芳烴抽提裝置溶劑劣化對貧溶劑泵機械密封的腐蝕影響
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摘要：本文介紹中國石油烏魯木齊石化分公司70萬噸/年芳烴抽提裝置溶劑環丁砜劣化，造成貧溶劑泵P-2405一、二級密封發生腐蝕，機械密封失效泄漏，P-2405不能正常運行，維修成本高。經過分析抽提裝置溶劑環丁砜劣化對316不銹鋼腐蝕的影響，認識貧溶劑泵P-2405機械密封失效泄漏的影響因素，保證劑泵長周期運行，滿足裝置實際工況。
關鍵詞：機械密封;環丁砜;氯離子;劣化
中國石油烏魯木齊石化公司70萬噸/年的芳烴抽提裝置，采用北京金偉暉工程技術有限公司SUPER-SAE-II專利技術。該裝置以重整油分餾塔頂物料和部分異構化產品中C6、C7 組分為原料，生產混合芳烴，副產抽余油。
1 生產簡介
1.1 流程簡介
抽提回收塔C-2403 采用水與芳烴共沸蒸餾方法，將芳烴和溶劑分開，芳烴及水從塔頂蒸出，塔底得到含少量烴+水的溶劑（即貧溶劑）?；厥账﨏-2403 塔底的溶劑經貧溶劑泵P-2405送到抽提塔，在抽提塔中通過液/液萃取方式，分離芳烴和非芳烴。
1.2 環丁砜劣化
環丁砜又名四氫噻吩-1，二氧化物，無色透明液體，是一種優良的非質子極性溶劑，與水、甲苯等互溶。環丁砜是芳烴抽提裝置中的理想溶劑，抽提裝置循環運行，每一個循環周期都要升溫和降溫，這個過程環丁砜發生劣化，生成SO2、磺酸和丁二烯，其中SO2與水、游離氧發生反應生成SO42-。劣化產生酸性物質，在環丁砜溶劑中發生積累，溶劑顏色變深，酸性增強，pH值下降，對設備造成腐蝕，溫度越高腐蝕越嚴重。
1.3 機械密封
抽提裝置貧溶劑泵P-2405是嘉利特荏原泵業有限公司生產制造，入口壓力：0.028MPa，出口壓力：1.5MPa，操作溫度：177°C。輸送介質：99.3%環丁砜、0.06%甲苯、0.65%水。機械密封：大連華陽H122型，材質：316不銹鋼，密封形式：Plan23+54。介質為軟化水，密封水壓力0.5MPa。
2原因分析
2.1 環丁砜在高溫有氧條件下劣化加速
環丁砜劣化速度受溫度影響顯著。180°C條件下，充入不同純度氮氣保護進行環丁砜貧溶劑劣化實驗。氮氣純度高于99.5%（即氧含量<0.5%），試液pH值與劣化時間關系曲線下降趨勢較平緩，pH值下降較小，劣化產生的酸性物質較少。氧含量>0.5%，試液pH值與劣化時間關系曲線下降趨勢較嚴重，pH值下降較大，環丁砜劣化加速，劣化產生酸性物質明顯增多，設備腐蝕加劇。
2.2 SO2-對316鋼腐蝕4
抽提工藝的環丁砜中存在環丁烯砜雜質，環丁烯砜受熱產生SO32-或SO42-。環丁砜有酸的環境下，180°C時會分解產生SO2，開環水解形成磺酸。這樣惡性循環下，環丁砜劣化會產生大量SO42-，抽提溶劑pH值變小，酸值增加。不同濃度硫酸，60°C和70°C下對316L不銹鋼纖維腐蝕速率的影響。無論60°C還是70°C，硫酸濃度<30%時，SO42-表現為酸性，隨著硫酸濃度增加，酸性增加，H+去極化作用變強，金屬腐蝕加劇。
2.3 氯離子在環丁砜中積累造成設備氯腐蝕
抽提裝置主要原料是重整分餾塔C-2203 頂產物，和一部分歧化裝置C6、C7 組分。為了提高原油開采量，會加入一定量有機氯化物（一般存在于80-130°C餾分中），隨原料一起進入芳烴抽提裝置。CI-為活性陰離子，活性大于氧原子，隨CI-濃度增大而增加。CI-半徑小，易吸附在金屬表面，特別在金屬表面缺陷處、臺階及夾雜處，破壞鈍化膜的溶解和修復動態平衡。316L不銹鋼在含有CI-溶劑中，鈍化膜形成緩慢，膜結構具有不完整性，為點蝕孕育、萌發提供結構條件。316L不銹鋼上生成孔徑為20～30μm小蝕坑（即孔蝕核），酸性條件促使蝕核長大成蝕孔，形成點蝕，嚴重時形成穿孔。316L不銹鋼在不同CI-濃度溶液中浸泡60天，達到10-4 數量級時，表現出隨CI-濃度增大，腐蝕速率先增大后降低。
2.4 機械密封失效泄漏
機械密封是一種靠彈性元件對動環和靜環摩擦副的預緊和介質壓力與彈性元件壓力的壓緊達到密封的軸向旋轉密封裝置，密封性好。統計匯總貧溶劑泵P-2405機械密封多次檢修解體狀況，抽提溶劑環丁砜中水含量嚴重影響環丁砜劣化速度，含水量越高，環丁砜熱穩定性越差，含水量超3%，劣化增大。環丁砜溶劑在有氧軟化水中劣化水解生成SO42-，pH降低，酸值上升，腐蝕加劇，二級密封波紋管表面和密封端面發生腐蝕，特別在密封端面產生刺狀結垢物，硬度大于石墨密封環，造成二級密封端面損壞，導致二級密封失效，發生外漏。
分析環丁砜劣化得出結論，環丁砜在貧溶劑泵P-2405泵一級密封波紋管表面聚集、劣化，在Cl-粒子和SO42-雙重作用下被腐蝕，機械一級密封失效，環丁砜竄入二級密封軟化水系統，有氧有水條件下迅速劣化，產生大量SO42+，軟化水pH值下降，酸值增大，二級密封失效，P-2405泵二級密封軟化水大量外漏。根據環丁砜劣化對機械密封影響因素，采取措施：1更換新形式單向泵效環機械密封，避免環丁砜在一級密封波紋管處聚集、劣化;2 對P-2405泵原密封沖洗方案Plan23+54 改為Plan23+52，Plan52方案高位油罐充HL-46 潤滑油，環丁砜與潤滑油不發生劣化，避免機械密封腐蝕;3提高劣化溶劑樹脂脫氯系統、溶劑再生系統效果，加強C-2403 塔底氯離子濃度監控，避免氯離子積累機械密封孔蝕和應力腐蝕。
參考文獻：
[1]史艷華，于洋等.316L不銹鋼在氯離子環境中的腐蝕行為[J].材料防護，2015，8（48）.
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