萃取剂甲酮对酚氨回收换热器及管线腐蚀问题的研究与对策

摘要：甲基异丁基酮（MIBK，化学式：C8H16O）作为工业生产中常用的有机溶剂，其对碳钢管线的腐蚀作用成为影响设备安全性和使用寿命的关键因素。2023年10月某公司酚回收A酚塔循环蒸发器上下管箱先后发生腐蚀泄漏，溶剂管线运行过程中发现酮对碳钢存在严重腐蚀现象，导致管线不同程度出现裂纹，频繁泄漏。不仅影响了泵及换热器的正常运行，还存在装置停车等潜在安全生产风险。为消除隐患，通过现场检查确认，研究查阅相关资料和换热器厂家沟通交流，将酚回收溶剂管线原有碳钢管线进行更换，将材质升级为不锈钢材质（316L），酚塔再沸器上下管箱筒体与法兰环焊缝腐蚀严重，筒体点状腐蚀明显，车间组织对酚塔循环蒸发器筒体及法兰环焊缝进行修复，管箱内壁贴不锈钢板（材质：2507 δ=4mm）。本文通过理论分析以及文献综述，全面探讨溶剂对换热器和碳钢管线的腐蚀机理，并提出材质升级和和上管箱内衬贴板的策略与实践建议，为后期装置运行提供安全和稳定保障。

关键词：甲酮、萃取剂、管线腐蚀、换热器、贴板、材质升级

前言：酚回收装置采用甲基异丁基酮作为萃取剂将酚氨废水中的酚通过液-液萃取原理将酚萃取出来，通过精馏塔对萃取物进行精馏，重组分经塔釜进入半成品罐，轻组分经塔顶通过冷却后进入溶剂循环槽循环使用，溶剂循环槽会通过定期补充新鲜甲酮来提高萃取效果。甲酮通过泵打入萃取塔内，与酚水混合进行逆流萃取，运行过程中换热器和泵进出口管线多次出现管线腐蚀泄漏，严重影响装置安全稳定运行，现通过换热器内衬贴板和管线材质升级改造，已达到装置安全稳定运行的目的。

1 改造部分

1.1 原因分析

1.1.1酚回收装置的酚塔介质具备一定的腐蚀性，尤其是在高温等特定工况下，会对循环蒸发器造成化学腐蚀。以苯酚为例，当有水分存在且温度较高时，其可能与金属发生反应，破坏设备表面的保护膜，进而致使酚塔循环蒸发器的上管箱遭受腐蚀。

1.1.2酚回收装置酚塔循环蒸发器内的温度和压力若出现波动，或者存在局部过热现象，会加剧腐蚀程度。随着温度升高，化学反应速率加快，腐蚀速率也会显著上升；而压力的变化可能改变介质的状态，使其腐蚀性增强。

1.1.3当酚回收装置酚塔循环蒸发器内流体的气体流速较快时，会对上管箱筒壁产生冲刷作用，破坏上管箱的防护层，使金属基体暴露于腐蚀环境中，从而加速腐蚀进程。

1.1.4.MIBK 为无色透明液体，具有良好的溶解性与挥发性。其分子结构中不含有卤素、硫、硝基等强腐蚀性基团。在常温和常压条件下，MIBK 对碳钢的直接腐蚀性较低。

1.1.5.碳钢凭借良好的机械性能和成本优势，在管道系统中得到广泛应用。然而，在特定条件下，碳钢易发生电化学腐蚀和化学腐蚀，特别是当环境中存在水分、酸性或碱性物质以及促进腐蚀的离子时。

1.1.6.MIBK 与水混合时，可能促使水中的溶解氧向碳钢表面扩散，加速电化学腐蚀。此外，MIBK 的挥发性可能在管壁上形成冷凝水，增加腐蚀风险。

1.1.7.MIBK 中可能含有的酸、碱、盐等杂质，会与碳钢发生反应，生成腐蚀性产物，加速碳钢的腐蚀。

1.1.8.即便在低腐蚀性条件下，长期处于 MIBK 环境中的碳钢管线也可能因应力腐蚀开裂而损坏。

在酚氨回收装置中，若萃取物不慎带水进入酚塔，将会引发一系列问题。具体来说，塔顶气相会因夹带水分，在经冷却后流入溶剂循环槽，这不仅影响了溶剂的纯度，还会加速管道内壁的腐蚀，对设备的长期稳定运行构成威胁。

萃取后的萃余液则被送入水塔进行处理。在水塔中，通过提温操作将酮蒸汽有效汽提出来，随后这些蒸汽会进入油水分离器进行彻底的油水分离。分离后的溶剂从上部溢流口顺畅地进入溶剂循环槽，而下部的水则通过泵被打入水塔作为塔顶回流，这一步骤对于控制塔顶温度至关重要。

如果操作过程中出现失误，或者回流量设置过小，油水分离器的液位就会异常升高。一旦液位超出正常范围，水就有可能进入溶剂循环槽，与其中的溶剂混合，同样会加剧对碳钢管线的腐蚀。

经取样检测发现，溶剂循环槽内溶剂的PH值在5-6之间，呈现出酸性特质。这种酸性的溶剂会与碳钢发生化学反应，进一步加速设备和管线的腐蚀速度。为了保障酚氨回收装置的稳定运行，确保酚水的稳定消耗，同时不影响公司的高负荷运转，对这项工艺进行改造已经是势在必行。

2材质升级策略与实践建议

材料选择：依据详尽的实验结果，车间经过深入研讨决定，针对酚塔循环蒸发器，其原材质SU30408虽具有良好的性能，但上管箱法兰焊缝存在缺陷，需采用合适的焊材进行焊接修复。同时，为了进一步增强设备的抗腐蚀能力，决定在筒壁内贴合3mm厚、材质为2507的双相不锈钢板，该材质以其优异的耐腐蚀性和机械性能而著称。对于酚回收溶剂管线，鉴于甲酮环境的特殊腐蚀性，车间推荐使用耐腐蚀性能更为优越的304或316L不锈钢材质，以全面替代传统的碳钢材质，从而有效提升管线的使用寿命和安全性。

设计优化：在设计阶段，我们着重考虑了酚塔循环蒸发器和溶剂管线的耐腐蚀性。通过对管线布局进行精细化优化，合理规划管线的走向与连接方式，力求减少介质在管线中的滞留时间，从而降低腐蚀风险。同时，对法兰、接头等易腐蚀部位进行了特殊设计，以确保其密封性和耐腐蚀性。

维护策略：为了保障改造升级后的效果得以持续保持，我们建立了完善且定期的管线检查与维护机制。其中包括定期开展腐蚀监测，实时掌握管线的腐蚀情况；对涂层进行细致检查，一旦发现涂层有损坏或脱落，立即进行修复，确保管线的长期稳定运行。

经济型分析：我们全面评估了材质升级对设备初期投资与长期运行成本的影响。通过综合考量材质升级所带来的初期投资增加以及因安全性提升和使用寿命延长所产生的经济价值，我们确定了最具性价比的改造方案。

3 结论

不锈钢材质以其卓越特性，在工业领域备受青睐。其出色的耐腐蚀性，使其能在酚回收装置这类充满腐蚀性介质的复杂环境中，始终维持稳定性能。酚回收装置内的介质，在高温、压力波动等工况下，腐蚀性显著，不锈钢材质可有效抵御介质中的化学物质侵蚀，大大减少维护成本。同时，不锈钢拥有高强度，这一特性极大地提高了设备的承压能力，使其能更好应对装置运行中的压力变化。良好的卫生性能，契合化工生产对清洁、无污染的严格要求。尤为重要的是，不锈钢在使用结束后可回收再利用，符合当下绿色环保的发展趋势，践行了可持续发展理念。

换热器管线在增加了内衬贴板之后，与溶剂管线一并更换为不锈钢材质，这一改造举措使得换热器上管箱和管线的抗腐蚀能力实现了质的飞跃。内衬贴板如同一层坚固的盾牌，有效隔绝了介质中的化学物质与管线内壁的直接接触，大大增强了管线对腐蚀性介质的抵御能力。

参考文献：

[1] 天然气净化装置凝结水管线腐蚀原因分析与防护. 周思立;陈锐;范罡.中国石油和化工标准与质量，2021（21）

[2] 浅析海上工艺管线腐蚀快速检测方法在工程中的应用. 孙晔.全面腐蚀控制，2024（11）