1、烷基化裝置的腐蝕與防護(hù)烷基化裝置是用丙烷、丙烯和C4組分生產(chǎn)甲基叔丁基醚（MTBE）和烷基化油。二者均為汽油的高辛烷值組分，與其它汽油按一定比例調(diào)和即可生產(chǎn)低鉛或無鉛汽油。目前世界上烷基化工藝已經(jīng)成熟，工業(yè)化的烷基化工藝過程有兩種：硫酸烷基化和氫氟酸烷基化。硫酸烷基化工藝發(fā)展比較早，我國(guó)早已掌握，并已投入工業(yè)生產(chǎn)。氫氟酸烷基化工藝是美國(guó)二十世紀(jì)40年代開發(fā)的工藝技術(shù)，現(xiàn)在世界上有美國(guó)環(huán)球油品公司（UOP）和飛利浦（Phillips）公司兩個(gè)專利。氫氟酸烷基化工藝具有低酸耗、低能耗、高收率、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單（不需要冷凍設(shè)備和攪拌設(shè)備）、造價(jià)低、占地面積少，三廢處理可以合理解決等許多優(yōu)點(diǎn)。雖然氫氟酸本

2、身對(duì)人體危害大，對(duì)環(huán)境有污染，但隨著工藝技術(shù)逐步成熟和提高，又有不斷積累起來的豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)作指導(dǎo)，使氫氟酸對(duì)人體的危害和環(huán)境的污染得到避免和防止，可以確保生產(chǎn)的安全。氫氟酸烷基化工藝流程分為原料預(yù)處理、反應(yīng)、產(chǎn)品分餾、產(chǎn)品處理、酸再生和三廢處理五個(gè)部分。原料預(yù)處理必須達(dá)到如下指標(biāo)：乙烷以及比乙烷輕的物料含量最大為0.2%，硫含量不得超過20ppm，水的含量為控制原料氣露點(diǎn)低于40，丁乙烯含量最大為0.2%(mol)。原料中雜質(zhì)含量過高，對(duì)產(chǎn)品收率、產(chǎn)品質(zhì)量、酸耗及開工周期等有直接影響。經(jīng)過干燥的原料和循環(huán)異丁烷在進(jìn)入酸冷卻器后，通過高效霧化噴嘴噴入再循環(huán)反應(yīng)管中。由于氫氟酸和烴接觸后迅速的進(jìn)行

3、反應(yīng)，所以烷基化反應(yīng)幾乎是在酸的上升管的垂直部分瞬時(shí)發(fā)生的。反應(yīng)產(chǎn)物、循環(huán)酸和未反應(yīng)的物料進(jìn)入酸沉降器，酸和烴類在沉降器中分離，然后經(jīng)酸冷卻器冷卻后返回反應(yīng)管形成酸的循環(huán)。酸的循環(huán)是靠具有較高密度的酸管（重腿）與反應(yīng)管之間的密度差進(jìn)行的。沉降器中的烷基化油和未反應(yīng)的物料由泵送到酸再接觸混合器，將氫氟酸與沉降流出物進(jìn)行混合，混合后的酸與烴在酸再接觸器中分離，酸通過混合器循環(huán)使用，烴類則經(jīng)過換熱器換熱后進(jìn)入主分餾塔。通過主分餾塔，將來自酸再接觸器的烴類，分為丙烷、異丁烷、正丁烷和烷基化油。最輕的組分丙烷與一些殘余的異丁烷和酸一起作為塔頂產(chǎn)品，和丙烷汽提塔塔頂產(chǎn)物匯合在一起，通過冷凝分為氫氟酸和碳?xì)?/p>

4、化合物，次輕的碳?xì)浠衔镒鳛橹鞣逐s塔的回流以及丙烷汽提塔的進(jìn)料。正丁烷從主分餾塔下部抽出，主分餾塔塔底產(chǎn)品是烷基化油。在分餾過程中除生成丙烷、正丁烷和烷基化油外，還生成少量的酸溶性油（ASO），這主要是由于原料中帶來的含氧雜質(zhì)發(fā)生副反應(yīng)造成的。這種油是一種粘稠狀的重質(zhì)油，能溶解到氫氟酸中，致使循環(huán)酸的濃度降低而影響反應(yīng)的正常進(jìn)行。為使循環(huán)酸的濃度保持在正常水平，就必須對(duì)循環(huán)酸中的酸溶性油（ASO）和水分進(jìn)行脫除，這就是酸再生。氫氟酸烷基化生產(chǎn)過程中所排出的烴類氣體，含酸氣體，含酸水以及中和處理后出現(xiàn)的廢渣，是本裝置的廢棄物。這些物質(zhì)含有氫氟酸以及有機(jī)氟化物，必須脫氟、中和后才能作為產(chǎn)品或無公害

5、物質(zhì)輸出裝置或自用。必須進(jìn)行嚴(yán)格的產(chǎn)品和三廢處理，達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)后才能排放，以免污染環(huán)境或造成生產(chǎn)和人身事故。8.1 氫氟酸的腐蝕氫氟酸是一種劇毒和強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)，本身易揮發(fā)，和水能夠完全互溶，造成強(qiáng)烈的腐蝕。8.1.1 氫氟酸的腐蝕類型均勻腐蝕：氫氟酸對(duì)金屬材料的腐蝕是電化學(xué)腐蝕，陽極溶解，陰極析出氫氣。氫氟酸十分活潑，在常溫下能和大多數(shù)金屬反應(yīng)，生成氟化物釋放出氫氣。氫氟酸和碳鋼、蒙乃爾合金反應(yīng)生成氟化亞鐵和氟化鎳，氟化亞鐵和氟化鎳附著于金屬表面形成致密的保護(hù)膜，膜越致密則和材料附著的越牢固，越具有保護(hù)效果。一般碳鋼能結(jié)3.2mm厚的膜，蒙乃爾材質(zhì)能結(jié)0.4mm的膜，金屬溫度越高，膜結(jié)的越厚，

6、溫度高到一定程度（碳鋼65，蒙乃爾合金149），膜的致密性變差，附著程度減弱，溫度再高（碳鋼72，蒙乃爾合金171），膜將脫落，或基本不能形成保護(hù)膜，使腐蝕大大加劇。氫鼓泡和氫脆：氫氟酸介質(zhì)和碳鋼接觸生成氟化亞鐵保護(hù)膜，使氟化氫的擴(kuò)散速度降低，對(duì)設(shè)備起到保護(hù)作用。如果溫度超過65，氟化亞鐵保護(hù)膜失去保護(hù)作用，使金屬加速腐蝕。腐蝕生成的氫原子對(duì)鋼材具有很強(qiáng)的滲透能力（這種滲透能力和溫度有關(guān)，溫度越高，滲透越強(qiáng)），氫原子滲入金屬時(shí)，若鋼材內(nèi)部存有缺陷，如晶格缺陷、氣孔、夾雜等，氫原子在該處聚集形成氫分子，體積膨脹，使材料出現(xiàn)氫鼓泡。氫原子滲入鋼材后，也會(huì)使金屬的韌性和強(qiáng)度明顯下降，產(chǎn)生氫脆。應(yīng)力腐

7、蝕：應(yīng)力腐蝕是在應(yīng)力和特定介質(zhì)共同作用下所引起的材料開裂。在氫氟酸中，碳鋼和蒙乃爾合金均有可能產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂，發(fā)生應(yīng)力腐蝕的可能性隨溫度的升高而加大。本裝置防止應(yīng)力腐蝕開裂的措施主要是設(shè)備焊后進(jìn)行熱處理，要求熱處理后的硬度值控制在布氏硬度HB235以下?？p隙腐蝕：在設(shè)備焊接處存在間隙、焊縫裂紋、墊片與密封面之間的間隙、螺母接觸面間隙等之間聚存一部分靜止的氫氟酸溶液，這些氫氟酸溶液不斷聚集濃縮，使已形成的保護(hù)膜被高濃度的氫離子所破壞，導(dǎo)致腐蝕加劇，造成嚴(yán)重的局部腐蝕。腐蝕產(chǎn)物（氟化亞鐵和氟化鎳）體積增大，在縫隙內(nèi)膨脹，可以將焊縫脹壞，從而發(fā)生焊縫開裂等事故。預(yù)防縫隙腐蝕的主要措施是：在焊接時(shí)嚴(yán)

8、格遵循技術(shù)規(guī)定，按照規(guī)定的程序進(jìn)行施工，尤其蒙乃爾合金的焊接，要求密封焊、連續(xù)焊、焊透。管徑小于DN25的氫氟酸工藝管線，采用絲扣鍛鋼法蘭連接，用聚四氟乙烯密封帶密封，絕對(duì)不允許加密封焊。8.1.2 氫氟酸腐蝕的影響因素氫氟酸的濃度：濃的氫氟酸腐蝕性極其微弱，而稀氫氟酸腐蝕性極其強(qiáng)烈，在較高的濃度下，氫氟酸腐蝕性隨濃度的降低而加劇。這是因?yàn)闈舛冉档?，溶液的?dǎo)電性能加強(qiáng)，離子的遷移和擴(kuò)散容易進(jìn)行，對(duì)腐蝕電流有較大的影響。濃度降到一特定值，氫氟酸腐蝕性達(dá)到最強(qiáng)，隨后，進(jìn)一步降低濃度，腐蝕性降低。對(duì)碳鋼來講，使用溫度不超過65，氫氟酸的濃度在75%以上，最好在98%以上。即使在低溫下，碳鋼因含水量的

9、增加，腐蝕速率也增加。溫度：腐蝕是化學(xué)反應(yīng)，一般來說，溫度升高腐蝕加快。碳鋼在氫氟酸介質(zhì)中，使用溫度超過65，保護(hù)膜失去保護(hù)功能，腐蝕加??；蒙乃爾合金在氫氟酸介質(zhì)中，使用溫度超過149，保護(hù)膜失去保護(hù)功能，腐蝕加劇。介質(zhì)流速：介質(zhì)流速對(duì)生成的保護(hù)膜有一定的影響，介質(zhì)流速高，保護(hù)膜受到介質(zhì)的沖刷，容易脫落，使金屬腐蝕加劇。銅、碳鋼、和蒙乃爾合金在氫氟酸介質(zhì)中，銅的保護(hù)膜最容易脫落，碳鋼次之，蒙乃爾合金生成氟化鎳附著性能最好，不易被沖刷掉。氫氟酸中的氧含量：氫氟酸中的氧促進(jìn)金屬的氧化，使金屬的腐蝕速度明顯加快，蒙乃爾合金受氧化而被腐蝕更明顯。因?yàn)閷?duì)于蒙乃爾合金，氧參與了陰極過程，降低了其陰極極化電

10、位，使得這類材料的陰極控制失效，從而加速了腐蝕。蒙乃爾400在飽和氧的氫氟酸溶液中腐蝕速率為23.7mm/a，在無氧氫氟酸溶液中腐蝕速率僅為0.246mm/a，腐蝕速率相差95倍。一般來講，金屬在含有1%氧氫氟酸溶液中腐蝕速率最快。8.2工藝設(shè)備防腐措施由于氫氟酸屬于劇毒強(qiáng)腐蝕介質(zhì)，對(duì)設(shè)備管線有強(qiáng)烈腐蝕作用，對(duì)人體有特殊的毒害作用，易發(fā)生生產(chǎn)事故和人身傷亡事故，所以對(duì)氫氟酸和含氫氟酸烴類介質(zhì)的管線、法蘭、閥門管件等的密封要求十分嚴(yán)格，不得有任何泄漏，還必須有安全防護(hù)措施。與氫氟酸接觸的采用ASTM A516Grade 55標(biāo)準(zhǔn)制作的碳鋼設(shè)備不需要進(jìn)行焊后熱處理消除應(yīng)力；采用ASTM A516G

11、rade 60標(biāo)準(zhǔn)制作的而且板厚32mm的碳鋼設(shè)備需要進(jìn)行焊后熱處理消除應(yīng)力。所有焊縫和熱影響區(qū)最大硬度為HB235；所有內(nèi)部焊接（如塔盤、內(nèi)部管線等）應(yīng)為連續(xù)密封焊或全焊透型。除組裝塔盤所必須外，塔內(nèi)其它部件不應(yīng)采用螺栓連接。塔盤螺栓安裝時(shí)，規(guī)定用手上緊后，加四分之一圈。換熱器采用TEMA標(biāo)準(zhǔn)中AEU或BEU形式的U形換熱管，折流板與殼體之間的間隙最少6mm，防止被產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物堵塞。換熱器使用換熱管不允許拼接，而且管子和管板聯(lián)接采用脹接形式，不允許采用焊接或脹焊結(jié)合形式。設(shè)備管嘴最小尺寸為Dg50。法蘭一般采用300磅/英寸2（相當(dāng)于PN5.0MPa）ANSI光滑面對(duì)焊鍛鋼法蘭，法蘭螺栓個(gè)數(shù)大于等于8個(gè)，保證一個(gè)螺栓損壞不需要停工更換。所有容器法蘭的外邊緣應(yīng)涂上一層用于檢測(cè)氫氟酸泄漏的變色漆，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)。蒙乃爾合金以及蒙乃爾合金墊片要求打上標(biāo)記，并涂上桔黃色漆，只有經(jīng)過鑒定證明確為蒙乃爾合金-聚四氟乙烯纏繞式墊片并涂有桔黃色漆后才能使用。防止誤用后發(fā)生泄漏事故。蒙乃爾合金之間對(duì)接焊采用AWS ENiCu-4型焊條，或者ERNiCu-7型焊絲；蒙乃爾合金和碳鋼之間對(duì)接焊采用ENiCu-1或ENiCu-2焊條。蒙乃爾合金焊接不推薦使用自動(dòng)焊，如使用自動(dòng)焊需采用氬弧保護(hù)焊接。蒙乃爾合金