低温硫酸法烷基化装置设备防腐对策
硫酸烷基化工艺腐蚀分析及应对措施研究

硫酸烷基化工艺腐蚀分析及应对措施研究
硫酸烷基化工艺是一种重要的化工生产方法,但同时也存在着一些腐蚀问题。
本文将分析硫酸烷基化工艺中可能存在的腐蚀问题,并提出相应的解决措施。
硫酸烷基化工艺涉及到硫酸的使用,硫酸具有很强的腐蚀性。
在生产过程中,硫酸可能会与设备和管道内壁接触,导致设备和管道的腐蚀。
硫酸还可能与其他金属离子或化合物形成酸性环境,加速设备和管道的腐蚀。
针对硫酸的腐蚀问题,可以采取以下应对措施:
1. 选择耐腐蚀材料:在设计和选择设备和管道时,应优先选择耐腐蚀材料,例如高合金钢,不锈钢等。
这些材料具有较强的抗硫酸腐蚀能力,可以有效延长设备和管道的使用寿命。
2. 强化涂层保护:在设备和管道内壁涂覆一层耐腐蚀的涂层,可以防止硫酸直接接触设备和管道的金属表面,减少腐蚀的发生。
常用的涂层材料包括聚氨酯涂层、环氧涂层等。
3. 控制工艺条件:在硫酸烷基化工艺中,通过控制工艺条件,如温度、压力和流速等参数,可以减少硫酸对设备和管道的腐蚀。
降低硫酸的浓度和温度,减少腐蚀的程度。
4. 定期维护和检修:对设备和管道进行定期的维护和检修,及时清除设备和管道内的污垢和腐蚀产物,可以减少腐蚀的发生。
定期检查设备和管道的腐蚀情况,及时更换受损的部件,保证设备和管道的正常运行。
针对硫酸烷基化工艺中的腐蚀问题,可以通过选择耐腐蚀材料、强化涂层保护、控制工艺条件和定期维护和检修等措施来解决。
这些措施可以有效降低腐蚀的发生,延长设备和管道的使用寿命,保障硫酸烷基化工艺的安全生产。
硫酸烷基化工艺腐蚀分析及应对措施研究

硫酸烷基化工艺腐蚀分析及应对措施研究
硫酸烷基化工艺是一种重要的有机合成工艺,广泛应用于合成烷基酸、烷基磺酸盐、烷基苯、烷基醚等有机化合物。
在硫酸烷基化过程中,腐蚀问题一直是一个困扰工艺安全和设备寿命的难题。
本文将从腐蚀分析与应对措施两个方面进行研究。
进行腐蚀分析是理解和解决腐蚀问题的关键。
硫酸烷基化过程中常使用的材料有不锈钢、碳钢、玻璃钢等。
这些材料在硫酸烷基化过程中都可能受到腐蚀的影响。
常见的腐蚀形式有酸蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀等。
酸蚀是硫酸烷基化过程中最常见的腐蚀形式之一。
硫酸可以与金属表面形成一层氧化膜,但在酸性条件下,硫酸可以侵蚀金属表面,导致金属损失、设备破损甚至泄漏。
缝隙腐蚀是指在金属板与密封垫之间形成的缝隙处,硫酸能够渗入缝隙中,引起金属表面的腐蚀破坏。
应力腐蚀是指金属在应力作用下发生腐蚀,导致金属的破裂。
由于硫酸的强腐蚀性,上述腐蚀形式在硫酸烷基化过程中可能同时存在。
在腐蚀问题出现之后,应采取相应的应对措施来解决问题。
选择耐腐蚀的材料是最基本的应对措施。
如使用耐酸不锈钢或陶瓷材料制造设备,可以有效防止腐蚀。
对设备进行防腐处理也是一种有效的手段。
如对设备表面进行涂层处理,形成一层保护膜来抵御硫酸的腐蚀。
定期进行设备维护和检修也是重要的措施。
及时发现设备表面的腐蚀问题,采取修复措施,可以延长设备的使用寿命。
硫酸烷基化工艺中的材料腐蚀问题是一个需要引起重视的难题。
通过腐蚀分析、选择耐腐蚀材料、设备防腐、定期维护等措施可以有效应对这一问题,保障工艺安全和设备寿命。
烷基化装置硫酸腐蚀与措施

64天恒石化烷基化装置2014年4月投产,本工艺采用美国LUMMUS低温硫酸法技术,装置设计处理能力为24.2万吨/年,装置设计开工时间为8000小时。
装置的设备主要用碳钢制造,硫酸管线主要使用衬四氟管和904L不锈钢;一般硫酸的部位采用6mm腐蚀余量,分馏段塔器可以采用3mm腐蚀余量,碳钢设备在低温下碳钢能够耐受浓酸侵蚀。
一、硫酸接触的碳钢焊接施工反应器设备焊缝要焊接后热处理,防止焊缝和焊接热影响区优先发生腐蚀。
焊接的根部焊道常用气体保护钨极电弧焊(GTAW)来实现优质焊缝,从而使焊缝的焊渣很少,渗透进入管线的焊缝熔敷物也很有限,消除增加腐蚀速率的湍流。
自动保护金属极电弧焊(SMAW)会熔透而造成湍流,从而加快腐蚀,所以不推荐采用。
冷作金属(通常是弯头)常要消除应力。
管道的厚度的过渡部位要开坡口。
二、硫酸管线的材质使用在高浓度硫酸中,碳钢因为有层硫酸亚铁而具有防腐性能,但是流速太高或有湍流破坏了这层保护膜,腐蚀会非常严重。
因此将含有大量硫酸的流体流速限制在0.6~0.9m/s阀门、磁内部构件,注入喷嘴和混合喷嘴采用特殊20合金或904L不锈钢。
碱水洗段混合器注入点上游和下游的管线选择316L材质,管线如使用衬四氟管线需要注意温度,进行酸碱中和放热容易损坏内衬。
材质选择:在浓硫酸和废硫酸使用环境中的阀门、泵和常用20合金铸造或四氟泵。
聚四烯乙烯(PTFE)用在垫片、泵和阀门盘根、混合喷嘴上。
分馏系统腐蚀严重分别处在分馏段,如反应器流出物管线、空冷器和重沸器,脱异丁烷塔(DIB)顶部部,需要3年大检修内部检查。
三、温度、流速与腐蚀速率有直接的关系温度升高、流速加快腐蚀的速率明显上升,碳钢管的流速限制在0.6~0.9m/s。
即是在流速低的情况下,下列部位存烷基化装置硫酸腐蚀与措施唐辉泉 钦州天恒石化有限公司【摘 要】2019年6月21日16时22分许,美国费城能源公司(Philadelphia Energy Solutions Refining Complex)的Girard Point 炼油厂发生爆炸。
硫酸烷基化工艺腐蚀分析及应对措施研究

硫酸烷基化工艺腐蚀分析及应对措施研究硫酸烷基化工艺是工业生产中常见的一种化工生产工艺,其在石化、化肥、农药等行业有着广泛的应用。
在硫酸烷基化过程中,常常会遇到腐蚀问题,腐蚀严重影响了设备的使用寿命和生产效率。
对硫酸烷基化工艺腐蚀分析及应对措施的研究具有重要意义。
一、硫酸烷基化工艺腐蚀分析1. 腐蚀原因分析在硫酸烷基化工艺中,腐蚀主要是由于以下几个原因引起的:(1)介质腐蚀:硫酸烷基化反应中使用的介质中含有大量的硫酸、酸性离子等腐蚀性物质,这些物质可能对设备材料产生腐蚀作用。
(2)温度腐蚀:硫酸烷基化反应需要在一定的温度下进行,高温环境会加剧设备的腐蚀情况。
(1)表面腐蚀:设备表面出现腐蚀斑点、锈蚀等现象。
(2)局部腐蚀:设备的某些局部受到腐蚀,出现孔洞、腐蚀凹陷等情况。
(3)材料疲劳:长期腐蚀会导致设备材料疲劳、脆化,降低了设备的使用寿命。
针对硫酸烷基化工艺中的腐蚀问题,需要进行腐蚀评价分析,根据设备材料、反应条件等因素进行腐蚀风险评估,确定腐蚀程度和影响范围,为后续的防腐措施提供重要依据。
1. 材料选择在硫酸烷基化工艺中需要选择耐酸性能好的材料,如不锈钢、镍基合金、耐酸塑料等,以提高设备的耐腐蚀性能。
2. 表面处理对设备进行表面处理,如镀锌、喷涂耐酸涂料等,提高设备表面的抗腐蚀能力。
3. 设备设计在设备设计过程中,考虑对腐蚀性介质的隔离,减少介质对设备的腐蚀作用。
4. 防腐涂层5. 监测与维护定期对设备进行腐蚀情况的监测和维护,发现问题及时进行修复和更换,延长设备的使用寿命。
6. 新技术应用引进新技术,如防腐蚀合金材料、防腐蚀涂料等,提高设备的耐腐蚀性能。
三、结语硫酸烷基化工艺腐蚀问题是工业生产中常见的难题,为了保证生产设备的安全运行和生产效率的提高,必须加强对硫酸烷基化工艺腐蚀分析及应对措施的研究。
针对硫酸烷基化工艺中的腐蚀问题,必须做好材料选择、设备设计、防腐涂层等工作,同时加强对设备腐蚀情况的监测和维护,引进新技术应用,从源头上预防腐蚀问题的发生。
硫酸法烷基化装置腐蚀机理与防腐对策研究

硫酸法烷基化装置腐蚀机理与防腐对策研究摘要硫酸法烷基化装置腐蚀问题是困扰装置长周期安全稳定运行的重要因素。
本文从硫酸腐蚀出发,研究硫酸腐蚀机理、碳钢在硫酸条件下腐蚀曲线等方面,结合装置现场腐蚀及防腐情况,对现场重点腐蚀部位及腐蚀原因进行分析,提出防腐措施并对部分已实施防腐措施进行评估论述,提出系统的防腐措施建议。
关键词硫酸;烷基化;腐蚀机理;防腐中图分类号TE986文献标识码 A烷基化油由于其具有高辛烷值,不含硫、氮、芳烃或烯烃等优点,是一种环保、清洁的组分汽油。
硫酸法烷基化装置是目前较成熟的生产工艺,在硫酸法烷基化装置中,烯烃和异丁烷在浓硫酸催化下生成烷基化油,但其硫酸腐蚀问题一直是困扰装置长周期安全稳定运行的制约条件。
某石化硫酸法烷基化装置自2013年10月检修投产后,装置始终面临着硫酸系统腐蚀问题。
因此,研究硫酸法烷基化酸系统的腐蚀机理,找出相应防腐策略是一项急需解决的问题。
1硫酸的理化特性及腐蚀机理1.1 硫酸的主要理化性质及腐蚀特点纯硫酸是一种无色油状液体,密度1.84g/ml,结晶温度为10.36℃,能与水任意比互溶,形成不同浓度的硫酸溶液,而不同浓度的硫酸表现不同特性。
浓硫酸同时具备酸性、强氧化性、吸水性等特性;稀硫酸主要表现为其酸性,能与多数金属与金属氧化物发生反应。
硫酸腐蚀环境几乎包含所有位置,在大部分环境中硫酸起腐蚀主导作用,也有部分环境中硫酸起加剧腐蚀作用。
硫酸的腐蚀伴随着温度、浓度的变化呈现出不同的性质,不同杂质的组分与含量对腐蚀的影响也有所不同。
1.2 影响硫酸腐蚀的主要因素影响硫酸腐蚀速率的主要因素包括硫酸的浓度、温度与杂质的含量,与其他酸腐蚀不同的是,流速对于腐蚀速率也有很大的影响[1]。
1.2.1 硫酸浓度对腐蚀的影响稀硫酸中有大量H+,大多数工业金属或合成金属在H+环境中发生化学腐蚀与电化学腐蚀,表面迅速被均匀的溶解并生成相应金属离子与H2。
稀硫酸腐蚀表现仅为其酸性,而浓硫酸不仅仅具有酸性特征,同时还具有强氧化性特征,对于金属腐蚀表现出不同的特性。
硫酸法烷基化装置腐蚀及防护分析

硫酸法烷基化装置腐蚀及防护分析辽宁抚顺 113006摘要:随着世界经济的快速发展,石油化工行业在国民经济中的地位越来越重要,而烷基化作为一种重要的石油化工催化反应,是石油化工行业中一项重要技术。
目前,我国已成为世界上最大的烷基化原料国。
随着我国对环境保护要求的提高以及相关法律法规的颁布实施,对烷基化装置的环保要求越来越高。
中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司(以下简称“胜利油田分公司”)位于山东省东营市,是一家以勘探、开发为主,集石油开采、炼制、化工、石化工程建设与施工和石油工程服务为一体的大型石油化工企业。
公司现有原油加工能力660万t/a,其中加工各类原油4000万t/a左右,主要产品有汽油、柴油、液化气、石脑油等。
胜利油田分公司烷基化装置自建成投产以来,在设计和生产过程中经历了原料路线和工艺路线的调整,不断优化工艺技术和设备设施,保证了装置运行平稳和长周期运行。
但随着烷基化装置运行时间的延长以及生产过程中各种腐蚀因素的影响,烷基化装置在生产过程中出现了较为严重的腐蚀问题,尤其是酸性气体腐蚀问题。
因此,深入研究硫酸法烷基化装置腐蚀机理及特点并提出针对性解决措施对于保障烷基化装置长周期稳定运行具有重要意义。
关键词:硫酸法烷基化装置;腐蚀;原因分析;治理措施硫酸法烷基化技术具有原料适应性强、流程简单、投资少等优点,在国内的应用也越来越广泛。
硫酸法烷基化装置的腐蚀问题是影响烷基化工艺正常运行和装置长周期运行的重要因素,通过对硫酸法烷基化装置腐蚀部位进行分析,提出了在设备材质升级、优化操作条件、控制工艺参数和加强管理等方面的防腐措施,以保证硫酸法烷基化装置的安全稳定运行。
随着人们对环境保护的日益重视,硫酸法烷基化技术得到了广泛应用。
但是由于硫酸具有腐蚀性,在设备和管道材料的选择上要注意以下问题:(1)在设备材质升级时,尽量使用耐腐蚀材料;(2)在操作条件上要注意控制好原料、催化剂和尾气中的酸性气体对设备和管道的影响;(3)在保证原料和催化剂纯度的同时,减少尾气中酸性气体对设备和管道的腐蚀。
硫酸烷基化工艺腐蚀分析及应对措施研究

硫酸烷基化工艺腐蚀分析及应对措施研究硫酸烷基化是一种重要的化工生产工艺,但也存在一定的腐蚀问题。
本文就硫酸烷基化工艺的腐蚀问题进行分析,并提出相应的应对措施。
1. 腐蚀症状硫酸烷基化过程中,腐蚀主要表现为设备内部的腐蚀和管道的腐蚀。
设备内部的腐蚀主要表现为反应釜内壁和底部的腐蚀,而管道的腐蚀则表现为管道内壁的腐蚀和管道连接处的腐蚀。
腐蚀症状主要包括:(1)设备内壁和底部出现磨损、毛刺和凸起。
(2)管道内壁出现腐蚀坑和凹陷,管道连接处出现漏气现象。
(3)设备和管道表面出现斑点、腐蚀颜色不同等。
2. 腐蚀原因硫酸烷基化过程中,腐蚀主要是由于以下原因所引起的:(1)化学腐蚀:硫酸极具腐蚀性,因此在硫酸烷基化过程中难免产生化学腐蚀。
(2)机械磨损:在反应釜内部,由于反应物之间的剧烈反应以及搅拌器的搅拌作用,会导致设备内部的机械磨损,从而产生腐蚀。
(3)温度和压力:硫酸烷基化需要在高温高压下进行,高温和高压会使设备产生应力变形,从而大大降低了设备的抗腐蚀能力。
3. 应对措施为了解决硫酸烷基化过程中的腐蚀问题,需要采取相应的应对措施,包括:(1)选择合适的材料:在原材料的选择上,应尽量选用耐腐蚀的材料。
例如,采用不锈钢、玻璃钢等材料制造设备和管道,这些材料可以有效提高设备和管道的耐腐蚀性能。
(2)合理的维护保养:对设备和管道进行定期的维护保养,使用防腐材料进行修补和涂层处理,有效延长设备和管道的使用寿命。
同时,应注意设备和管道的清洗,避免在清洗过程中对设备和管道造成二次损伤。
综上所述,硫酸烷基化工艺腐蚀问题的解决需要采取一系列的应对措施,包括选择合适的材料、合理的维护保养和严格控制温度和压力等。
通过这些措施,可以有效保护设备和管道,延长设备和管道的使用寿命。
硫酸烷基化工艺腐蚀分析及应对措施研究

硫酸烷基化工艺腐蚀分析及应对措施研究硫酸烷基化工艺是一种在精细化学品生产中广泛使用的化学反应过程,但随着工艺的推广应用,其腐蚀问题日益显著。
针对硫酸烷基化工艺的腐蚀问题,本文进行了相关分析并提出了相应的应对措施。
硫酸烷基化反应过程中存在着许多影响腐蚀的因素,如进料质量、反应温度、反应物浓度、气体流量、反应容器材质等。
其中,温度是影响腐蚀的最主要因素。
反应温度高于170℃时,硫酸烷基化反应会产生大量的硫酸酰烷基,硫酸酰烷基能形成极具腐蚀性的硫酸。
此外,硫酸烷基化反应中的反应物也会影响腐蚀性。
含有醇类反应物的硫酸烷基化反应会产生较高浓度的氯化氢,而氯化氢对不锈钢等材质很容易产生腐蚀作用。
此外,不同反应物的比例也会对腐蚀性产生影响,比如甲苯与氯化硫酸反应的比例过高,会使腐蚀速度加快。
针对硫酸烷基化工艺的腐蚀问题,我们可以从以下方面采取应对措施:1、选择合适材质在硫酸烷基化反应中,由于反应物的不同组合会导致生成的化学物质不同,其对材质的腐蚀程度也不同。
因此,在选择精细化学品生产中的反应容器时,应根据化学反应类型与条件来选用适应性良好的材质,如碳钢、316L不锈钢、锆合金等。
2、控制反应温度反应温度是影响硫酸烷基化反应腐蚀的最主要因素。
降低反应温度可以减少产生的硫酸酰烷基浓度,进而减缓腐蚀的速度。
因此,在生产过程中应控制反应温度在170℃以下。
同时,将硫酸酰烷基排放到处理设备中,在排放前进行稀释也可以减轻腐蚀问题。
3、加入缓蚀剂在反应中加入适当的缓蚀剂,能起到减缓、抑制腐蚀的作用。
常用的缓蚀剂有咪唑类缓蚀剂和卡宾类缓蚀剂等。
4、加强清洗与维护及时清洗反应容器、保养设备,以及设立检测系统进行监测,都能帮助尽早发现、处理反应容器内壁存在的腐蚀问题。
此外,设立防腐涂层也是一种有效的预防措施。
5、规范生产操作生产操作的规范化,能最大程度地避免人为因素引发的安全事故。
在硫酸烷基化反应中,要求合格的操作技术员、表明化学物质的标识、采用个人防护措施等,也有助于减少潜在风险。
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低温硫酸法烷基化装置设备防腐对策摘要:本文结合装置实际设计和生产,针对低温硫酸法烷基化工艺进行了介绍,根据工艺中所产生的硫酸腐蚀、碱腐蚀、硫腐蚀、垢下腐蚀、保温层下腐蚀进行了原因分析,并根据腐蚀原因和腐蚀机理制定相对应的设备选型策略及工艺防腐措施。
关键词:低温法硫酸烷基化、硫酸腐蚀、碱腐蚀、硫腐蚀、保温层下腐蚀乌鲁木齐石化公司炼油厂烷基化装置是由烷基化单元与废酸再生单元两部分构成的联合装置,由中国石油工程建设有限公司华东设计分公司设计。
烷基化单元采用鲁姆斯公司的 CDAlky 低温硫酸法烷基化技术。
主要是以MTBE装置提供的未反应碳四馏分、加氢裂化液化气、轻烃分离液化气为原料,主要利用液化气中的碳四烯烃和异丁烷,在浓硫酸催化剂的作用下,烯烃与异丁烷反应,生成烷基化油。
烷基化油的特点是辛烷值高,调和性能好,蒸汽压低,有理想的挥发性和燃烧性能,是理想的高辛烷值调和组分,其不含烯烃和芳烃,是清洁燃料。
1 低温硫酸法烷基化工艺介绍烷基化装置是以MTBE装置提供的未反应碳四馏分、加氢裂化液化气、轻烃分离液化气为原料,主要利用液化气中的碳四烯烃和异丁烷,在浓硫酸(98%浓度的硫酸)催化剂的作用下,烯烃与异丁烷反应,生成烷基化油;副产正丁烷和丙烷。
装置主要由原料聚结脱水、烷基化反应、产物聚结分离、压缩制冷、脱丙烷塔、烷基化产品分馏和含酸尾气洗涤等几部分组成。
其中反应部分主要是在催化剂的作用下,异丁烷和丁烯反应生成烷基化油,制冷部分是在压缩机的作用下,利用反应产物中大量的异丁烷减压汽化吸收热量,维持反应在低温液相下进行,同时为反应系统提供足够的循环冷剂,保证低温进料和反应器的分子比;流出物经过聚结器将反应生成的烷基化油与酸分离,脱酸后的烷基化油经过脱异丁烷塔、脱正丁烷塔和再蒸馏塔分离出异丁烷、正丁烷和最终产物异辛烷的过程。
2 低温硫酸法烷基化装置产生腐蚀的原因分析根据上面的烷基化工艺介绍,可以看出,硫酸法烷基化装置的腐蚀形态会非常复杂,存在多种样式,被腐蚀风险较大的设备较多,主要表现在酸腐蚀、亚硫酸腐蚀、碱应力腐蚀、氢腐蚀、硫腐蚀、垢下腐蚀、冲刷腐蚀、露点腐蚀以及保温层下腐蚀等。
产生腐蚀的主要原因有:2.1介质本身的化学腐蚀由于烷基化装置采用浓硫酸作为催化剂,而物料中的硫酸、氢氧化钠、氢离子等都具有强腐蚀性,在一定温度和浓度下对设备、管道腐蚀非常快。
同时氢也会对设备钢材腐蚀形成“氢脆”现象。
在生产过程化学处理中还会产生硫化氢、二氧化硫等硫化物,硫化氢是酸性气体对设备具有一定的腐蚀作用,另外,二氧化硫和硫化氢遇水会生成亚硫酸和氢硫酸,该两类物质均具有强腐蚀性。
2.2人为操作失误造成的腐蚀烷基化反应器温度偏高以及工艺介质含有微量水,温度和流速未按照原始设计操作,导致因温度、浓度、水含量等超标,都是导致腐蚀加剧的主要原因。
同时,酸烃比是很重要的控制指标,如果控制不好,比如酸烃比太小,酸为分散相,烃为连续相,则形成“油包酸”,那么酸很容易被烃带走,形成跑酸现象,也会很容易腐蚀管道及设备。
2.3烷基化装置易腐蚀部位(1)反应器进料管线。
介质环境存在微量酸,在混合降温后会有溶解水析出,导致酸腐蚀;三通部位扩径处流速、压力突变的原因也会造成一定的冲刷腐蚀。
(2)P-1001/ABC、P-1002/AB、P-1003/AB、P-1004/AB,P-7001/AB、P-7002、P-6002、P-6003等涉酸机泵本体及转子、密封等容易被腐蚀。
(3)P-1003/AB,及P-1004/AB进出口管线,介质中含有微量酸。
(4)碱洗系统。
除与碱液冲蚀有关外,同时也存在酸的交替叠加腐蚀。
(5)所有含酸管线。
流速、温度是主要影响因素。
(6)分馏系统中塔顶系统,硫腐蚀造成塔进料换热器、塔顶冷凝器、冷剂冷却器等设备及管线泄漏。
(7)分馏塔重沸器,酸脂容易在重沸器内结垢,造成垢下腐蚀。
(8)涉酸的阀门泄漏。
酸管线的阀门是由于阀门限量导致出现高流速、高温从而加速腐蚀,而反应器、沉降器、酸包阀门内漏与酸腐蚀、脂类沉淀有关。
3 腐蚀机理分析及应对措施3.1 硫酸腐蚀3.1.1 腐蚀分析硫酸腐蚀机理:硫酸对金属的腐蚀主要表现为腐蚀环境中金属失去电子而被溶解。
硫酸中含有大量H+离子,对金属材料阴极有很强的去极化作用,可以迅速溶解金属成分,硫酸对钢制管道的腐蚀反应: Fe + H2SO4 — FeSO4 + H2而硫酸对碳钢的腐蚀也会随着温度和流速变化而不一样:表1不同条件下硫酸对碳钢的腐蚀速率我装置烷基化所用硫酸浓度主要有两种,分别是98%浓度的新酸和90-93%的循环酸,从表1中可以看出,硫酸对碳钢的腐蚀速率随温度升高而提高,且是翻倍的提高。
同时,随着硫酸浓度提高,对碳钢的腐蚀速率反而有所降低。
这是由于浓硫酸与碳钢反应生成致密的氧化型保护膜,从而抑制了硫酸对碳钢腐蚀。
此外,介质流动速度对腐蚀速率影响较大,这是由于随着流动速度提高,硫酸与碳钢反应生成的氧化型保护膜被冲刷破坏而失去保护作用,硫酸重新腐蚀新鲜金属从而加剧了碳钢腐蚀。
温度与流速与腐蚀速率有直接的关系:温度升高,流速加快腐蚀的速率明显上升,碳钢管的流速限制在0.6~0.9m/s。
20合金钢的流速限制在(3.2m/s)即是在流速低的情况下,有些部位存在冲蚀问题,如混合三通、节流阀、限流孔板、止回阀、混合器。
硫酸的浓度低于88%能够发生酸失控的现象,此时会发生异辛烷合成以外的反应,聚合作用生成大量可溶于酸的物质,这样的反应明显增加了酸稀释剂,还会生成酯类,加速腐蚀的速率。
伴随着硫酸腐蚀的一个特殊问题叫做氢致沟状腐蚀。
在管子和储罐里,硫酸停滞或缓慢流动的部位发生,氢致沟状腐蚀属于局部加速腐蚀,在混合相管道、容器的人孔,特别是酸储槽某些类型的接管上方,能够发生这样的氢致沟状腐蚀。
硫酸腐蚀产生的氢气会沿着容器壁、罐壁、管壁上升,并除去钢材表面硫酸亚铁保护膜,留下许多平行的腐蚀沟槽。
3.1.2 针对硫酸腐蚀的设备选型选材(1)由于管道上工艺阀门结构相对复杂,容易形成湍流,所以烷基化装置中含酸管道及阀门都采用 Alloy 20合金(专门用于耐硫酸腐蚀环境的合金钢)。
此外,由于调节阀多为缩径结构,调节阀组下游管道内的介质流动状态及流速往往发生了改变,使介质更容易腐蚀管道,所以对调节阀组下游管道应设置适当长度的直管段,直管段长度一般不小于5倍的管道外径。
(2)含酸管道法兰和阀门垫片一般采用Alloy 20 +PTFE(聚四氟乙烯)的缠绕垫,其中垫片内环和主体金属带材料应采用 Alloy 20合金材料,阀门填料材料选用PTFE 有机材料, 使这些管道元器件更耐硫酸腐蚀。
同时,对于大口径阀门和管道,为降低成本, 阀门的阀体采用的碳钢内衬PTFE,管道也采用的碳钢内衬PTFE耐蚀衬里制造,为避免焊接破坏 PTFE内衬层,衬里管道及阀门采用的全部是法兰连接。
(3)在含酸管道中,阀门的选型对腐蚀也会产生较大影响。
由于截止阀、蝶阀对流体的流动状态影响较大,所以烷基化装置中含酸管道不宜采用截止阀和蝶阀。
由于阀门结构也存在全通径、标准型和缩径等结构,而标准型和缩径结构的阀门流通性较差,因此,选用全通径结构的内衬PTFE的球阀比较合适,从而使阀门对流体的流动状态影响降至最小。
另外对于重点部位及要求可靠切断的管道,均设置双阀。
此外,由于硫酸的黏度较大,含酸管道的放空阀、排凝阀选用 DN40的阀门代替常规DN20的阀门。
(4)烷基化装置含酸管道的对接焊缝焊接时全部采用氩弧焊打底,并且使焊缝内表面与管道内壁保持平滑,避免在焊缝处产生湍流。
(5)装置内其余含有浓硫酸介质的设备,普遍采用碳钢制造这些设备,是因为本装置使用的是浓硫酸,在低温下(接近环境温度)碳钢能够耐受浓酸腐蚀。
在高浓度硫酸中,碳钢因为在表面有层硫酸亚铁,而具有防腐性能,但是流速太高或有湍流破坏了这层保护膜,腐蚀就会十分严重。
在建设时涉及的所有与浓硫酸接触的碳钢均进行焊后热处理,防止焊缝和焊接热影响区优先发生腐蚀,而且都采用是氩弧焊打底焊接,来实现焊缝处管壁圆滑、防止引起湍流。
另外,通常将含有大量硫酸的流体流速限制在0.6~0.9m/s内,这也是装置内硫酸管线管径普遍较大的原因。
同时,采用大半径弯头、采用对焊连接方式代替承插焊连接以及选用全通径阀门等也是控制流速及防止湍流的措施。
(6)反应系统中与硫酸直接接触的P-1001/ABC循环酸泵及P-1002/AB新酸泵的内件采用的全是Alloy 20合金材料,其余涉酸的机泵(P-1003/AB、P-1004/AB)内件采用的全部是904L不锈钢材质,904L是一种比316L更耐酸腐蚀的一种,仅次于Alloy 20合金材料。
3.1.3 针对硫酸管线腐蚀采取的工艺措施(1)控制温度。
在操作过程中,应严格控制操作温度,不得超温操作。
同时,应注意夏季环境温度对介质温度的影响。
由于烷基化反应为低温放热反应,为保证产品质量,同时考虑温度对硫酸环境腐蚀的影响,含酸管道外应设置绝热层,避免介质温度因环境温度升高而升高。
对于我厂这种地处北方的装置,为防止冬季环境温度过低,设计工艺包要求管道设置伴热,并应严格控制伴热温度,避免温度过高。
我装置伴热均采用的是电伴热,以保证精准控制伴热温度。
(2)控制流速。
应控制含酸管道的介质流速不超过0. 6 m/s,同时最低流速也不宜低于0. 3 m/s。
当需要调整装置加工量时,建议增大管径, 而不是提高流速。
(3)定期脱水:要求班组对原料过滤器2小时切液一次,原料聚结器底界位计到30%切液,严格控制原料水含量,防止水稀释硫酸。
(4)定期对酸浓度进行分析:每天3次化验反应系统循环酸浓度,将酸浓度控制在90%-93%之间,发现异常及时调整新酸补入量。
(5)上在线检测系统:增加原料含量在线分析仪、中和池pH分析仪,监控原料性质,控制中和池pH值。
涉酸管线及保冷管线增加在线测厚系统。
车间已上报53处在线监测测厚处。
同时,有条件可以增加在线测速设施,用于监控并控制酸流速。
(6)现场保温保冷拆除后及时恢复,保证保温保冷质量,确保隔热效果,避免因保温保冷不完善导致的外腐蚀。
3.2 碱腐蚀3.2.1 腐蚀分析烷基化装置中管道腐蚀的另一种类型是碱腐蚀。
这是由于反应流出物需要经过碱洗等精制过程脱除产物中的硫酸,因此装置内存在碱液管道及碱罐。
碱液对碳钢管道的腐蚀主要表现为拉应力与碱液共同作用下碳钢的应力腐蚀开裂。
碱应力腐蚀开裂通常与碱液的浓度、温度有关,随着其浓度、温度升高,碳钢对应力腐蚀的敏感性增大。
3.2.2针对碱腐蚀的设备选材为避免碱环境下应力腐蚀开裂,要求对碳钢管道的所有焊缝进行消除应力热处理。
本装置碱液管道阀门、阀体材质一般采用碳钢,阀芯材质采用MONEL合金。
3.2.3针对碱腐蚀采取的工艺措施(1)碱浓度定期分析:每天取样一次由化验室分析,班组每8小时用pH试纸检测一次碱浓度,发现碱浓度下降立即换碱。