Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Установки сернокислотного алкилирования и коррозионные отказы на этих установках

03.04.2019


Подобно установкам изомеризации, установки алкилирования на нефтеперерабатывающих заводах предназначены главным образом для получения компонента бензина — углеводородов изостроения, обладающих высоким октановым числом (до 90—95 по моторному методу). Процессы алкилирования могут быть использованы также и на нефтехимических предприятиях для получения индивидуальных алкилароматических или изомеризованных углеводородов парафинового ряда. Сущность процесса заключается в присоединении олефина к соответствующему парафиновому (или ароматическому) углеводороду с образованием углеводорода более высокой молекулярной массы. Процесс проводится на катализаторе, позволяющем сократить выход побочных продуктов реакции. Существует несколько модификаций процесса алкилирования. В нефтеперерабатывающей промышленности наибольшее распространение получил процесс, в котором сырьем служит бутан-бутиленовая фракция, а катализатором — серная кислота.

На рис. 2.8 представлена принципиальная технологическая схема установки сернокислотного алкилирования.

Олефиновое сырье (бутан-бутиленовая фракция) освобождается от воды в отстойнике 1, смешивается с изобутаном и пятью потоками поступает в реактор 2 Существуют реакторы разных конструкций. На рассматриваемой установке используется горизонтальный каскадный реактор, разделенный на четыре зоны: зону предварительного испарения, реакционную зону, состоящую из пяти каскадов, снабженных перемешивающими устройствами, отстойную зону и аккумулятор. Химическая реакция происходит в реакционной зоне при температуре 8—10°C в присутствии серной кислоты. Серная кислота с концентрацией 97—98% поступает из реагентного хозяйства в емкость 3. Отсюда подается в зону испарения вместе с изобутаном, который вводится в систему с целью разбавления олифинов, подвергающихся полимеризации (в присутствии изобутана повышается качество алкилата, подавляются побочные реакции). Поддержание низкой температуры в реакторе осуществляется за счет принудительного испарения изобутана. В реактор он поступает из емкости-сборника 4. Из испарительной зоны реактора он отсасывается и направляется сначала в отстойник 5, где от него отделяется серная кислота, потом в систему компрессоров б, с помощью которых производится циркуляция изобутана. Далее изобутан охлаждают в холодильнике 7 и после защелачивания в емкости 8 направляют в сборник изобутана 4.

Продукты реакции из реактора 2 сначала обрабатывают концентрированным раствором серной кислоты в емкости 9. Здесь же углеводородную фазу отделяют от кислоты.

Отработанную кислоту с концентрацией 85% из емкости 9 и реактора 2 собирают в емкости 10 и отправляют на регенерацию.

Углеводородную фазу смешивают с раствором гидроксида натрия и направляют в емкость 11 для нейтрализации оставшейся в углеводородной фазе кислоты. Затем в теплообменниках 12 ее нагревают и собирают в емкости 13. После нагрева в теплообменниках 14 направляют на ректификацию в колонну-дебутанизатор 15. Головной погон этой колонны (изобутан) после охлаждения в холодильнике 16 собирают в сборнике 17, охлаждают в теплообменнике 12 и направляют в емкость — сборник изобутана 4. Дебутанизированный продукт из колонны 15 охлаждают в теплообменниках 18 и направляют в колонну 19 для отделения нормального бутана от алкилата. Верхний погон колонны (н-бутан) охлаждают в холодильнике 20, собирают в емкости 21 и выводят с установки. Нижний погон колонны 19 нагревают в теплообменниках 22 и направляют в колонну 23, где его разделяют на более легкий компонент авиационного топлива (авиаалкилат) и более тяжелый компонент моторного топлива (мотоалкилат). Верхний погон (авиаалкилат) охлаждают в конденсаторе-холодильнике 24, собирают и защелачивают в емкости 25 и выводят с установки. Мотоалкилат с низа колонны 23 собирают в емкости 27, охлаждают в холодильнике 28 и выводят с установки в качестве компонента дизельного топлива.

Основные коррозионные проблемы, которые могут возникать при эксплуатации оборудования установок сернокислотного алкилирования, обусловлены влагой, попадающей на установку вместе с сырьем. Серная кислота, используемая в качестве катализатора, является сильным окислителем и легко пассивирует поверхность углеродистой стали. Однако полная пассивация этого материала наблюдается лишь в кислоте с концентрацией 92—98%. При концентрации 85—92% пассивное состояние углеродистой стали сохраняется, но не является надежным. Наконец, если концентрация кислоты снижается до более низких значений, наблюдается активное растворение не только углеродистой стали, но даже высоколегированных сталей и сплавов. В 1992 г. ВНИИнефтемашем было выполнено обследование установок сернокислотного алкилирования на Новоуфимском и Новоярославском НПЗ. На Новоуфимском концентрация серной кислоты поддерживалась на уровне не ниже 88%. Здесь существенного коррозионного поражения основной аппаратуры установки не наблюдалось. На Новоярославском, где концентрация кислоты падала до значений ниже 85%, оборудование порой не вырабатывало даже проектного срока службы.

Основной характер поражения оборудования установок сернокислотного алкилирования — общая и язвенная коррозия.

Сами реакторы (контакторы) установок сернокислотного алкилирования работают обычно хорошо и вырабатывают не один проектный срок службы. После весьма длительной эксплуатации наблюдается коррозия сварных соединений — наиболее неравновесных участков поверхности. Возможен коррозионно-эрозионный износ пропеллеров мешалок и штуцеров.

Основная часть колонного оборудования работает в течение проектного срока службы безотказно. Исключение составляет колонна разгона суммарного алкилата (23 на рис. 2.8). Условия работы аппарата: температура верха колонны 45, низа 210°C, давление 6 атм. Среда — суммарный алкилат. На Новоярославском НПЗ за первый, проектный срок эксплуатации этого аппарата пришлось заменить 60% всех тарелок, наблюдалась существенная коррозия аппарата как по обечайкам, так и по нижнему днищу.

Что касается теплообменной аппаратуры, то основные эксплуатационные проблемы здесь связаны не столько с коррозией, сколько с отложениями. При работе аппаратов из углеродистых сталей в контакте с водой и водяным паром наблюдаются отложения солей жесткости при плохой подготовке воды. Трубки аппаратов из,высоколегированных сталей часто закоксовываются при прохождении по ним продукта — вероятно, в связи с протеканием процессов полимеризации при нарушении температурного режима эксплуатации аппаратов.

Основная часть емкостного оборудования корродирует весьма незначительно. Скорость коррозии не превышает 0,1 мм/год. Исключение составляют емкости циркулирующего изобутана, сернокислотной промывки продуктов реакции 9, сбора циркулирующей серной кислоты 11 и емкость авиаалкилата 25.

Коррозия емкостей циркулирующего изобутана, особенно в блоке компримирования последнего, связана с тем, что изобутан выносит из реактора капельки серной кислоты. Если сам изобутан недостаточно осушен, то концентрация кислоты в электролите этих аппаратов падает до значений ниже 85%. Такой раствор кислоты обладает особенно высокой агрессивностью. Коррозия емкостей циркулирующей серной кислоты связана со снижением концентрации кислоты при длительной циркуляции до значений ниже 85% в связи с постепенным разбавлением ее. В случаях, когда кислоту вовремя обновляют, этот аппарат работает безотказно. Считается, что емкости авиаалкилата корродируют под действием продуктов разложения алкилсульфатов, образующихся имеете с целевыми продуктами.

Таким образом, существующие на установках сернокислотного алкилирования коррозионные проблемы в значительной степени связаны с технологическими особенностями проведения процесса и качеством используемых реагентов.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: