氣相法二甲醚生產(chǎn)腐蝕研究

精品文檔-下載后可編輯氣相法二甲醚生產(chǎn)腐蝕研究《化工生產(chǎn)與技術(shù)雜志》2022年第一期

1問題及原因

1.1運(yùn)行中的問題再沸器、精餾塔及塔內(nèi)件為16Mn，其他設(shè)備及管道材質(zhì)大部分為20#鋼，這個(gè)裝置的設(shè)備整體材質(zhì)等級(jí)較低，耐腐蝕性差。生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題基本上都是因腐蝕而引起的。某公司二甲醚裝置在運(yùn)行3a后，粗甲醚冷卻器、二甲醚冷卻器、氣體冷卻器和廢水管道都不同程度的出現(xiàn)了腐蝕內(nèi)漏。裝置運(yùn)行4a后，汽化塔等設(shè)備出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的腐蝕。裝置運(yùn)行5a后，甲醇預(yù)熱器、粗甲醚預(yù)熱器及相臨管出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的腐蝕。

1.2腐蝕原因分析二甲醚進(jìn)料為甲醇，其腐蝕性較低，原料排出；二甲醚產(chǎn)品為二甲醚，其腐蝕性較低，產(chǎn)品排出；二甲醚副產(chǎn)物中CO、CH4、C2H4、H2O、H2為不凝氣，在水中的溶解度小，幾乎沒有腐蝕性。但是CO2在水中溶解，生產(chǎn)弱酸，對(duì)金屬有腐蝕性。二甲醚裝置運(yùn)行壓力一般在0.65～0.75MPa。根據(jù)水和飽和蒸汽壓對(duì)照可知，對(duì)應(yīng)壓力下，當(dāng)反應(yīng)器出口氣體溫度達(dá)低于172℃時(shí)，就有液態(tài)水的產(chǎn)生。由CO2在水中的溶解度可知，當(dāng)壓力在0.6MPa以上時(shí)，CO2在水中的溶解度在60～80℃最低；當(dāng)溫度低于60℃，溫度越低，溶解度越高；當(dāng)溫度高于80℃時(shí)，溫度越高CO2在水中的溶解度越高[1]。生產(chǎn)運(yùn)行中，粗甲醚冷卻器、氣體冷卻器和二甲醚冷卻器的工作溫度在20～45℃、壓力在0.65～0.75MPa。CO2的溶解度相對(duì)較高，在液體中溶液產(chǎn)生弱酸，對(duì)應(yīng)設(shè)備出現(xiàn)了腐蝕產(chǎn)生的內(nèi)漏等現(xiàn)象。同時(shí)在循環(huán)液進(jìn)入汽化塔內(nèi)時(shí)，一起進(jìn)入的還有弱酸溶液，對(duì)進(jìn)料口以下設(shè)備出現(xiàn)了腐蝕而產(chǎn)生的外漏現(xiàn)象。在反應(yīng)氣降溫的過程中，有液態(tài)水產(chǎn)生的同時(shí)伴隨著弱酸的產(chǎn)生，對(duì)設(shè)備產(chǎn)生腐蝕；同時(shí)在液態(tài)水產(chǎn)生的過程中，氣態(tài)水滴的流速較高，對(duì)設(shè)備及管道產(chǎn)生的沖刷較為嚴(yán)重，水中的弱酸同時(shí)又加劇了這種沖刷。于是就出現(xiàn)了管道、彎頭變薄甚至外漏，相應(yīng)換熱器封頭、管板及管板焊口出現(xiàn)問題。

2解決方案及實(shí)施效果

對(duì)于二甲醚生產(chǎn)工藝中出現(xiàn)二甲醚、甲醇、水三種介質(zhì)同時(shí)存在，但沸點(diǎn)差別較大。要想根本解決這種工藝的腐蝕，難度較大。因此應(yīng)從減少副反應(yīng)的產(chǎn)生、減少CO2的產(chǎn)生和優(yōu)化工藝以減少系統(tǒng)弱酸的存在2個(gè)方面考慮來抑制腐蝕。

2.1減少副反應(yīng)的產(chǎn)生1)嚴(yán)格控制反應(yīng)器溫度，防止反應(yīng)器超溫，可以較大幅度地減少副反應(yīng)的產(chǎn)生。反應(yīng)器超溫是副反應(yīng)最多的時(shí)候，嚴(yán)格控制反應(yīng)器，從源頭可以減少CO2的產(chǎn)生。2)適當(dāng)加大尾氣的放空，防止CO2在系統(tǒng)內(nèi)富集。該公司通過二甲醚不凝氣中二甲醚氣體含量的分析，根據(jù)分析的數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)洗滌液及放空量，以便在回收池放空二甲醚的同時(shí)，最大限度地減少裝置內(nèi)的CO2富集，這種調(diào)節(jié)方法，可以較好地控制粗甲醚冷卻器、二甲醚冷卻器和氣體冷卻器的腐蝕程度。3)優(yōu)化進(jìn)料甲醇的產(chǎn)品質(zhì)量，減少進(jìn)料甲醇中雜醇含量。前2個(gè)措施都是比較容易控且能夠監(jiān)控的措施。第3個(gè)措施一般較少監(jiān)控。一組裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)見表1，供參考。由表1可知，當(dāng)工況處于1階段時(shí)，入二甲醚工段的粗甲醇雜醇含量相對(duì)較高，質(zhì)量較差，二甲醚工段加堿量為正常運(yùn)行時(shí)的2倍，但是廢水pH仍是4.5以下。這種工況維持了半個(gè)月，二甲醚2個(gè)不同的設(shè)備和管道都出現(xiàn)外漏的情況，經(jīng)過檢修發(fā)現(xiàn)，外漏的部位管道變薄，換熱器的管板有腐蝕痕跡。隨著工況的調(diào)整進(jìn)入了2和3階段，二甲醚裝置廢水的pH和加堿量都控制在正常范圍內(nèi)，設(shè)備運(yùn)行1a未出現(xiàn)明顯腐蝕外漏的現(xiàn)象。由此可見，進(jìn)料甲醇中的雜醇的減少可以大幅減少CO2的產(chǎn)生，明顯減少其對(duì)裝置的腐蝕。同時(shí)適當(dāng)提高入甲醇預(yù)熱器內(nèi)反應(yīng)氣體的溫度，減少氣狀液滴的存在，可以減少因流速過高而導(dǎo)致的沖刷。這種沖刷在正常情況下是可以接受的范圍，但是當(dāng)系統(tǒng)中CO2增加的時(shí)，腐蝕和沖刷同時(shí)起到作用，其對(duì)設(shè)備和管道的損害是非常嚴(yán)重且速率非?？臁?/p>

2.2減少系統(tǒng)弱酸的存在1)加堿位置的優(yōu)化。二甲醚原工藝設(shè)計(jì)加堿位置為原料甲醇管線中，此種加堿方法只能調(diào)節(jié)甲醇汽化這1臺(tái)設(shè)備內(nèi)溶液的pH?？梢栽黾釉诖旨酌褍?chǔ)罐或者循環(huán)甲醇管線或設(shè)備上加堿進(jìn)料口，這樣可以更加全面的覆蓋二甲醚設(shè)備，全面地提高設(shè)備抗腐蝕性。通過此項(xiàng)技改，大大提高裝置防腐面，在以后的運(yùn)行中，未出現(xiàn)腐蝕外漏或管道設(shè)備變薄的現(xiàn)象。2)部分工藝的優(yōu)化和設(shè)備材質(zhì)的變更。建議在粗甲醚冷卻器上增加1根不凝氣管線，不凝氣去尾氣放空方向，這樣可以減少CO2在粗甲醚中的溶解，減少弱酸的產(chǎn)生。通過技改或者調(diào)整，只能減少或減弱工藝介質(zhì)對(duì)設(shè)備的腐蝕，但是并不能完全杜絕腐蝕，因?yàn)镃O2在水中在相應(yīng)的壓力條件下，會(huì)溶解一定量的CO2，因此需要對(duì)部分設(shè)備的材質(zhì)進(jìn)行更換，增加設(shè)備的防腐能力，減少檢修頻次和裝置的穩(wěn)定性。通過將粗甲醚冷卻器、氣體冷卻器和二甲醚冷卻器的換熱芯更換為抗腐蝕較強(qiáng)的0Cr18Ni9不銹鋼材質(zhì)，裝置從投用已經(jīng)2a，未出現(xiàn)異常。

3結(jié)束語

根據(jù)氣相法生產(chǎn)二甲醚的工藝特點(diǎn)，目前還不能完全杜絕副反應(yīng)的產(chǎn)生，即不能杜絕CO2的存在，也就不能從工藝方面徹底的解決腐蝕問題。但是如果調(diào)節(jié)適當(dāng)，這部分正常的腐蝕量較小，可以通過更換關(guān)鍵設(shè)備的