亚硝酸甲酯再生系统腐蚀机理分析及材质选型研究

白义龙，黑帅帅

（陕西榆能化学材料有限公司，陕西 榆林 719302）

摘 要：为解决煤制乙二醇工艺中亚硝酸甲酯再生系统设备腐蚀问题，以某煤制乙二醇项目为依托，通过现场挂片实验及实验室模拟测试，系统分析了再生塔及附属设备的腐蚀机理与失效规律。研究表明，再生系统腐蚀速率随温度升高呈指数上升、随硝酸浓度增加呈线性递增。在温度70℃、硝酸浓度2.5%条件下，304不锈钢腐蚀速率达0.68mm/a,316L不锈钢腐蚀速率为0.21mm/a。综上，推荐再生塔主体选用316L不锈钢，塔釜及再沸器等高温高酸区域选用2205双相不锈钢。研究成果可为同类装置的腐蚀防控与材质选型提供工程参考。

关键词：亚硝酸甲酯；再生系统；腐蚀机理；材质选型；煤制乙二醇；不锈钢

0 引言

合成气制乙二醇工艺是我国煤化工领域的重要发展方向，其中亚硝酸甲酯（MN）再生系统是连接CO偶联反应与氮氧化物循环利用的关键环节。MN再生过程中，一氧化氮、氧气与甲醇在酯化塔内反应生成MN，副反应生成的硝酸对设备造成严重腐蚀。郜善军等[中针对鼓泡塔反应器中副产物易累积、腐蚀设备等问题，提出了气相法制取亚硝酸酯的工艺改进方案；李国超采用滴流床反应器代替鼓泡塔进行了MN再生实验研究，获得了优化工艺条件。然而，现有研究多聚焦于工艺优化与宏观腐蚀现象描述，对再生系统腐蚀机理的系统性定量分析及基于腐蚀数据的材质梯度选型研究仍显不足。

因此，研究以某煤制乙二醇项目为工程背景，基于现场腐蚀数据与实验室模拟实验，系统分析MN再生系统的腐蚀机理，定量表征温度、硝酸浓度等因素对腐蚀速率的影响规律，并提出针对性的材质选型方案，以期为同类装置的防腐设计与长周期安全运行提供理论依据与工程指导。

1 工程概况

某煤制乙二醇项目，MN再生系统为酯化系统核心单元，再生塔内合成循环气与甲醇溶液在65～70℃、0.35MPa条件下反应生成MN，塔釜溶液含甲醇约61.5%、碳酸二甲酯约25.0%、水约12.0%及硝酸1.5%~3.5%，温度70~75℃。装置运行期间，再生系统相继出现循环泵轴承磨损破碎、塔体焊缝应力腐蚀开裂及再沸器换热管穿孔等腐蚀失效问题，严重制约了长周期稳定运行。

2 MN再生系统腐蚀行为及影响因素分析

2.1 腐蚀介质环境分析

MN再生系统的腐蚀介质环境具有典型的“酸-醇-水”多元复合特征。塔釜溶液中含有硝酸、甲醇、水及少量碳酸二甲酯等组分。硝酸作为一种强氧化性无机酸，在高温条件下对金属材料具有强烈的腐蚀作用。同时，系统运行温度较高，塔釜60～70℃，局部加热区域可达95℃，进一步加剧了腐蚀进程。

2.2 试验设计

为定量表征各因素对腐蚀速率的影响规律，基于现场挂片实验及实验室模拟测试，获得关键分析数据。实验设计参照《金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法》（JB/T7901—2023），现场挂片实验参考NACESP0775及《钢制化工容器设计基础规范》（HG/T20580—2020）对腐蚀程度进行评定。

（1）实验材料。实验选用3种商用不锈钢材料：304奥氏体不锈钢、316L奥氏体不锈钢及2205双相不锈钢。3种材料化学成分见表1。材料状态均为固溶状态，试样分别取自与再生塔设备同批次、同炉号的板材。

……