HF酸再生塔顶空冷器腐蚀原因分析.pdf

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1、526化工机械2013年HF酸再生塔顶空冷器腐蚀原因分析迟静波+(惠生工程(中国)有限公司)摘要某化工厂HF酸再生提馏塔顶混合物空冷器，在使用过程中管束内腐蚀和结垢严重，影响到装置的平稳运行。从HF酸对碳钢材料的腐蚀机理着手，结合工艺参数进行具体分析，找出主因。制定合理的流程优化方案，实施改造后效果显著。关键词空冷器HF酸腐蚀工艺参数中图分类号TQ051．5文献标识码B文章编号0254-6094(2013)04-0526-02某烷基化装置为80年代引进UOP技术，以液态氢氟酸为催化剂，实现苯和直链烯烃反应，生产烷基苯。HF酸循环

2、使用，通过HF酸再生塔(C-402)和提馏塔(C-403)，实现氢氟酸的提纯及反应物与氢氟酸的分离。C-402与C-403共用塔顶冷却器(E-409AB)，装置运行多年来，存在空冷入口分配管及空冷管束腐蚀泄漏失效的问题，寿命在2a左右，设备更新费用高，影响装置长周期运行，特别在使用后期，空冷管束内结垢，冷却能力不足，制约装置负荷的问题。为此，笔者通过分析原因，找出解决的方法。1HF酸对碳钢材料的腐蚀C-402、C-403顶出料管道材料均为209，空冷管束材料为109，规格qb25mm×2．5ram，三管程。因此，要重点探究碳钢在

3、HF酸介质中的腐蚀特性。据文献[1]介绍，对E-409管束进行分析，垢物主要有FeF：、Fe：O，及重油沉积物等组成，垢的传热系数仅为钢的1／20。从管束内去除垢后基体表面腐蚀情况可以确定，HF酸对管束的腐蚀为均匀腐蚀。碳钢设备在无水HF环境中腐蚀速度很低，2l℃时，对碳钢的腐蚀速度为80p,m／a。实际生产中，HF酸中存在的微量水对金属材料的腐蚀就会按照电化学的过程进行，即阳极产生金属溶解，阴极析出氢。反应产物形成的氧化膜能阻止腐蚀，氧化膜与金属材料附着牢固，则HF酸对金属的腐蚀将降低。研究资料心’33显示，HF酸中水的含量对

4、碳钢材料的腐蚀影响很大，随着水含量的增加，HF酸对碳钢材料的腐蚀速度逐步增大。60。C环境下，HF酸中水含量小于1％时，腐蚀速度变化不大，而水含量大于1．5％，对碳钢材料的腐蚀急速增加。烷基化生产过程中，严格控制HF中水的含量，但HF含水量过低，会使反应系统内液态物料形成稳定的乳化状态，不易凝聚分层，影响工艺操作，因此系统中HF水含量控制在0．3％一0．5％。C-402塔提纯HF酸，C-403塔将HF、苯与烷基苯、烷烃进行分离。两塔塔顶物料成分及操作参数见表1。表1C-402、C-403塔顶物料成分及操作参数根据文献[4]的研究

5、结果，碳钢在氢氟酸环境中，使用的极限温度在82—88。C。此时，碳钢}迟静波，女，1968年11月生，工程师，采购部项目采购经理。上海市，201204。第40卷第4期化工机械527的腐蚀速度相当高，见表2。表2碳钢材料在不同温度的HF(H：O，0．02％)中的腐蚀速度温度／。C16—2727—3838—53547182—88949／mm·a-10．070．160．120．250．122．28表3为水含量0．3％的HF酸(类似装置HF水含量环境)在不同温度下对碳钢材料的腐蚀数据，其试验条件符合生产实际的工况，而图1显示，当温度小于

6、60℃时，碳钢的腐蚀速度受温度的影响小；当温度大于60℃时，碳钢的腐蚀速度随温度的升高明显上升。表3两种钢在HF酸环境静态挂片腐蚀速度mm／a图1碳钢腐蚀速度与温度的关系HF根据表1所列数据．结合不同浓度的HF在相应水含量、温度下的腐蚀速度情况分析，得出如下结论：a．HF酸对碳钢材料的腐蚀与温度密切相关，而C-403塔顶高温低浓度HF与C-402塔顶低温高浓度HF酸汇合后。混合物料温度高于碳钢耐HF腐蚀的极限温度。使得空冷入口管线及空冷管束腐蚀迅速急剧增加。b．HF酸中水含量增加，临HF酸碳钢的腐蚀速度将增大，反应器沉积罐顶部出

7、料到C-403塔进行分馏，底部出料到C-402塔提纯，两路物料质量流量比约为6：1。因此，物料所含水在C-403塔顶有一定的积聚效应，与C-402塔顶高浓度的HF汇合后，总体含水量增加，这样就会对碳钢材料的腐蚀加剧。c．C-403塔顶的主要成分是苯，C-402塔顶的主要成分是HF，温度不同的两股物料混合，造成不同物料在不同温度点气液相变化，冲刷碳钢表面的氧化保护膜，使碳钢耐HF酸腐蚀的能力减弱。2解决措施将C-402和C-403塔顶物料分别进行冷却，即：C-402塔顶物料(温度62℃，压力145kPa)，经E-409AB冷却到4

8、5℃，再经E-410A冷却到30℃；C-403塔顶物料(温度135℃，压力185kPa)，经E·412AB冷却，再经E-410B冷却到33℃。两股冷却后的物料汇合进人V-407单元设备。2008年10月，结合装置规模扩大改造。进行流程优化，运行至2011年lO月