对抽提汽提塔腐蚀的分析及处理

郭鸿飞(福建福海创石油化工有限公司，福建 漳州 363000)

0 引言

抽提汽提塔作用是对抽提富溶剂中的轻质非芳烃进行汽提，为抽提塔提供轻质非芳作为返洗液，置换抽提塔塔顶抽余油产品中的重质非芳，同时也能降低抽出油产品中的非芳含量。其运行情况对抽提装置抽出油和抽余油产品质量起到关键作用。目前由于抽提装置长期保持高负荷运行，导致环丁砜劣化加速循环溶剂品质下降，抽提系统溶剂pH值持续下降，设备腐蚀严重。

1 腐蚀现状

抽提溶剂系统设备腐蚀泄漏频率较高，严重的腐蚀问题已经影响到装置的正常运行。芳烃抽提装置因设备腐蚀泄露问题分别被迫于2013年8月和2014年11月进行停工抢修，累计抢修时长170 h，对装置效益产生较大影响。抽提汽提塔腐蚀情况尤为严重，2014年11月塔壁出现腐蚀穿孔，装置紧急停工消缺，对汽提塔泄漏点进行贴板补焊。近两年来抽提汽提塔及其配套设备腐蚀泄漏问题汇总如表1所示。

表1 2014年至2016年汽提塔腐蚀统计

在2015年大检修中对汽提塔东侧泄漏点半圆柱面变径上端筋板，至直段下端筋板位置进行超声波检测，测厚工艺简图如图1所示。

图1 测厚工艺简图

通过测厚发现塔器变径部位东侧及周边区域减薄较为严重，已经无法满足生产要求，检修期间对汽提塔塔壁减薄部位割除，重新焊接钢板约6 m2，并更换下部4层塔盘及相应浮阀[1]。

2 腐蚀原因分析

2.1 局部过热加速环丁砜分解

环丁砜又名二氧化四氢噻吩，分子式C4H8O2S，熔点26 ℃，沸点287 ℃，是一种溶解性极强、选择性好的溶剂。环丁砜溶剂热稳定性较好，正常状态下有缓慢分解现象，当温度超过220 ℃时，会加速器分解产生SO2和聚二丁烯，如图2[2]所示。

图2 环丁砜分解SO2的释放量与温度关系

当系统中存在溶解氧时，SO2氧化生成SO3，其反应式可以表示如下：

硫酸与铁基金属直接发生化学腐蚀，其反应式可以表示如下：

由于汽提塔热阱隔板破损造成热阱无法积液，塔底换热器短时间干烧，局部温度过高，加速环丁砜在再沸器周围热分解，产生的酸性物质在热井聚集。造成汽提塔热井及底部塔盘腐蚀情况尤为突出[2]。在检修时， 发现汽提塔内部腐蚀情况严重，其中塔体及大部分塔盘存在均匀腐蚀，塔顶封头及筒体有轻微锈蚀，靠近再沸器处塔盘腐蚀严重，靠近再沸器处个别塔盘浮阀全部脱落，塔盘破损严重，整个汽提塔从上到下约有300个浮阀脱落，大部分集中在塔底4层塔盘。

2.2 循环溶剂品质不佳

抽提装置设计负荷32.5 t/h，2011年大检修对其进行扩能改造，目前运行负荷为42 t/h。原过滤器由于设计直径较小，已不能满足目前高负荷工况，在投用1 h内就会堵塞，过滤器副线长期无法关闭，无法起到过滤作用，溶剂降解产生的胶质和颗粒物在系统内聚集，造成溶剂品质下降。装置运行过程中多次出现进料管线弯头处腐蚀泄露情况，停工检修中发现汽提塔底部变径处腐蚀减薄明显，底部塔盘由于汽相负荷高，冲刷腐蚀明显，如图3所示。严重的冲刷腐蚀与介质杂质含量高、流速高有关，在塔底热井处由于气象介质流速大，导致生成的腐蚀产物(Fe2O3、FeS和FeSO4)附着不牢固，从而加剧腐蚀速度。

图3 回收塔底部塔盘腐蚀情况

2.3 氧对环丁砜劣化的影响

环丁砜在无氧且操作温度不大220 ℃的工况下，分解速度很慢，产生的酸性物质对设备腐蚀较小；在有氧存在的情况下，环丁砜会缓慢氧化逆向降解生成SO2、H2S和强腐蚀性聚合物。芳烃抽提装置在运行过程中，系统内循环溶剂在过热工况下会发生热分解，形成了挥发性酸及聚合物，同时氧气条件会加速环丁砜分解，从而导致设备腐蚀加剧[3]。

3 解决办法

3.1 控制溶剂系统氧含量

根据溶剂使用要求严格控制系统中的氧含量应小于1 μg/g。对于经常开关的阀门要定期检查是否有泄漏；保证法兰、阀门、仪表接头密封良好，尤其是保证负压操作系统的密封性，避免空气进入负压系统，造成系统内氧含量上升；完善油品罐区、中间原料油罐区的氮封设施，避免空气进入。

3.2 严格工艺参数要求

抽提回收塔采用负压(-35～-55 kPa)操作以降低介质沸点，控制溶剂系统蒸汽热源的温度，尽量维持操作温度稳定，避免与环丁砜溶剂换热的蒸汽温度超过220 ℃；控制回收塔、汽提塔底温不大于164 ℃，保证回收塔、汽提塔的温度不超过175 ℃，降低环丁砜分解速率。

3.3 控制溶剂系统pH值

环丁砜溶剂在运行过程中分解产生SO2、磺酸等酸性降解物，随着生产的进行，环丁砜分解产生的酸性物质会在抽提系统内不断积累，造成系统pH值下降，低于控制指标。我们通过向汽提塔顶回流罐内添加单乙醇胺来中和环丁砜溶剂氧化分解生成的酸性物质。一般情况下，环丁砜溶剂循环系统的pH值控制在5.5～7.5，水循环系统的pH值控制在7.0～9.0。单乙醇胺的添加量应根据系统PH值的高低来决定。正常情况下，单乙醇胺加入量越少越好，因为环丁砜降解过程是一个动态平衡，单乙醇添加量太大，反而会促进环丁砜降解。

3.4 其他建议

(1)对原溶剂过滤器进行改型，增上溶剂专用多级过滤系统，来改善环丁砜的质量。将一部分环丁砜溶剂(根据溶剂情况，确定溶剂量的大小)经贫溶剂泵送入溶剂专用过滤器，除去溶剂中的杂质及大部分胶质，在通过下一级过滤器对剩余较小杂质及未完全过滤的胶质进行精过滤，最后对环丁砜进行吸附脱色处理，经过环丁砜溶剂再生塔除去循环溶剂中的有机酸、有机盐等物质，实现溶剂的净化和再生。

(2)采用离子交换法将劣化环丁砜再生技术[4]，增加溶剂再生能力，改善溶剂品质。在抽提装置贫溶剂泵最小回流线上增加一根支路，抽出一股循环溶剂进行在线再生，再生后的溶剂返回值抽提装置回收塔重新进行溶剂循环，已实现持续改善循环溶剂品质的目的。

4 结语

抽提装置环丁砜的降解对设备产生的腐蚀虽然不可避免，但是通过分析其腐蚀机理，确定腐蚀原因。并采取相应措施：工艺上严格控制操作参数、采用新的溶剂再生技术、对过滤器进行改型等方法，能够减缓其降解速度，提升溶剂品质，减轻溶剂降解产物对设备的腐蚀。