乙烯直接氯化工艺腐蚀问题的探讨.pdf

齐鲁石油化工,2015,43(2):134-137
设备与防腐
QILU PETROCHEMICAL. TECHNOLOGY
乙烯直接氯化工艺腐蚀问题的探讨
谭洪涛,惠林涛
(中国石化齐鲁分公司氯碱厂,山东淄博255410)
摘要:介绍乙烯直接氯化生产二氯乙烷的工艺腐蚀特点,分析设备管线腐蚀泄漏原因,通过釆取更换材质、流程改
造、稳定工艺控舒、腐蚀在线监控等措施,使腐蚀问题得到有效控制。
关键词:二氯乙烷氯化反应腐蚀监控
中图分类号:TQ221.2文献标识码:B文章编号:1009-9859(2015)02-0134-04
在乙烯直接氯化生产二氯乙烷的工艺过程行探讨。
中,反应器本体、分布器、循坏管线、冷却器等存在
不同程度的腐蚀泄漏问趑。无论是日本三井东亚1工艺简介
工艺还是德国伍德工艺,都存在一定程度的腐
某企业370kt/a氯乙烯装置采用德国伍徳工
蚀。随着装置长周期经济运行的要求不断提艺,于2004年10月建成投产。其乙烯直接氯化
高,减缓或彻底解决腐蚀泄漏题有着特殊意义。单元主要由直接氯化反应器、反应物料循环系统
本文以德国伍德工艺的装置为例,结合近几年来和尾气系统三部分组成,二氯乙烷生产能力为
所做的工作,对乙烯直接氯化工艺防腐蚀问题进329kt/a,简要工艺流程见图1。
至尾气回收系统
直接氟化
空冷凝器
至耥馏单元
反应器
乙烯
闪蒸罐
循环泵
环泵
图1乙烯直接氯化单元工艺流程示意
在压力0.25MPa、温度115℃和催化剂条件是强放热反应,产生的热量大部分用来汽化闪蒸
下,原料乙烯和氯气在反应母液中直接进行氯化罐中的液相二氯乙烷,其余部分通过空气冷凝器
反应,生成1,2-二氯乙烷,气相出料到二氯乙烷循环带走。循环泵110POO1用来提供直接氯化反
精馏单元,反应尾气回收后送氧氯化单元作原料。应器中二氯乙烷的循环量(泵出口压力0.9MPa、
反应母液主要成分是质量分数99.21%的二氯乙温度98℃)。闪蒸后的反应母液通过循环泵
烷,其余为高沸物(质量分数0.45%)、氯化氢(含
量5.9mg/kg),水含量控制在10mg/kg以下。反
收稿用期:2015-01-(04;修回日期:2015-03-26
作者简介:谭洪涛(1965-),1988年7月毕业于青岛化工学
应所需催化剂是一种铁的络合物,可减少副产品
院化工机械专业,现在中国石化齐鲁分公司氯碱厂从事现场
生成,并允许反应在高温下进行。直接氯化反应
防腐蚀和带压堵瀾工作。电话:0533-7521985。
第2期
谭洪涛,等.乙烯直接氯化工艺腐蚀问题的探讨
110OO2与110POO1来料混合后进入空气冷凝
直接氯化反应器的入口分布器发生腐蚀泄
器
漏。直径800mm,材料为20"钢的分布器连接法
兰腐蚀成齿轮状(见图3a),分布器环型分布管腐
2设备管线腐蚀问题
蚀消失,只剩3根进料管局部(见图3b)。
生产过程中,直接氯化反应器、空气冷凝器和
反应器液相出口接管及循环管线的弯头、
循环管线等均出现较明显的腐蚀现象。
通、大小头等管件局部出现密集腐蚀坑,进而减
空气冷凝器的管束及管板结焦炭、腐蚀减薄,薄、泄漏(见图4)。110PO02泵出口管线曾于
出现管束或焊缝泄漏。新空气冷凝器投用后182011年11月出现过减薄爆裂,导致乙烯直接氯
个月左右即出现泄漏(见图2)。
化单元停车。
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图2空气冷凝器管束泄漏、管板腐蚀情况
(a)分布器连接法兰
(b)分布器环型分布管
图3反应器入口分布器腐蚀情况
3腐蚀探针监测情况
2013年6月,在循环管线上安装了3个腐蚀
监测探针,在线监测管线内部腐蚀速率。自7月
份投用以来,平均腐蚀速率从0.3mm/a逐月上
升,至12月初,累积的平均腐蚀速率为0.73mmv
a(见图5),而3个探针在2013年12月至2014
年1月期间,相继达到0.5mm的腐蚀极限而失效
(见图6)。腐蚀探针主要监测均匀腐蚀情况,检
测结果表明了均匀腐蚀的存在,并且随反应恶化
图4循环管线弯头内部腐蚀减薄
而加剧。
齐鲁石
化工
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OILU PETROCHEMICAL TECHNOLOGY
2015年第43卷
213-11-011:16至
2013-12-0212:32
-05计算结果为3mma
0).10
日期
图5直接氯化反应器入口管线检测探针腐蚀曲线
(a)高沸物堵塞情况
时间2013-12-19
20
23:47:00
数据(.24mm
日期
图6循环泵出口管线检测探针腐蚀曲线
4设备管线腐蚀原因分析
(b)正常状态
(1)副反应对设备管线的腐蚀影响2
图7静态混合器内部规整填料
在乙烯与氯气直接氯化反应生产二氯乙烷的
同时,存在着下列副反应:
另外,二氯乙烷母液物料中的催化剂含有铁
C, H CL+CL--C,H CL+ HCI
离子,会促进二氯乙烷发生分解,产生氯化氢、焦
C,H+HC→C,HCI
炭等。因此工艺操作规程要求母液中的铁离子含
在水含量超标时HC对金属产生腐蚀,系统量控制在0.1%。-0.8%,含水量不大于10mg/kg
中含有氧化铁则会反应生成水,产生恶性循环:如果含铁量和水分均超标,则会发生二氯乙烷水
Fe2O3+3HCl→FeCl、+3H,O
解反应,导致设备管线腐蚀。但从实际分析数据
为抑制副反应和腐蚀的进一步发生,必须控看,无论原料还是反应物中,水含量基本小于10
制水含量不超标。
mg/kg,经讨论认为此工艺中二氯乙烷水解的可
(2)反应进料比对副反应的影响
能性不大。
氯气过量,副反应加剧,从而导致反应状况恶
(4)气蚀和冲刷腐蚀
化。原设计氯气和乙烯摩尔比为1:1进料,为了
2010年以来的历次检修发现,二氯乙烷管线
保证氯气达到100%的转化率,根据经验测算,采的弯头、三通、大小头等变径处存在明显气蚀和冲
取乙烯过量300-600m/h的控制方法。图7是刷腐蚀,而直管段腐蚀减薄不明显。这是由于物
副反应严重时造成反应器内静态混合器被高沸物料在此工艺条件下,在这些部位出现了固、液两相
堵塞的情况。副反应还会因分布器和静态混合器流。图4具有明显的空泡腐蚀特。经计算,
损坏造成进料分布不均匀而加剧。
氯乙烷循环泵出口大小头处物料流速5.2m/s,空
(3)二氯乙烷水解会产生腐蚀3
气冷凝器入口管线物料流速2.99m/s,接近或超
氯乙烷对金属几乎没有腐蚀性,其腐蚀性出设计流速3.0m/s。由于物料中含有焦炭等固
主要是由于水分存在引起的。二氯乙烷与过量的体颗粒物、使化学腐蚀、气蚀、冲刷相互促进,加剧
水加热到60℃时,可水解生成氯化氢。
了管线设备腐蚀减薄。