4G5ɔ.由于H C l极易溶于水,露点初期形成的盐酸溶液浓度较大㊁腐蚀性强,很快就会导致该部位出现腐蚀坑,继而发展成为腐蚀穿孔.该部位(露点部位)的腐蚀称为露点腐蚀.随着常顶气相组分的温度继续降低,气相C5溶剂冷凝成C5溶剂油,蒸汽和H C l形成冷凝水(含H C l的水溶液)并被溶剂油包裹,对后续的常顶回流罐㊁常顶回流泵及管道将造成严重的腐蚀.为了终止聚合反应而加入的水使A l C l3催化剂水解,也会形成腐蚀性较强的盐酸.为了预防腐蚀介质对设备造成腐蚀,该装置从工艺设计上采取了在常顶馏出线上注氨的工艺防护措施,目的是中和常顶冷凝冷却系统中的盐酸腐蚀介质.由实验结果可知,常顶冷凝冷却系统注碱可有效减缓物料中盐酸腐蚀介质的腐蚀性,使腐蚀介质对金属的年腐蚀速率从0.029mm/a降低至0.006mm/a,防腐效果很好.但是从设备的腐蚀情况来看,工艺防腐措施并没有达到应有的效果.为了实现常顶注氨的工艺防腐效果,确保系统各设备免遭腐蚀,装置加强了常顶馏出线上注氨防腐工艺的精细化管理及工艺改造,同时开展了常顶系统的冷凝水腐蚀介质监测,并根据监测结果及时调整注氨工艺,确保工艺防护效果.装置运行一年多后,打开设备进行腐蚀情况检查,结果显示,设备腐蚀减缓,情况得到明显改善,说明常顶系统注氨工艺防腐效果较好.参考文献:[1]㊀高超,王兰兰,张龙.A l C l3/S i O2催化间戊二烯石油树脂的合成[J].合成树脂及塑料,2012,29(2):5G8.[2]㊀刘强.间戊二烯石油树脂生产简述及存在问题分析建议[J].中国化工贸易,2013,(11):276.[3]㊀李光,赵红.催化聚合C5石油树脂生产过程中设备管道腐蚀的分析和防治[J].化学工程师,2011,(3):52.[4]㊀A L Y O U S I FOM,N I S H I MU R A R.T h e s t r e s s c o rGr o s i o n c r a c k i n g b e h a v i o r o f a u s t e n i t i c s t a i n l e s s s t e e l si nb o i l i n g m a g n e s i u mc h l o r i d es o l u t i o n s[J].C o r r oGs i o nS c i e n c e,2007,49(7):3040G3051.[5]㊀Y AMAMO T O K,HO S O Y A K.C o r r o s i v i t y o f B r-a n dC l-o nd u p l e x s t a i n l e s s s t e e l[J].M a t e r i a l sS c iGe n c e a n dE n g i n e e r i n g A,1995,198(1):239G243.66 石㊀油㊀化㊀工㊀设㊀备㊀技㊀术2018年㊀。