醋酸正丙酯酯化塔选材浅析

张 磊

（浙江建业化工股份有限公司，浙江杭州 311604）

醋酸正丙酯酯化塔选材浅析

张 磊

（浙江建业化工股份有限公司，浙江杭州 311604）

目前，国内醋酸正丙酯的生产大都采用酯化工艺，即在硫酸催化剂存在下，醋酸与正丙醇发生酯化脱水反应生成醋酸正丙酯的工艺。由于使用硫酸作为酯化反应的催化剂，存在硫酸腐蚀性强、副反应多等缺点，致使酯化工段设备耐腐蚀选择较为困难。基于此，就醋酸正丙酯酯化塔的选材进行了研究探讨。

醋酸正丙酯；酯化塔；选材

1 醋酸正丙酯生产设备腐蚀情况

1.1 在醋酸酯产品的生产当中，设备的腐蚀情况

（1）腐蚀集中在酯化釜加热盘管、酯化塔塔底三通、三通以上约4m塔节、塔底导气管和回流管及各接管头子等部位。

（2）生产原料性质的改变加速了设备腐蚀速率。特别是在使用回收醋酸作为生产原料，由于回收醋酸成分极其复杂（至今无法进行定性分析），本应作为催化剂的浓硫酸也在生产过程中参与了反应，使其生成物成分也增加很多。致使酯化塔节和酯化釜加热盘管等在实际生产过程的腐蚀速率也随着原料用量的增加而日益加快。

1.2 生产中先后采用的设备材质选择方案及应用效果

（1）316L。在使用回收醋酸原料生产的情况下，酯化塔底部塔节使用约40多天就发生泄漏穿孔，特别是对焊缝腐蚀尤为突出，其余塔节平均使用年限约为2a。腐蚀速率较高。

（2）衬四氟塔节、三通。四氟材质的抗腐蚀性在酯化工段较好，能够满足工艺生产要求，但由于具体加工工艺等方面原因，实际使用结果也好坏不一。例如三通和填料间隙处经开、停车热胀冷缩，产生内拱现象严重，开停车频繁易导致折皱处发生断裂，则塔节很快被腐蚀泄漏，而且这种情况不易被提前检查到，一旦发现泄漏则只能报废。衬四氟塔节最长使用时间约1a左右。

（3）钛材。采用衬钛塔底三通、管件及钛材加热盘管应用于酯化工段，使用约20d后加热盘管腐蚀泄漏，塔底三通及导气管使用时间也较短。经分析，主要原因是物料中存在微量的硫酸，在此浓度和温度条件下，钛及钛合金的耐蚀性较差。

2 材质选择

2.1 腐蚀介质分析

（1）根据工艺介质条件，腐蚀介质主要为100～110℃温度下42.87%醋酸蒸汽（雾沫夹带），随着塔节高度增加，工作温度及醋酸浓度逐渐降低。

（2）在酯化塔底段，酯化釜产生的反应物气相在上升过程中可能会夹带微量的硫酸。

（3）釜液中1.16%的未知物组分不明。

根据上述情况，塔节材质的选择中，腐蚀介质主要是（1）和（2）。

2.2 耐蚀材料分析

根据上述内容，结合醋酸酯酯化塔选材及使用情况，主要针对以下两种材质进行选材分析。

（1）316L。本钢种属铬18镍12钼（钛）不锈钢（奥氏体）系列不锈钢之一，和一般铬镍不锈钢相似，但由于加入了2%～4%的钼，所以在许多方面比铬镍不锈钢更为优越，特别是在非氧化性酸和热的有机酸、氯化物中的耐蚀性要比铬镍铬不锈钢好得多，抗孔蚀的能力也较好。

根据硫酸、醋酸的耐腐蚀性及316L材质在醋酸正丙酯生产设备上的应用情况分析得出：

① 在40%～50%浓度的醋酸和醋酸蒸汽、25～110℃工作温度范围内，316L材质的腐蚀率大约在0.5～1.5mm/a。

② 如果酯化釜内生成的反应气通过导气管上升到酯化塔的过程中，较高的气速夹带微量的硫酸，那么316L材质的腐蚀率＞1.5mm/a。

③ 在40%～50%醋酸蒸汽、＜5%硫酸介质中，316L材质的设备、管件存在晶间腐蚀的可能。

（2）搪瓷 搪瓷设备是由含硅量高的玻璃瓷釉喷涂在钢板表面经 920～960℃多次高温搪烧、使玻璃瓷釉密着于金属胎表面而成。搪瓷能耐有机酸、无机酸、有机溶剂及pH值小于或等于12的碱溶液，但对强碱、HF、及温度大于180℃、浓度大于30%的磷酸不适用。耐酸搪瓷是以SiO2为主的材料，与玻璃、陶瓷的耐蚀性基本相同，不过搪瓷因是薄层，易被穿透，腐蚀性气体也较易渗透到金属底层，引起腐蚀。搪瓷与玻璃、陶瓷也具有相同的缺点：强度低、热导率低、热膨胀系数较大，因此，受机械碰撞容易破碎，骤热骤冷则会炸裂。

搪瓷设备的机械强度虽然比玻璃、陶瓷设备要好得多，但搪瓷终究是由玻璃陶瓷体与金属共同形成的复合体，因此仍然存在类似玻璃、陶瓷那样的经不起磕碰、敲打和冲击的弱点。它们的区别，只是因为搪瓷设备有金属外壳，当瓷釉层损伤时并不像玻璃、陶瓷设备那样马上失去使用价值，而是需要有一段显露被破坏的时间（时间长短随所处环境条件而定）才会失去使用价值。这种特性，从有利的方面看是给用户以安全感，但从不利方面看，则是由于存在安全感而容易给许多不经心的用户产生错觉，以至忽视安全使用条件。正确使用搪瓷设备，能大大延长搪瓷设备的寿命，正确使用搪瓷设备包括既要根据使用条件选择质量好、规格适宜和品种合适的搪瓷制品外，还要严格遵守各种安全操作规定。

结合搪瓷设备及管件在醋酸异丁酯酯化塔段的应用表明，搪瓷设备在40%～50%浓度的醋酸和醋酸蒸汽、25～110℃工作温度范围内的耐蚀性良好，但其搪瓷容易局部爆瓷致使设备外壳金属腐蚀而失效，使用寿命较短（约1～2a不等）。其原因主要归纳为：①设备制造质量问题 包括在金属基体（底胎）的加工、处理及修磨工序的不彻底，以及在搪烧底釉、面釉过程中温度、时间、厚度控制不当等。②包装、运输、安装过程中的碰撞、受力不均等引起局部搪瓷掉瓷。③开车时物料加热过快，使用温差超过设备的技术指标规定。

3 经济性对比

根据醋酸正丙酯酯化塔工艺条件图和醋酸酯产品生产中设备腐蚀的特点，主要针对酯化塔第一、二节塔节及塔内件选择耐蚀性能优良的材料及制造成本询价。

4 塔节材质选择建议

根据上述内容对醋酸酯设备腐蚀情况和耐腐蚀材料的分析以及工艺条件要求，醋酸正丙酯酯化塔第一、二节塔节材质可选择性价比适中的搪瓷材质，液体分布器为陶瓷槽盘式分布器。同时采取以下措施延长搪瓷设备的使用寿命：①对搪瓷设备制造厂家进行考察对比，通过对其生产规模、现场加工工序、质量检验等环节的了解，选择设备加工质量较优的厂家。②严格按照搪瓷设备运输、安装要求操作。③酯化塔底导气管及塔顶导气管采用柔性连接，减小塔体热应力。

本文对醋酸正丙酯酯化塔节选材进行了研究探讨，旨在为提高企业市场竞争力做出贡献。

[1] 左景伊.腐蚀数据手册[M].北京：化学工业出版社，1982.

[2] 叶康明.金属腐蚀与防护概论[M].北京：高等教育出版社，1993.

N-Propyl Acetate Esterification Tower Material Analysis

Zhang Lei

at present，the domestic production of n-Propyl Acetate by esterif cation process is mostly，in the presence of sulfuric acid as catalyst，acetic acid and propanol dehydration esterification reaction of n-Propyl Acetate.Due to the use of sulfuric acid as esterification catalyst，sulfate corrosion resistance，side reaction and other shortcomings，resulting in the esterification process equipment corrosion is diff cult.Based on this，the following researches on material Propylacetate esterif cation tower.

propyl acetate；esterif cation tower；material

TQ225.24

B

1003-6490（2016）11-0050-02

2016-11-03

张磊（1982—），男，甘肃宁县人，工程师，主要研究方向为化工设备。