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化工生产中乙二醇设备装置腐蚀机理及维护方法

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  摘 要:煤制乙二醇是一种非常重要的化工原料,被广泛的应用于化工生产中,对于我国社会经济的快速发展具有非常重要的作用。但是在实际的乙二醇生产过程中,其设备装置会发生不同程度的腐蚀,进而影响乙二醇的顺利生产。本文通过对乙二醇的生产原理和腐蚀机理进行了比较深入的论述,在此基础上,提出了具有一定针对性的设备装置维护方法,有助于改善乙二醇生产过程中设备装置的整体状况,进而确保其始终处于良好的工作状态,对于从事相关工作的技术人员具有一定的借鉴意义。
  关键词:煤制乙二醇;腐蚀机理;维护
  0 前言
  在乙二醇实际的生产过程中,存在大量的高温和高压环境,并且还会产生一定的酸性物质,这都会给乙二醇设备装置造成不同程度的腐蚀,进而妨碍设备的正常运行。因此,为了确保乙二醇生产装置设备的正常运行,就要对其整个生产过程和腐蚀机理进行系统全面的分析研究,并结合生产的实际情况制定有针对性的维护方法,进而确保乙二醇生产设备装置始终处于良好的工作状态中,从而为乙二醇生产顺利开展提供可靠保障。
  1 乙二醇的生产原理
  煤制乙二醇的生产过程是采用煤间接液化法生成乙二醇的工艺技术,通过环氧乙烷水合法生产乙二醇的工艺路线,以煤炭气化后所产生的煤气(CO和H2)为原料,一氧化碳与亚硝酸甲酯(MN)在催化剂作用下,发生羰基化反应,生成草酸二甲酯(DMO);第一步反应生成的草酸二甲酯(DMO)进入到加氢反应器,在催化剂的作用下,与氢气发生反应,生成乙二醇(EG)和甲醇,得到純度较低的乙二醇粗产品。通过两步合成法生产出粗乙二醇产品被送往乙二醇精馏工段,利用各物质间沸点的不同实现多种物料的逐级分离、提纯,最终得到高纯度的精乙二醇产品。在乙二醇的生产过程中会伴随有副反应的发生,进而会生成一定量的乙醛,而乙醛会进一步发生反应生成一氧化碳和水,同时还会产生一定量的甲酸和乙酸。结合乙二醇的生产原理和生产设备分析,在整个生产过程中,腐蚀最为严重的部分就是蒸发器或者蒸发器再沸器,因此,在制定防腐维护方法的时候要进行重点关注。
  2 乙二醇设备装置腐蚀机理
  2.1 有机酸腐蚀
  乙二醇设备装置的有机酸腐蚀主要是由甲酸和乙酸引起的,由于在生产乙二醇过程中的副反应会产生一定量的有机酸,并且该有机酸会随着乙二醇的提纯过程进入到多个反应设备装置中,这就会对设备装置造成不同程度的腐蚀,尤其是对于碳钢类设备所造成的影响更严重。有机酸所造成的腐蚀程度会受到多种因素的影响,主要有浓度、温度以及酸碱度等。随着浓度、温度以及酸度的升高,有机酸所造成的腐蚀程度也会越来越严重。其中,温度因素所造成的影响最为明显,在反应过程中,要对温度进行科学合理的控制,进而降低有机酸所造成的腐蚀。由于在乙二醇的蒸发设备中,随着乙二醇浓度的不断增加,其中的有机酸浓度也会随之增加。
  2.2 氯化物应力腐蚀开裂
  在生产环氧乙烷的过程中,在循环气中含有一定量的抑制剂一氯乙烷,进而抑制乙烯过量的转化为二氧化碳和水。反应过程中生成的二氧化碳,遇到水之后就会形成碳酸。在循环气的预湿过程中,其中的一氯乙烷遇到水蒸气之后就会析出一定量的氯离子,进而会有选择的吸附到金属钝化膜上,将其上的氧原子替换掉,并与钝化膜中的阳离子结合形成溶于水的氯化物,从而就会在新露出的基底金属上形成大量被称为孔蚀核的小蚀坑。氯离子会对钝化金属造成非常严重的破坏,其主要作用于特定的点上,会形成肉眼可见大小的穿透性孔洞。氯离子所造成的腐蚀直观表现为,管道内壁腐蚀处呈扩展状的褐色锈迹,具有典型的不锈钢点腐蚀特点。
  3 乙二醇设备装置的维护方法
  3.1 工艺控制
  通过对乙二醇的整个生产过程进行系统全面的分析研究,采取及时更换反应系统催化剂和设置脱除设备等控制措施,减少副反应的发生,进而降低反应过程中的二氧化碳和酮类物质的含量,进而起到控制腐蚀的作用。在实际的生产过程中可以采取以下的改善措施:
  ①酮的控制措施,对银催化剂的选择性进行进一步的优化处理,进而提高其在反应过程中的选择程度,降低反应过程中的副反应,从而降低副产物的含量;在进行生产之前,对整个生产设备装置进行系统全面的吹扫和冲洗,去除其中所含有的铁锈和各种杂质,进而抑制环氧乙烷和醇转化为醛;对反应装置设备的真空系统进行实时的监测,确保其泄漏率满足生产的要求,进而有效防止过多的空气进入到真空系统中,从而大大降低醇氧化成醛的概率;对再沸器的温度进行科学合理的有效控制,必要时还可以对其采取高压水清焦处理措施,确保换热器的换热效果符合生产要求。
  ②介质pH值控制,为了降低整个生产过程中的甲酸和乙酸含量,可以结合其介质的pH值,通过水处理单元向其中加入适量的氢氧化钠溶液,进而中和去除系统中的甲酸和乙酸。
  ③杂质的控制,在乙二醇设备装置的修理过程中,需要采取水冲洗和煮塔措施去除设备装置中的残余杂质,进而避免铁锈生成醛。
  3.2 合理选择材质,适当进行材质升级
  针对乙二醇生产过程中易发生腐蚀的关键部位,例如,蒸发塔、再沸器以及相关的管道、阀门和机泵等,企业可以通过合理的选择材质,对材质进行有针对性的适当升级。通过将以上部位的材质更换为不锈钢(例如,304L或316L),就能够从根本上提高设备装置的抗腐蚀能力,进而降低其所受到的腐蚀。在材质更换升级的过程中,需要对其焊接质量进行系统全面的有效控制,确保其焊接质量符合乙二醇的生产工艺要求。同时,焊接完成后还要对焊缝采取相应的敏化、应力消除措施,避免其在工作过程中由于应力而造成焊缝失效。对更换为不锈钢材质后出现的微裂纹部位,将裂纹打磨消除后,可进行不锈钢钢板贴补。对于某些乙二醇生产装置,进行材质升级后可能导致腐蚀后移,进而影响生产的顺利开展。因此,对于多效蒸发器而言,采用不锈钢材质会存在较大的风险,可以将其替换为碳钢衬铁素体不锈钢,进而能够有效防止有机酸腐蚀和氯化物应力腐蚀开裂。
  3.3 表面处理
  对于乙二醇生产过程中,不宜进行材质升级的设备装置,为了有效降低冲刷腐蚀对其所造成的不利影响,可以对其采取有针对性的表面处理措施,进而提高其表面的耐腐蚀能力。当选用防腐涂料进行表面处理时,需要充分考虑涂层的工作温度、介质以及流速等因素,避免选择了不适宜的涂料,导致其表面发生脱落,进而影响表面的防腐蚀效果。
  3.4 加强腐蚀监测
  结合乙二醇的整个生产过程,通过安装在线的腐蚀检测设备,健全腐蚀在线检测系统,能够及时的对设备腐蚀情况进行检测。其检测的重点内容主要包括:塔顶回流水、pH值、铁离子含量以及醛含量等,同时,还要对介质中的甲酸、乙酸等酸性物质进行系统全面的分析研究,为工艺防腐措施的有效制定提供科学合理的指导。此外,通过在塔顶、塔底、再沸器以及关键部位设置相应的在线腐蚀探针,进而对乙二醇设备装置的腐蚀情况进行实时的监测,从而能够结合腐蚀情况,及时采取有效的控制措施,避免腐蚀的进一步扩大。
  4 结语
  总而言之,乙二醇作为一种非常重要的化工原料,被广泛的应用于化工生产中,促进了我国化工产业的不断发展。但是在乙二醇的生产过程中,存在较多的腐蚀因素,进而会对其设备装置造成不同程度的腐蚀,影响乙二醇生长活动的顺利进行。因此,通过对乙二醇的生产机理和腐蚀机理进行深入的分析研究,并结合实际的生产情况,制定有针对性的防腐措施,进而将乙二醇生产设备装置的腐蚀程度控制在合理的范围内,从而确保乙二醇的顺利生产。
  参考文献:
  [1]昝世超,钟瑜,王博,等.乙二醇在制冷系统中的腐蚀及防护研究[J].制冷与空调,2012(02):91-92.
  [2]熊卫国,范朗星.环氧乙烷和乙二醇不锈钢螺栓腐蚀断裂原因分析[J].石油化工腐蚀与防护,2018(02):115-121.
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