CN115430168B - 一种控制钛材腐蚀的方法和生产系统 - Google Patents

Abstract

控制醋酸乙烯和聚乙烯醇装置钛材腐蚀的方法和生产系统，该方法为由醋酸精制塔底部抽出物料并分为两路，其中一路加入醋酸提浓塔，另一路加入醋酸精制塔的塔顶抽出物料管路。本发明提出的腐蚀控制方法，相对于传统的堵漏、更换材质，更为主动、简单、高效、可操作性强，且不影响工艺的稳定运行。

Description

一种控制钛材腐蚀的方法和生产系统

技术领域

本发明涉及化工防腐技术领域，具体的说是控制醋酸乙烯和聚乙烯醇装置钛材腐蚀的方法和生产系统。

背景技术

醋酸乙烯是醋酸的主要下游产品，是一种重要的有机化工原料和化工产品。聚乙烯醇是由醋酸乙烯经聚合醇解制成的一种用途广泛的水溶性高分子聚合物。在醋酸乙烯和聚乙烯醇的生产过程中，由于存在醋酸等强腐蚀性物质，装置腐蚀环境非常苛刻。上述醋酸乙烯装置的腐蚀主要集中在醋酸精制塔塔顶回流和脱丁烯醛塔塔釜的相关设备管道，而聚乙烯醇装置的腐蚀主要集中在醋酸提浓塔下部塔盘，以上部位材质均为高等级的工业纯钛TA2，但其腐蚀和氢脆问题依然严重。这是由于TA2是一种活泼金属，它优异的耐蚀性主要是由于其表面很容易生成一层牢固附着的致密氧化物保护膜。故氧化膜的维持与稳定是控制TA2腐蚀的关键，而TA2在醋酸乙烯和聚乙烯醇装置中之所以发生腐蚀和氢脆，就是因为还原性介质醋酸对氧化膜具有破坏作用。由此造成装置异常和非计划停工较多、检维修成本增加，给生产的安全稳定运行和企业的经济效益带来极大挑战。

目前，企业采取的主要措施是常规的堵漏、更换材质，但这些方法较为被动，且效率低、成本高，并未从根本上解决问题。因此，很有必要提出一种高效、可行、从根本上控制醋酸乙烯和聚乙烯醇装置钛材腐蚀的方法。

发明内容

本发明旨在提供控制醋酸乙烯和聚乙烯醇装置钛材腐蚀的方法和生产系统，减少相关设备装置的腐蚀。

为了解决以上技术问题，本发明采用的具体方案为：一种控制醋酸乙烯和聚乙烯醇生产装置的钛材腐蚀的方法，由醋酸精制塔底部抽出物料并分为两路，其中一路加入醋酸提浓塔，另一路加入醋酸精制塔的塔顶抽出物料管路。

优选的，由醋酸精制塔底部抽出的一路液相物料由加料管路加入醋酸提浓塔。

优选的，在线监测醋酸精制塔塔顶回流管路、脱丁烯醛塔的塔底排出管路及醋酸提浓塔的塔底排出管路中的Fe³⁺和Cr⁶⁺浓度，调节由醋酸精制塔底部抽出的液相物料至醋酸提浓塔的流量和至醋酸精制塔的塔顶抽出物料管路的流量，使醋酸精制塔塔顶回流管路、脱丁烯醛塔的塔底排出管路及醋酸提浓塔的塔底排出管路中Fe³⁺浓度≮10μg/g或Cr⁶⁺浓度≮3μg/g。

优选的，由控制器根据在线监测结果，通过调节阀实时控制由醋酸精制塔底部抽出的液相物料至醋酸提浓塔的流量和至醋酸精制塔的塔顶抽出物料管路的流量。

一种控制醋酸乙烯和聚乙烯醇生产装置的钛材腐蚀的生产系统，包括前端精馏塔、醋酸精制塔、醋酸提浓塔、脱丁烯醛塔、馏出冷凝器以及馏出槽，醋酸精制塔的塔顶抽出管路上连接有第一分流管，醋酸提浓塔上连接有第二分流管，第一分流管和第二分流管均与醋酸精制塔的塔底相连通。

优选的，第二分流管与醋酸提浓塔的加料管路相连通。

优选的，前端精馏塔的材质为316L，醋酸精制塔、醋酸提浓塔以及脱丁烯醛塔的材质均为TA2。

优选的，醋酸精制塔的底部连通有引流管，第一分流管和第二分流管均与引流管相连通。

优选的，第一分流管、第二分流管以及引流管的材质均为TA2。

优选的，引流管上设有用于将醋酸精制塔中的物料泵入第一分流管和第二分流管中的液泵。

优选的，引流管上设有第一在线金属离子分析仪，醋酸提浓塔的塔底排出管路上设有第二在线金属离子分析仪，馏出槽至醋酸精制塔的回流管路上设有第三在线金属离子分析仪，脱丁烯醛塔至醋酸精制塔的回流管路上设有第四在线金属离子分析仪；引流管上设有第一调节阀，第一分流管上设有第二调节阀，第二分流管上设有第三调节阀。

优选的，第一在线金属离子分析仪、第二在线金属离子分析仪、第三在线金属离子分析仪、第四在线金属离子分析仪、第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀以及液泵均信号连接于控制器。

经试验证明，若介质中存在具有氧化性的高价金属阳离子，如Fe³⁺、Cr⁶⁺等，能强化钛氧化膜，大大增强钛氧化膜的屏障作用，从而有效延缓TA2在工艺介质中的腐蚀与氢脆。本发明根据此原理，针对前述材质为TA2的重点腐蚀部位，对工艺进行局部调整，从根本上提供一种控制醋酸乙烯和聚乙烯醇装置TA2腐蚀的方法。因醋酸精制塔加料来自前端精馏塔，而前端精馏塔材质为316L属于铬镍不锈钢，故前端精馏塔液，即醋酸精制塔加料中含有较多的Fe³⁺、Cr⁶⁺等高价金属阳离子，这些金属阳离子随着液相工艺介质聚集在醋酸精制塔塔釜。基于此，本发明从醋酸精制塔塔釜抽出一部分物料分为两路，一路加入醋酸提浓塔加料，另一路加入醋酸精制塔塔顶抽出物料，从而使醋酸精制塔物料中的高价金属阳离子具有两路去向。一是进入醋酸提浓塔，随着液相介质主要分布在塔内下半部分；二是随着醋酸精制塔塔顶抽出物料，一部分进入塔顶回流，另一部分进入脱丁烯醛塔，随着塔内液相介质聚集在塔釜。由此方法或结构，使得腐蚀严重的醋酸提浓塔下部塔盘、醋酸精制塔塔顶回流和脱丁烯醛塔塔釜的相关设备管道就引入了具有氧化性的高价金属阳离子Fe³⁺、Cr⁶⁺等，TA2表面的氧化膜得到强化，阻隔氢进入TA2基体，或减缓氢的吸附、扩散和吸收，从而有效控制了TA2在醋酸中的腐蚀与氢脆。进一步使得本发明具有以下优点：

第一，本发明明确了醋酸乙烯装置和聚乙烯醇装置钛材的腐蚀原因，并从根本上提出腐蚀控制方法，并提出了控制指标。

第二，本发明提出的腐蚀控制方法，相对于传统的堵漏、更换材质，更为主动、简单、高效、可操作性强，且不影响工艺的稳定运行。

第三，本发明能有效控制醋酸乙烯和聚乙烯醇装置的腐蚀问题，减少非计划停工，节约企业检维修成本，促进增产效益。

附图说明

图1为本发明的一种控制醋酸乙烯和聚乙烯醇生产装置的钛材腐蚀的生产系统的结构示意图；

图2为工业纯钛设备氢化程度判定表；

图中标记：1、醋酸提浓塔，2、第二在线金属离子分析仪，3、第三调节阀，4、第一调节阀，5、液泵，6、第一在线金属离子分析仪，7、第四在线金属离子分析仪，8、脱丁烯醛塔，9、馏出槽，10、馏出冷凝器，11、第三在线金属离子分析仪，12、醋酸精制塔，13、第二调节阀，14、第一分流管，15、第二分流管，16、引流管。

具体实施方式

如图1所示，本实施例一种控制醋酸乙烯和聚乙烯醇生产装置的钛材腐蚀的生产系统，与常规醋酸乙烯和聚乙烯醇生产系统相同的，均包括前端精馏塔、醋酸精制塔12、醋酸提浓塔1、脱丁烯醛塔8馏出冷凝器10以及馏出槽9，并保留了各塔釜之间的管路连接关系。前端精馏塔的材质为常规316L，而醋酸精制塔12、醋酸提浓塔1、脱丁烯醛塔8馏出冷凝器10以及馏出槽9的材质常规均为TA2。

与常规醋酸乙烯和聚乙烯醇生产系统不同的是，本实施例中利用316L材质的前端精馏塔中存在较多的Fe3+、Cr6+等高价金属阳离子作为抗腐蚀剂，由Fe3+、Cr6+强化各个塔釜中的钛氧化膜，大大增加其屏障作用，从而有效延缓醋酸乙烯和聚乙烯醇生产中易产生腐蚀的醋酸精制塔12塔顶回流、醋酸提浓塔1下部塔盘以及脱丁烯醛塔8塔釜的相关设备管道在工艺介质中的腐蚀与氢脆，具体的：

如图1中粗实线部分所示，在醋酸精制塔12的塔底增加设置引流管16，引流管16的一端与醋酸精制塔12的塔底相连通并设有液泵5，以将随前端精馏塔塔釜来料进入并聚集在醋酸精制塔12底部的Fe3+、Cr6+引出；引流管16的另一端分为两路并分别连接有第一分流管14和第二分流管15，其中的第二分流管15与醋酸提浓塔1的顶部加料管路相连，使其中的Fe3+、Cr6+沿由上至下的方向贯通整个醋酸提浓塔1，第一分流管14与醋酸精制塔12的塔顶抽出管路相连，使其中的Fe3+、Cr6+依次经馏出冷凝器10和馏出槽9后，再分别回流至醋酸精制塔12的顶部和脱丁烯醛塔8中，进而达到强化前述的规醋酸乙烯和聚乙烯醇生产装置系统的易腐蚀部位耐腐蚀性的效果。由此，腐蚀严重的醋酸提浓塔1下部塔盘、醋酸精制塔12塔顶回流和脱丁烯醛塔8塔釜相关设备管道就引入了具有氧化性的高价金属阳离子Fe3+、Cr6+等，TA2表面的氧化膜得到强化，阻隔氢进入TA2基体，或减缓氢的吸附、扩散和吸收，从而有效控制了TA2在醋酸中的腐蚀与氢脆。

此外，为了便于管控易腐蚀位置的高价金属阳离子浓度，在尽可能减少醋酸精制塔12中液相物料抽提的前提下保障防腐效果，本实施例还包括一套自动化控制系统。仍如图1所示，该自动化控制系统包括设置在引流管16上的第一在线金属离子分析仪6、设置在醋酸提浓塔1的塔底排出管路的第二在线金属离子分析仪2、设置在馏出槽9至醋酸精制塔12的回流管路上的第三在线金属离子分析仪11、设置在脱丁烯醛塔8至醋酸精制塔12的回流管路上的第四在线金属离子分析仪7、设置在引流管16上的第一调节阀4、设置在第一分流管14上的第二调节阀13以及设置在第二分流管15上的第三调节阀3，且所述的第一在线金属离子分析仪6、第二在线金属离子分析仪2、第三在线金属离子分析仪11、第四在线金属离子分析仪7、第一调节阀4、第二调节阀13、第三调节阀3以及液泵5均信号连接于控制器。各个在线金属离子分析仪用于检测对应管路中的Fe3+、Cr6+浓度，并发送至控制器。各个调节阀则分别经控制器调整开度以调整对应管路中的介质流量，从而通过调整通入对应塔釜中的Fe3+、Cr6+的量来调整Fe3+、Cr6+在对应塔釜中的聚集浓度，达到防腐效果。而控制器中则存储有控制程序，该控制程度根据高价重金属离子浓度的实时监测结果，经对应调节阀调节各处流量，使醋酸精制塔12塔顶回流管路、脱丁烯醛塔8的塔底排出管路及醋酸提浓塔1的塔底排出管路中Fe3+浓度≮10μg/g或Cr6+浓度≮3μg/g，以此实现物料合理分配，使各部位的金属离子浓度保持在有效的抗腐蚀范围之内。

本实施例作为技术改造已具体应用于某企业的醋酸乙烯和聚乙烯醇系统中，改造效果如下：

醋酸提浓塔1的塔体和塔盘材质为TA2，改造前其前下部15-20层塔盘全面腐蚀速率高达0.5mm/a。同时，15-20层塔盘吸氢量高达7800ppm，表面金相形貌显示有大量的、非常粗大的针状物，并有较大裂纹，根据图2所示的工业纯钛设备氢化程度判定，塔盘发生了十分严重的腐蚀与氢脆。经前述改造后，腐蚀速率降至0.1mm/a以下，塔盘吸氢量为100ppm，表面金相形貌显示仅有少量的点状物，塔盘的腐蚀和氢脆得到有效控制。

脱丁烯醛塔8塔釜塔盘材质为TA2，改造前其塔釜塔盘腐蚀速率达0.4mm/a。同时，塔盘吸氢量达810ppm，表面金相形貌显示有粗大针状物，根据图2所示的工业纯钛设备氢化程度判定，塔盘发生了严重腐蚀与氢脆。经前述改造后，腐蚀速率降至0.05mm/a以下，塔盘吸氢量为80ppm，表面金相形貌显示无针状物，塔盘的腐蚀和氢脆得到有效控制。

醋酸精制塔12塔顶馏出冷凝器10材质为TA2，改造前其TA2换热管经常出现腐蚀减薄，腐蚀速率达0.3mm/a，同时经常出现开裂，造成物料泄露。经分析，其TA2换热管吸氢量达540ppm，表面金相形貌显示有针状物。根据图2所示的工业纯钛设备氢化程度判定，TA2换热管发生了腐蚀与吸氢。改造后，腐蚀速率降至0.05mm/a以下，塔盘吸氢量为60ppm，表面金相形貌显示无针状物，馏出冷凝器10的腐蚀和氢脆得到有效控制。

Claims (11)

1.一种控制醋酸乙烯和聚乙烯醇生产装置的钛材腐蚀的方法，其特征在于：由醋酸精制塔（12）底部抽出物料并分为两路，其中一路加入醋酸提浓塔（1），另一路加入醋酸精制塔（12）的塔顶抽出物料管路；前端精馏塔的材质为316L，而醋酸精制塔、醋酸提浓塔、脱丁烯醛塔的材质均为TA2。

2.如权利要求1所述的一种控制醋酸乙烯和聚乙烯醇生产装置的钛材腐蚀的方法，其特征在于：由醋酸精制塔（12）底部抽出的一路液相物料由加料管路加入醋酸提浓塔（1）。

3.如权利要求1所述的一种控制醋酸乙烯和聚乙烯醇生产装置的钛材腐蚀的方法，其特征在于：在线监测醋酸精制塔（12）塔顶回流管路、脱丁烯醛塔（8）的塔底排出管路及醋酸提浓塔（1）的塔底排出管路中的Fe3+和Cr6+浓度，调节由醋酸精制塔（12）底部抽出的液相物料至醋酸提浓塔（1）的流量和至醋酸精制塔（12）的塔顶抽出物料管路的流量，使醋酸精制塔（12）塔顶回流管路、脱丁烯醛塔（8）的塔底排出管路及醋酸提浓塔（1）的塔底排出管路中Fe³⁺浓度≮10μg/g或Cr⁶⁺浓度≮μg/g 。

4.如权利要求3所述的一种控制醋酸乙烯和聚乙烯醇生产装置的钛材腐蚀的方法，其特征在于：由控制器根据在线监测结果，通过调节阀实时控制由醋酸精制塔（12）底部抽出的液相物料至醋酸提浓塔（1）的流量和至醋酸精制塔（12）的塔顶抽出物料管路的流量。

5.一种控制醋酸乙烯和聚乙烯醇生产装置的钛材腐蚀的生产系统，包括前端精馏塔、醋酸精制塔（12）、醋酸提浓塔（1）、脱丁烯醛塔（8）、馏出冷凝器（10）以及馏出槽（9），前端精馏塔的材质为316L，而醋酸精制塔、醋酸提浓塔、脱丁烯醛塔的材质均为TA2，其特征在于：醋酸精制塔（12）的塔顶抽出管路上连接有第一分流管（14），醋酸提浓塔（1）上连接有第二分流管（15），第一分流管（14）和第二分流管（15）均与醋酸精制塔（12）的塔底相连通。

6.如权利要求5所述的一种控制醋酸乙烯和聚乙烯醇生产装置的钛材腐蚀的生产系统，其特征在于：第二分流管（15）与醋酸提浓塔（1）的加料管路相连通。

7.如权利要求5所述的一种控制醋酸乙烯和聚乙烯醇生产装置的钛材腐蚀的生产系统，其特征在于：醋酸精制塔（12）的底部连通有引流管（16），第一分流管（14）和第二分流管（15）均与引流管（16）相连通。

8.如权利要求7所述的一种控制醋酸乙烯和聚乙烯醇生产装置的钛材腐蚀的生产系统，其特征在于：第一分流管（14）、第二分流管（15）以及引流管（16）的材质均为TA2。

9.如权利要求7所述的一种控制醋酸乙烯和聚乙烯醇生产装置的钛材腐蚀的生产系统，其特征在于：引流管（16）上设有用于将醋酸精制塔（12）中的物料泵入第一分流管（14）和第二分流管（15）中的液泵（5）。

10.如权利要求9所述的一种控制醋酸乙烯和聚乙烯醇生产装置的钛材腐蚀的生产系统，其特征在于：引流管（16）上设有第一在线金属离子分析仪（6），醋酸提浓塔（1）的塔底排出管路上设有第二在线金属离子分析仪（2），馏出槽（9）至醋酸精制塔（12）的回流管路上设有第三在线金属离子分析仪（11），脱丁烯醛塔（8）至醋酸精制塔（12）的回流管路上设有第四在线金属离子分析仪（7）；引流管（16）上设有第一调节阀（4），第一分流管（14）上设有第二调节阀（13），第二分流管（15）上设有第三调节阀（3）。

11.如权利要求10所述的一种控制醋酸乙烯和聚乙烯醇生产装置的钛材腐蚀的生产系统，其特征在于：第一在线金属离子分析仪（6）、第二在线金属离子分析仪（2）、第三在线金属离子分析仪（11）、第四在线金属离子分析仪（7）、第一调节阀（4）、第二调节阀（13）、第三调节阀（3）以及液泵（5）均信号连接于控制器。