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苯乙烯装置真空冷凝状态腐蚀原因分析及对策

发布时间:08-30  
1、?引言

苯乙烯装置真空冷凝系统主要指粗笨乙烯在精制过程中为分离苯、甲苯、乙苯而采用的抽真空系统,其凝液主要是含有少量有机物和水的混合物。



主要工艺流程是从粗苯乙烯分离罐V-2202?油相室P-2202A/S?泵出的粗苯乙烯,首先送至尾气/粗苯乙烯换热器E-2439?中,被尾气压缩机出口的热尾气加热,新鲜的精馏缓聚剂溶液(DNBP)和含有精馏缓聚剂的回收渣油被一起加入到苯/甲苯塔C-2601?之前的粗苯乙烯进料管线中。为了减少苯乙烯的聚合,苯/甲苯塔在真空工况下操作,以降低操作温度。真空设备J-2991?用来提供苯/甲苯塔的真空度。乙苯、苯乙烯和重组分作为苯/甲苯塔的塔底产物,送至低压乙苯回收塔C-2702?和高压乙苯回收塔C-2781。真空设备J-2992?用来提供低压乙苯塔的真空度。同时,在C-27815层塔盘处加注DNBP阻聚剂。低压和高压乙苯回收塔塔底物料合并后送至苯乙烯塔C-2803?作为进料,苯乙烯塔精馏得到苯乙烯产品,苯乙烯塔真空设备J-2933?为苯乙烯塔系统提供真空。全部的真空凝液进真空热井V-2933。热井中收集的液相由真空系统凝液泵21-P-2919A/S?返回到粗苯乙烯分离罐V-2202中分离水和烃类(1)。流程图如图1:




































图1:苯乙烯装置真空冷凝系统流程图



备注:1、所用DNBP阻聚剂为吉林九新生产;



2?为近两年来发生腐蚀泄漏部位



2?、?腐蚀情况



2.1腐蚀情况统计



苯乙烯装置2009年9月开工仅三个月后,2009年12月中旬C2803塔真空系统压力就出现频繁波动,原因是J-2993不凝气返程线出现漏点,系统负压被破坏,因漏点出现在法兰焊缝处,怀疑是施工质量问题,处理后系统平稳运行至2010年10月,该部位再次出现泄漏,测厚结果表明局部腐蚀减薄明显,10月中旬后,该部位附件的三通、弯头、直管段均出现不同程度的腐蚀减薄,表明J-2933输送的凝液具有明显的腐蚀性,2010年11月,对J-2993不凝气返程线进行了整体包焊,真空系统趋于稳定,截止2011年4月,苯乙烯真空冷凝系统泄漏如表1所示:



表1:苯乙烯真空冷凝系统泄漏情况统计表







腐蚀部位


时间


腐蚀状况及处理手段


备注




?

J-2933(抽真空设备)




?

2009.12




?

焊缝处泄漏,补焊




?

碳钢管线、不锈钢阀门






2010.10


整体减薄,局部泄漏




去C-2908单向阀及管线

?




?

2010.8




?

阀芯腐蚀穿,更换阀门




?

碳钢阀门






2010.10


管线腐蚀减薄明显,管线整体更换




P-2933(真空凝液回流泵)


2010.7/2010.11


泵整体更换


碳钢




2.2典型的腐蚀形貌



真空凝液泵P-2919泵壳腐蚀形貌,如图2所示:



图2:真空凝液泵P-2919泵壳腐蚀形貌



从图2可以看出,真空凝液泵内表面局部腐蚀严重。且蚀坑呈规律性分布,有冲刷腐蚀特征。但又不完全等同于泵的气蚀;气蚀(空泡腐蚀)通常看起来象一个边缘尖锐的点蚀,但也可能是在转动部件上有象圆凿子削除的外观。但是,损伤只能在局部的低压区发生(2)。典型的气蚀腐蚀形貌见图3,因此,真空凝液泵的腐蚀不是气蚀,而是酸性物质腐蚀加冲刷腐蚀的结果。



图3:典型的气蚀形貌图



3、?腐蚀原因分析



3.1?腐蚀分布情况。从工艺流程图上可以看出,苯乙烯装置真空冷凝系统的腐蚀主要集中在真空凝液回收罐V-2933的进、出口部位,尤其是气相变液相后。



3.2?腐蚀介质来源分析。V-2933的三股进料主要是苯乙烯精制过程中气相凝液,凝液主要是由少量有机物和水混合组成。分析凝液形成过程,及对凝液的pH进行监测表明,凝液明显呈弱酸性,且进行精制前C-2601塔顶的pH值高于V-2933的pH值,详细分析结果见图4。



图4:苯乙烯装置凝液pH分析结果



其中,系列1是V-2933凝液的pH值,系列2是精馏系统第一个精馏塔C-2601塔顶的凝液pH值。从图2可以看出,V-2933凝液pH值在3.3到4.5之间波动,呈明显酸性,C-2601顶凝液的pH值也在4.6到5.4之间波动,呈弱酸性。



另外,取V-2933水样进行挂片腐蚀试验,碳钢挂片最大腐蚀速率达0.053mm/a,说明凝液腐蚀性明显。挂片腐蚀数据见表2:



这说明腐蚀介质主要来源于三个精馏塔的塔顶气相。这其中,J-2933气相之前,系统进料只添加了2-仲丁基4,6-二硝基苯酚(DNBP),加上DNBP的生产过程决定了DNBP会不可避免地会含有酸性物质(稀硝酸和稀硫酸);另外,查阅DNBP供货技术协议,吉林九新生产的DNBP含游离酸,且70%DNBP时的pH值:3.5~4.8,因此,可以推断,苯乙烯装置所用DNBP呈酸性,经塔精馏后,酸蒸汽随气相有机物一齐从塔顶馏出,在抽真空设备J-2933处,酸蒸汽会于酸露点凝结成酸,露点处酸难度很高,腐蚀性很强,凝液先对其附近的J-2933设备造成露点腐蚀,凝液积聚后,对凝液罐和输送设备造成均匀腐蚀。



4、结束语



1)苯乙烯真空冷凝系统的腐蚀主要是凝液相变处的露点腐蚀和酸引起的均匀腐蚀;



2)腐蚀介质主要是DNBP带来的无机酸(硝酸和硫酸),可能是DNBP产品酸值超标引起。



4.1?对策及建议



1?)严格控制DNBP进厂指标,尤其是总酸值,要严格控制在0.02%以下;



2?)适当降低加注DNBP的浓度(增加注水),保证加注量在底限运行,减少酸性物质的引入;



3)?对易腐蚀管线和阀门进行材质升级。

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