谈氯乙烯压缩工序设备腐蚀问题

发表时间:2020/11/2   来源:《基层建设》2020年第18期   作者:魏成业
[导读] 摘要:设备使用的主要目的是保证设备的正常运行,并确保稳定和高产量。
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        摘要:设备使用的主要目的是保证设备的正常运行,并确保稳定和高产量。随着现代工业的发展,对设备的要求越来越高。设备维修不再是简单的设备维修。设备必须适应技术的需要,过程必须为设备的长期运行创造良好的条件,确保以最少的资源获得最大的效率。分析了氯乙烯压缩过程中设备的腐蚀问题。
        关键词:氯乙烯压缩;设备腐蚀;问题
        氯乙烯压缩机由机械传动、润滑系统和冷却系统组成。其工作原理是电机通过皮带带动曲轴,然后连杆带动十字头在滑道上做往复运动,活塞杆使活塞在气缸内往复运动,并通过进排气阀连续吸气和排气。由于上、下气缸分别装有吸气阀和排气阀,所以无论活塞是向上还是向下(第一级)还是向前和向后(第二级),气体都是被吸入和排出的,所以又称往复活塞压缩机。气体经一级气缸压缩后,经中冷器冷却分离后,进入二级气缸压缩,排出的气体经管道送入缓冲罐,再进入下一道工序。
        一、氯乙烯压缩机腐蚀产生的原因
        近年来,自生单体的产量不断增加,导致压缩机尾部排出的水呈酸性,导致压缩蒸馏装置的管道腐蚀。结果表明,pH值在2-4之间,特别是在夏季。在7月和8月,许多中间设备发生了腐蚀和泄漏,如废气冷凝器、中间罐、低沸点塔底部和单体罐。频繁的维护和更换意味着生产是被动的。生产和消费的速度受到严重影响。同时,氯乙烯是一种易燃易爆的高风险化学品。这对工作安全非常有害。目前生产的大多数设备和管道都是碳钢,酸物质很容易与碳钢发生反应。产生Fe2+、Fe3+等杂质颗粒,污染氯乙烯单体,影响树脂的白度、杂质颗粒数、热稳定性等质量指标。为查明酸液产生的原因,在碱洗塔缓冲器、机前冷凝器、机后冷却器、水分离器、单体计量箱出料口进行了pH值检测。当机器前温度较高时,机器后酸度也较高。事实,氯乙烯是一种电路容易分解温度高于110℃。酸性物质,如HCI,可以从相关部位的pH值分解。夏天在生产时,压缩机出口温度高达120-125℃。因此,即使少量的氯乙烯在高温下分解,压缩机后面的少量水也会产生高酸度的现象,导致压缩机后面的设备和管道发生严重的腐蚀。此外,氧气的存在也起着作用。由于系统中总是有少量的氧气,它与氯乙烯反应形成过氧化物,然后水解形成甲酸、甲醛、盐酸和其他酸性物质。化学反应方程为:
 
        1.机前温度过高,导致机后氯乙烯分解。夏季5℃盐水温度常升至10~12℃,机组前凝汽器由于使用寿命长,换热能力明显降低,在高生产流量下难以满足生产要求。机器前面的粗氯乙烯温度为25.0-26.0℃,远高于工艺控制指标(要求控制在0~10℃)。机器后的超高温会导致微量氯乙烯的分解。
        2.在生产过程中,可能会出现几种情况:(1)由于HCI纯度或压力的波动,C2H2和HCI的混合比例不平衡。如果HCI过高,水/碱洗涤负荷增加。如果过量的HCI不能通过碱性/水洗去除,少量的HCI会进入压缩蒸馏系统,导致设备腐蚀。如果操作者不能及时调整比率,情况也是如此。(2)催化剂催化效果差,转化率低。减少一些催化转换器由于容量或长期使用催化剂中毒、乙炔和转化率低电势的含量增加了合成气的电势,这导致了HCl传入以后的生产系统。(3)水碱性洗涤效率低,HCI去除不完全。碱性洗涤塔设有洗涤塔和泡沫洗涤塔。当泡沫塔因故障停用时,水洗塔和碱性洗涤塔的负荷增加,HCI难以消除。水洗和碱性喷涂效果不佳,填料不够湿,气液接触面积小。它也会使HCl不干净。对洗涤效率的影响:在洗涤过程中出现空塔或更换碱性塔也会影响洗涤效率。(4)合成过程的频繁中断和启动对系统不利。在启动阶段,转换器的温度较低,初期电势的含量和后期加工合成的不完整导致含量大于电荷电势hydro-alcalin洗涤,这导致了在后期过程中引入电势。在启动阶段开始时,工艺参数波动较大,如果不及时调整或适当控制,很难消除HCI。
        3.机器前短路的影响。由于需要增加产量,在碱性洗涤塔出口安装了一根新的短路管,直到机器前的冷凝器。因此,VC的大部分原油直接通过冷凝器输送到机器前,而不需要通过气柜。由于高温和高湿度,机器前的制冷剂负荷增加,导致机器后温度升高,导致VC部分分解,产生酸。
        4.压缩机的影响。氯乙烯压缩机是二次压缩。机身没有润滑,可能会导致机身内部温度升高。如气缸80℃出口一级缸的出口温度>11O℃是二级缸,导致酸性物质的氯乙烯。
        5.聚合对氯乙烯回收率的影响。当反应器完成反应并排放时,15%-20%的未反应单体被回收到气柜中。一方面,流量瞬间增大,使机组前冷凝器、压缩机负荷上升,极易导致VCM分解;另一方面,回收的单体中含有少量过氧化物等杂质,过氧化物水解生成酸性物质。
        6.蒸馏过程的影响。蒸馏过程是压缩过程的下一步。如果操作不当,会导致机器后酸。如果换热器换热效果不好或尾气压力过高,换热器后的压力会升高,使换热器后温度迅速上升,部分VC分解。回收的VC气中会夹带少量HCl返回机组前的凝汽器,形成恶性循环。总而言之,汇总分析如图1所示。
 
        二、改造措施
        1.自动配比HCI与C2H2的实现。采用合成配料自动控制装置,实现了C2H2随HCI波动的自动调节,大大提高了配料精度,使转化后的HCI质量分数控制在2%-9%。保证了水-碱洗的效果。在此基础上,当纯度或压力波动时,及时联系氯化氢工段,提高盐酸纯度。
        2.完善VC净化方法。将并联使用2台泡沫塔。高流量,2塔齐开;流量小时,单开l塔,如果发生故障,可进行切换,从而确泡沫塔的吸收。水洗塔和碱性洗涤塔填料是塑料鲍尔环,以增加与常压液体的接触面积。碱性洗涤喷雾器为环状喷雾器,效果良好。确保充填体充分湿润。
        3.在机组前面的短路管上增加了一个短路冷凝器。在装置前面的短路管上增加了一个80mz冷却器。使用机器前冷凝器的回水用作冷却介质。夏季碱洗出口粗VC温度由45℃降至20℃左右。因此,降低了发动机前的温度和水蒸气含量。
        4.安装压缩机中冷器。因为压缩机是无润滑的。一级缸出口温度高达70到90℃。采用来自冷却塔的干净自来水作为冷却介质,将气体温度降至30-50℃。然后,VC气体被二级气缸压缩,温度从120-125℃下降到90-105℃。消除汽轮机后VC的分解。
        6.骨料被送入回收装置。建立回收装置。聚合反应器结束后,非反应单体被送到回收装置进行处理,不再引入气柜。一方面,在短时间内突然增加压缩处理能力的不利影响被消除了。另一方面,通过过氧化氢水解产生的酸性物质可以减少系统的腐蚀。
        7.改进管理。加强了工艺培训,严格应用了加工方法,消除了由于操作错误造成的加工后酸。在生产过程中,必须合理组织转炉的生产过程,及时更换催化剂,减少计划外停机,稳定生产。
        总而言之,经过一系列的翻新工程。所有的排放点都是中性的。解决了安装后的酸度问题,取得了显著的效果。消除了设备管道腐蚀引起的计划外故障,稳定了生产。氯乙烯生产能力显著提高。自产单体不含酸,Fe2+、Fe3+单体明显降低,单体重量增加,树脂质量明显提高,一级质量提高,白度、热稳定性和杂质颗粒数增加。通过减少启动和关闭次数,减少了设备更换和维护过程中的疏散损失。自产单体的消耗量显著降低,经济效益显著提高。通过解决装置的酸度问题,大大延长了设备的使用寿命。例如,每年更换的单体计量箱,现在可以连续使用5-6年,整个电容器、废气电容器和单体储罐的使用寿命也大大延长。
        参考文献:
        [1]李瑞.氯乙烯生产装置危险性分析[J].中国安全生产科学技术,2018,10(3):116–118.
        [2]李卫.谈氯乙烯压缩工序设备腐蚀问题[J].中国氯碱,2018,10(10):36-40.
        [3]张超来.氯乙烯机后酸性产生的原因与改造[J].中国安全生产科学技术,2018.7(7):146-150.
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