乙二醇设备腐蚀机理及运维措施

2022-03-21版权声明我要投稿

  摘要:在化工生产过程中,往往会使用到乙烯法生产环氧乙烷与乙二醇。在乙二醇生产时会使用到相关的设备和装置,这些设备和装置往往会受到腐蚀,会对乙二醇的生产产生影响。文章主要针对乙烯法生产乙二醇的生产以及设备腐蚀问题进行了分析和探讨,并且提出了设备运行维护的措施意见。

  关键词:乙二醇生产;设备装置;腐蚀现象;运维措施;

  乙二醇的生产会面临着高温高压环境,在此过程中还可能会有酸性物质产生,这都会给设备造成相应的影响,最终出现腐蚀的情况。为了保证乙二醇在生产过程中,具备相应的生产效率,那么就要保证生产装置设备的运行正常,相关人员要针对整个生产过程中的腐蚀问题进行相应的分析和探讨,在此基础上制定科学合理的设备维护方法,确保乙二醇生产设备装置运行良好,最终能够提升乙二醇的生产效率。

1 乙二醇的生产原理

  采用直接氧化法生产乙二醇,主要是通过环氧乙烷水合生成含乙二醇的水溶液,该溶液经蒸发系统逐级蒸发浓缩乙二醇,蒸发器再沸器热源为高温高压水蒸汽,进料中除了乙二醇和水,还有微量二氧化碳、溶解氧、甲酸、乙酸以及醛类等。在生产乙二醇时,腐蚀比较严重的设备是蒸发器,在使用过程中出现比较严重的全面腐蚀以及部分部位发生的冲刷腐蚀,致使钢板厚度减薄以致腐蚀穿孔,使得介质泄漏,严重影响了正常生产的安全进行。所以在开展防腐维护工作时,要重点考虑到蒸发器[1]。

2 乙二醇设备装置腐蚀机理

  2.1 有机酸腐蚀

  甲酸和乙酸会造成乙二醇设备装置出现腐蚀的情况,在对乙二醇进行提纯时,所生成的有机酸会进入到相应的设备装置中,从而产生腐蚀现象,碳钢类设备受到腐蚀的程度会更深。浓度以及温度等相关因素都是造成腐蚀现象的成因。一般情况下,对腐蚀现象影响最明显的是温度,所以要想降低有机酸的腐蚀程度,就要对温度进行科学合理的把控。有机酸的浓度会随着乙二醇浓度的增加而有所提升。

  2.2 氯化物应力腐蚀开裂

  在对环氧乙烷进行生产时,抑制剂一氯乙烷会存在于循环气中,从而能够很好的控制乙烯单程选择性,可有助于提高催化剂活性,提高环氧乙烷最佳产量。在具体反应过程中会有二氧化碳生成,与水发生反应就会有碳酸形成。反应器催化剂表面有机氯剥离,在此过程中会与水蒸气发生作用,生成氯离子,金属钝化膜会吸附氯离子,最终会与阳离子结合生成氯化物,这些氯化物能够溶于水,这就会造成金属表面的腐蚀。氯离子如果作用于钝化金属上,那么会形成比较明显的穿透性孔洞,这种腐蚀现象是比较直观的[2]。

3 设备装置比较常见的腐蚀现象及探讨

  乙二醇设备中比较容易发生腐蚀现象的有很多:第一,是出口循环气管道,该管道的泄漏点出现了穿孔线小孔,管道的内下壁出现了腐蚀现象;第二,出现泄漏的是末效系统塔壁;第三,在环焊缝处出现了裂纹现象,并且受到了腐蚀;第四,防冲板受到了腐蚀。上述现象所出现的主要原因如下:在合成环氧乙烷时,往往会使用到一氯乙烷,这种物质能够充当抑制剂,防止生成过量的二氧化碳和水。系统中的二氧化碳会与水发生相应的反应,最终形成碳酸,脱碳系统中所选择的材质是不锈钢,但是会受到一氯乙烷的影响,而导致氯离子的析出,氯离子会随着水汽进入到相应的循环气管道中,管道材质原有钝化处理,所以具备相应的反应能力。一般情况下,钝化膜在溶解过程中会同时进行修复,这两种情况处于动态平衡状态下,钝化膜的这种动态平衡会受到氯离子的影响,如果氯离子比较多,那么就会出现溶解情况较多的现象。在钝化膜上往往会出现很多的氯离子,氯离子能够代替氧原子,然后与钝化膜中的阳离子发生反应,最终所生成的氯化物具有可溶性,进而对管道造成腐蚀,这种腐蚀现象是比较直观的,主要表现在小蚀坑以及管道内壁的褐色锈迹。管道如果受到了氯离子的破坏,那么往往会出现穿透孔,这种孔的孔径一般情况下比较小,管道表面还会出现褐色锈斑。钝化膜如果出现了局部腐蚀的现象,那么往往会处于钝化态。此时的钝化膜只是局部受到了破坏,所以很容易出现电化学腐蚀的现象,该种现象一旦发生,就会加速腐蚀的程度。没有受到腐蚀的钝化膜,处于活化态,受到腐蚀的钝化膜处于钝化态,二者的电位具有一定的差异,电位比较高的是活化态的不锈钢,所以活化态不锈钢会作为阳极而钝化态不锈钢会作为阴极,这就具备了电化学热力学条件。这种反应一旦发生,那么阴阳两极会同时发生反应,其中电流密度比较大的是阳极点,所以该点处会有明显的腐蚀现象,金属的腐蚀速度也会有所提升[3]。

4 乙二醇设备装置的维护方法

  4.1 工艺控制

  在对乙二醇进行生产时,要对相应的氧化单元进行全面分析的探讨和研究,反应系统中所使用到的催化剂以及系统杂质的预防,要及时的进行检修和清理,最大限度的减少副反应的发生,这样能够保证二氧化碳以及杂质的含量得到降低,从而能够很好的对腐蚀作用进行相应的把控。在具体生产过程中要考虑以下措施:首先是对醛进行科学合理的控制,在选择催化剂时要考虑到各个方面,对选择性进行科学合理的优化,这样能够保证在反应过程中催化剂选择性能够得到提升,副反应情况也能够得到很好降低。在生产投运前,需要对相应的设备进行全面的检查,主要内容包含吹扫和冲洗,这样能够很好的对含有杂质以及铁锈等有效去除,从而也很好的抑制了环氧乙烷的异构化为醛。为了保证泄漏率在规定的范围内,要对乙二醇单元真空系统进行相应的监测,避免真空系统中进入过多的空气,否则会使醇的氧化率提升,与此同时还要控制再沸器的温度,采用高压水清焦处理,能够很好的保证换热器的换热效果。其次,要科学合理的控制介质的p H,对介质的p H值进行控制,能够很好的把控甲酸和乙酸的含量,在此过程中可以依靠水处理装置,向介质水中加入适量的氢氧化钠溶液,这样就能够对生成的甲酸和乙酸进行中合。最后,要对杂质进行控制,在对设备装置中的残余杂质进行去除时,可以采用水冲洗或者对设备进行进行“煮塔”,这样能够很好地避免醛的生成。

  4.2 对材质进行科学合理的把控和选择

  蒸发器以及相应的管道等都是容易发生腐蚀的部位,这些部位在乙二醇的生产过程中起着非常重要的作用,相关企业在对乙二醇进行生产时,要对所使用到的设备装置的材质进行科学合理的选择,对相应的材质进行升级。对设备的材质进行科学合理的更换,能够提升相应的抗腐蚀能力。如果要对材质进行升级,那么要科学合理的控制焊接质量,确保焊接质量与乙二醇的生产工艺要求相符合。焊接工作在完成之后,要科学合理的对焊缝进行相应处理,消除相应的热应力。在更换成不锈钢材质之后在焊缝热影响区会出现轻微的细密裂纹现象,可以对裂纹进行打磨消除,然后进行钢板补贴。在生产乙二醇时,如果对材料进行升级,那么可能会出现腐蚀后移的现象,这同样会对正常的生产过程产生影响。把不锈钢材质应用到多效蒸发器中,会有很大的运行风险,可以把各种材质换为碳钢衬铁素体不锈钢,这样能够很好的对腐蚀和开裂现象进行避免[4]。

  4.3 表面处理

  在对乙二醇进行生产时,所使用到的部分设备装置不能够进行材质升级,很容易出现冲刷腐蚀的现象,为了更好的对这一现象进行缓解和预防,要制定科学合理的措施,对材质表面进行处理,确保材质表面具备相应的抗腐蚀能力。在进行表面处理时,如果选择了防腐涂料,那么要对涂层的温度以及介质等相关因素进行考虑,如果所选择的涂料不能够符合施工要求,那么会导致表面出现腐蚀现象,从而发生脱落。

  4.4 加强腐蚀监测

  乙二醇在生产过程中需要对设备装置的腐蚀情况进行检测,在此过程中可以安装相应的检测设备,对于检测系统进行科学合理的完善。在具体检测过程中,要考虑到p H值、醛含量、铁离子等相关内容。除此之外,还需要考虑到介质中含有的甲酸和乙酸等,要对这些酸性物质进行科学合理的研究,这样能够保证在制定防腐措施时具有相应的理论参考。对于容易发生腐蚀的装置设备,要安装在线腐蚀探针,这样能够很好的对关键部位进行探测,掌握设备的具体腐蚀情况,在此基础上能够制定科学合理的控制措施,最大限度的控制腐蚀现象。

5 结语

  由以上可知,在进行化工生产时,乙二醇起到了非常重要的作用,各种化工原料在化工生产过程中得到了广泛的应用和推广,很好的促进了我国化工产业的发展。在对乙二醇进行生产时,往往会出现腐蚀现象,所使用到的设备,如果受到比较严重的腐蚀,那么会对乙二醇的生产产生很大的影响。所以对乙二醇的腐蚀和生产原理进行相应的探讨是至关重要的,在此基础上能够针对腐蚀问题制定相应的措施,确保设备装置的运行正常,从而提升乙二醇的生产效率和生产质量,进而满足我国社会经济发展的需求。

参考文献

  [1] 游波.化工生产中乙二醇设备装置腐蚀机理及维护方法[J].中国化工贸易,2019, 11(12):154-155.

  [2] 李文立.乙二醇装置静设备腐蚀机理及特点[J].化学工程与装备,2016(4):160-162.

  [3] 胡延菊.乙二醇装置蒸发系统腐蚀机理及防护措施[D].大连:大连理工大学,2009.

  [4] 孔朝辉.环氧乙烷/乙二醇装置腐蚀分析[J].中国设备工程,2019(15):118-120.

作者:任国伟 单位:江苏奥克化学有限公司

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