苯乙烯精馏分离系统需在真空、添加阻聚剂和较低精馏温度条件下进行,分离塔塔顶馏出物成分复杂、温度较低,容易造成塔顶封头和管线的腐蚀。因此急需研究苯乙烯精馏系统发生腐蚀的原因与机理,进行腐蚀在线监测,提出相应防腐蚀对策。本文针对苯乙烯精馏系统塔顶管线腐蚀泄漏频发,严重影响装置安全稳定运行的问题,开展苯乙烯精馏分离系统腐蚀原因分析及防腐对策研究。分析苯乙烯精馏系统的运行工况,利用气相色谱、等离子发射光谱等手段对精馏塔进料、塔顶馏分的组成和汽液界面上组分进行测定,采用金相显微镜、扫描电子显微镜等手段,对腐蚀垢件进行深度剖析和组成分析。建立实验室苯乙烯精馏分离模拟系统,对苯乙烯精馏系统腐蚀管线材质20#碳钢开展电化学测量,依次探究温度、时间、pH、转速、氧气含量等因素对碳钢管线腐蚀的影响。并模拟管线材质挂片腐蚀试验,研究结果如下:(1)通过对苯乙烯精馏分离系统中成分特征、腐蚀垢件和腐蚀特点进行分析,水样分析呈中性偏弱酸性,HC03-、游离CO2含量较高,碳酸的存在及浓缩导致水样溶液呈酸性,酸性条件下易产生露点腐蚀。Cl-和SO42-含量较高,存在严重的氯腐蚀、硫腐蚀。Cl-浓度4.21mg/L,SO42-浓度13.28mg/L,HCO3-浓度12.80mg/L。三种离子造成腐蚀的严重情况排序是:Cl->S042->HCO3-。回流罐腐蚀垢样主要由Fe203和灼减损失的有机物构成,比例为6:4,垢样分析得到的元素与管路中分离得到的水样中检测到的离子对应一致,包括Mg2+、Na+、Ca2+、SO42-、Cl-等腐蚀性离子,油水比例较低的塔塔顶管线腐蚀最为严重、穿孔最大,会溶解更多的腐蚀介质。苯乙烯精馏系统中流量、pH以及离子浓度都处于一个动态波动的情况下,局部离子浓度较高。穿孔处集中在管路焊接、拐弯以及容易积液位置。(2)通过实验室苯乙烯精馏分离模拟系统,分析与腐蚀塔材一致的20#碳钢的自腐蚀电位、极化曲线、腐蚀速率、交流阻抗的变化。主要控制变量为:介质温度、腐蚀时间、转速、酸度、有无氧气存在等。酸度、有机物、氧、Cl-、sO42-等共同导致20#碳钢表面发生较严重腐蚀,主要是酸腐蚀和离子造成的电化学腐蚀。在模拟体系中,开始时腐蚀迅速发生,随腐蚀反应进行,锈层逐步堆积在表面,电极表面性质逐步达到相对稳定状态,30～95℃时阻抗随温度增加而减小,初始腐蚀速率增长较快,当腐蚀时间达60h后,腐蚀速率逐渐趋于稳定;溶液pH偏碱性时,腐蚀率最低;流速越大,腐蚀愈加严重。(3)建立苯乙烯精馏装置故障树。从结构角度、成分角度、动力学角度、材质角度进行腐蚀原因分析,并提出相应防腐对策。