Файл: Брейман, М. И. Инженерные решения по технике безопасности в пожаро- и взрывоопасных производствах.pdf

при окончательном выборе материала часто вместо примене­

ния метала, отвечающего требованиям конкретного производства,

исходят из его наличия и более низкой стоимости.

Вданном случае, когда конкретно и однозначно определилась

потребность в специальных материалах, они были найдены в ко­ роткий срок.

Впроизводственной практике известны многочисленные случаи

коррозии технологического оборудования, являющейся следстви­ ем сопутствующих химических реакций.

Например, в процессе ректификации формалина возможно об­

разование муравьиной кислоты по реакции Тищенко—Канницца­ ро. На стадии разработки технологического процесса возможно­

сти проявляения этой реакции не придали должного значения, и

при проектировании процесса ректификации формалина приняли к установке дефлегматоры из углеродистой стали. В процессе ос­

воения производства выявилась значительная коррозия дефлегма­

торов и их пришлось заменить на изготовленные из нержавеющей

стали.

Поучителен пример коррозии оборудования и коммуникаций

агрегата ректификации циркулирующего растворителя в производ­ стве изопренового каучука. Этот растворитель представляет собой

смесь неагрессивных продуктов (изопентана и изопрена), и по­

этому не было никакого основания опасаться коррозии при его

ректификации. Между тем примерно через год после пуска про­ изводства начал корродировать корпус дефлегматора, изготовлен­ ный из углеродистой стали. Вслед за дефлегматором появилась

коррозия флегмовой емкости и трубопроводов к ней. Дефлегматор

и флегмовая емкость расположены на открытой этажерке соответ­

новки и соседних цехов.

Однажды произошло загорание растворителя в насосной уста­

новки. Для быстрой ликвидации загорания необходимо было пере­ крыть поступление растворителя из флегмовой емкости. Однако сделать этого не удалось, так как под клином запорной задвижки накопились продукты коррозии и окалина. Поэтому загорание

превратилось в пожар, продолжавшийся около 4 ч.

Длительное время причина коррозии оборудования и комму­ никаций узла ректификации растворителя оставалась необъясни­

мой. Было ясно одно, что коррозия связана с наличием ионов хло­

ра в воде, которая содержится в растворителе. После конденсации паров растворителя вода выслаивается в дефлегматоре.

Следует иметь в виду, что полимеризация изопрена ведется в

присутствии катализатора типа Циглера—Натта, состоящего из алюминийалкила и треххлористого титана. По достижении задан­ ной степени превращения изопрена в полиизопрен остаток ката­

лизатора разрушается (дезактивируется) подачей спирта. При этом за счет химической реакции треххлористого титана со спир-

16

том образуется хлористый водород. Дезактивированный полимер

промывается водой и заправляется стабилизаторами, после чего

он подвергается дегазации (отгонке растворителя). Сконденсиро­

ванные пары растворителя подвергаются щелочной и водной от­

отмывки полимера, нейтрализуется щелочью при щелочной отмыв­

ке конденсата растворителя, а получающийся при этом хлористый

натрий удаляется из растворителя при промывке его водой. Это предположение подтвердилось лабораторным контролем: в раство­

рителе после щелочной и водной промывок соляная кислота не об­

наруживалась. Но понимание этого механизма химических превра­ щений не вносило ясность в решение вопроса о причинах появле­ ния соляной кислоты в дефлегматоре узла ректификации

растворителя. Не ожидая окончательного выяснения причин кор­ розии, вынуждены были заменить трубки и корпус дефлегматора,

трубопроводы и арматуру на изготовленные из нержавеющей ста­

ли, а флегмовую емкость футеровать кислотостойкими материа­

лами.

Только спустя несколько лет после пуска производства удалось

установить причину коррозии. Оказалось, что параллельно с реак­

цией нейтрализации хлористого водорода в процессе дезактивации

и воднощелочной отмывки происходит взаимодействие изопрена

с хлористым водородом, при этом образуется хлорорганическое соединение. В процессе ректификации растворителя при темпера­ туре в кубе свыше 80oC оно разлагается на исходные вещества.

При конденсации увлажненных паров растворителя в дефлегма­

торе хлористый водород, растворяясь в воде, образует соляную

кислоту.

Теперь, когда определился механизм образования агрессивной

среды, нашлись и технологические приемы исключения коррозии оборудования. Этого можно было достигнуть за счет повышения

температуры щелочной отмывки растворителя для разложения

хлорорганических соединений или путем снижения температуры в

кубе ректификационной колонны, исключив тем преждевременное

разложение указанных соединений. На практике оказалось целе­

сообразным сочетать оба варианта.

Производственный опыт подтверждает, что для исключения

или снижения коррозионного действия агрессивной среды необ­

ходимо прежде всего тщательное изучение всех возможных реак­

ций, имеющих место при осуществлении технологического про­ цесса.

Зачастую снижение коррозии достигается за счет изменения па­

раметров технологического режима или применения ингибиторов. Это можно показать на примере, относящемся к одному нефте­

перерабатывающему заводу.

В процессах каталитического риформинга и осушки газа при­

меняют водные растворы диэтиленгликоля. Паровая фаза этого

раствора в значительной степени корродирует углеродистую сталь.

Наиболее агрессивными являются 30—80%-ные растворы диэти­

ленгликоля при температурах 100—120 °С.

Д. Г. Кочергина [5] приводит данные по выбору конструкцион­ ных материалов для оборудования, работающего с растворами ди­

этиленгликоля. В 30—90%-ных растворах при IOOoC коррозион-

ностойкими являются только нержавеющие стали типа ОХ13 и

Х18Н10Т.

Коррозионная стойкость тонкостенных узлов оборудования в

растворах диэтиленгликоля концентрацией до 10% при 60 °С, 10—

90% при 100oC и 30—90% при температуре кипения также обес­ печивается при применении сталей типа ОХ13 и Х18Н10Т.

На установках каталитического риформинга в случае приме­

нения 89—93%-ных растворов с pH 3—pH 5 (температура 120—<

150 °С) наблюдалась сильная коррозия насосов и теплообменни­

ков из углеродистой стали. После того как путем периодического

введения моноэтаноламина pH растворов диэтиленгликоля стали поддерживать в пределах 7,0—8,5, коррозия оборудования прекра­

тилась.

Кислород, содержащийся в растворе диэтиленгликоля, способ­

ствует увеличению скорости коррозии углеродистой стали. Для

уменьшения коррозии углеродистых сталей в растворах диэтилен­

гликоля целесообразно применять ингибиторы, например двузаме­

щенный фосфат натрия в количестве 1 г/л.

Из перечисленных выше примеров следует, что практически во

всех случаях эксплуатации оборудования и коммуникаций в аг­

рессивных средах могут быть найдены технические решения, сни­

жающие или исключающие коррозию. В одних случаях это дости­ гается подбором оптимальных условий ведения технологического процесса, в других — путем подбора коррозионностойких материа­

лов. Однако если эти вопросы решаются в процессе освоения про­

изводства, то неизбежно возникают аварийные ситуации и ухуд­

шаются условия труда. Поэтому предотвращение коррозии обо­

рудования и коммуникаций должно рационально решаться научноисследовательскими организациями на стадии разработки

технологического процесса и проектными институтами при проек­ тировании новых производств.

О надежности технологических огневых печей

На современных нефтеперерабатывающих и нефтехимических

предприятиях аппараты с огневым нагревом имеют значительный удельный вес в общем объеме технологического оборудования. Со­ ответственно велико значение этих аппаратов в обеспечении без­ опасности пожаро- и взрывоопасных производств.

Непременным условием надежности аппаратов с огневым на­ гревом являются рациональная конструкция змеевиков нагрева­

тельных печей и стабильность режима их эксплуатации.

18

Последствия нарушения этих положений можно проследить

на следующем примере.

Пароперегревательные печи в цехе разложения диметилдиок­

сана в производстве изопрена работают в переменном режиме: при

цикле контактирования, который длится 3 ч, необходимо получать перегретый пар с температурой 700 °С; при регенерации катали­

затора, длящейся тоже 3 ч, температура пара должна быть около

500 °С, а расход его уменьшается примерно в два раза.

Для выдерживания заданных параметров пара обслуживаю­

щему персоналу цеха приходится регулировать температуру пере­

гретого пара по месту путем отключения части горелок на печи

при переходе от цикла контактирования к циклу регенерации ка­

тализатора. Незадолго до окончания регенерации катализатора не­ обходимо форсировать подъем температуры перегретого пара с таким расчетом, чтобы к началу цикла контактирования выйти на

заданную температуру пара.

Вследствие переменного режима работы змеевики паропере­

гревательных печей быстро прогорают и после непродолжительной эксплуатации их приходится заменять новыми. Перегретый водя­

ной пар после печи смешивается с парами диметилдиоксана на

входе в реактор. Получающийся при этом контактный газ прохо­ дит ряд теплообменных аппаратов и направляется на установку

конденсации, которая расположена на расстоянии около 300 м.

За счет гидравлического сопротивления теплообменных аппаратов,

конденсаторов и трубопроводных коммуникаций в реакторах раз­ ложения диметилдиоксана при цикле контактирования постоянно

держится давление около 2 кгс/см2. В случае прогара змеевиков

в паронагревательной печи парогазовая смесь из реактора попада­

ет в топочное пространство печи по трубопроводу перегретого пара

(обратный поток), где и загорается. Следовательно, переменный

режим работы пароперегревательных печей не только усложняет условия эксплуатации производства, но и приводит к загораниям и пожарам.

Поучительна история появления указанного нерационального решения технологической схемы. В цехе смонтировано несколько

самостоятельных систем разложения диметилдиоксана, работаю­ щих параллельно. Каждая система состоит из реактора и паропе-

регревательной печи. Поскольку потребное количество пара и его температура при контактировании значительно более велики, чем

при регенерации, следовало бы пароперегревательные печи разде­ лить на две самостоятельные компоновки, объединив их соответ­

ствующими коллекторами. Возможен и другой вариант: все паро­

перегревательные печи объединить одним коллектором и получать

перегретый пар с температурой 700°С. Для снижения температуры

перегретого пара до 500 °С (при подготовке к циклу регенерации катализатора) в перегретый пар можно добавить исходный пар.

Реализацию указанных прогрессивных решений технологической

•схемы нельзя было осуществить в связи с несоблюдением в этом

19