阻垢緩蝕劑在加氫裂化裝置上的工業(yè)應(yīng)用

董大清，莫婭南，曲傳藝，閆小燕，趙 晶

(1.中國石油遼陽石化分公司研究院;2.中國石油遼陽石化分公司煉油廠:遼寧遼陽 111003)

中國石油遼陽石化分公司煉油廠1.6 Mt/a加氫裂化裝置以俄羅斯原油生產(chǎn)的減壓蠟油及焦化蠟油為主要原料，原料中含硫量高達0.3%，含氮量高達0.14%，設(shè)備腐蝕情況較為嚴重。特別是高壓空冷器前后，由于硫、氮含量較高，且溫度低于200℃，易形成銨鹽結(jié)晶，從而堵塞管道。目前通用的辦法是在高壓空冷器前注水，以溶解銨鹽。但由于系統(tǒng)壓力較高，注水沖刷嚴重，易形成垢下腐蝕及沖刷腐蝕［1］。為保障加氫裂化裝置的安全平穩(wěn)生產(chǎn)，在該裝置進行了LHY－01型水溶性阻垢緩蝕劑的工業(yè)應(yīng)用研究，以期能減緩設(shè)備及管線的腐蝕速度，延長使用周期，進而降低維修成本，提高裝置的整體效益。

1 腐蝕機理［2］

原料油中含硫、氮、氯的化合物在加氫反應(yīng)器內(nèi)轉(zhuǎn)化為 H2S、NH3和 HCl，冷卻后反應(yīng)生成NH4HS和 NH4Cl。在缺少液態(tài)水的情況下，NH4HS直接由氣相變成固態(tài)晶體，它能迅速堵塞高壓空冷器管束。為了防止堵塞，通常在上游位置注水。盡管用水沖洗能有效防止堵塞，但會造成NH4HS和NH4Cl溶液對高壓空冷器的腐蝕。NH4HS和NH4Cl首先發(fā)生水解反應(yīng)，生成H2S和HCl，當(dāng)高壓空冷器處于H2S－H2O－HCl腐蝕環(huán)境中時，主要發(fā)生垢下腐蝕和電化學(xué)腐蝕，反應(yīng)方程式如下:

2 阻垢緩蝕劑選用原則

由腐蝕機理可知，加氫裂化空冷器所選用阻垢緩蝕劑應(yīng)能抑制金屬設(shè)備表面的腐蝕，控制所排酸性水中的 Fe2+含量不大于 3 μg·g－1，其次應(yīng)能破壞銨鹽結(jié)垢物的產(chǎn)生或分子聚集的條件，抑制垢下腐蝕。銨鹽結(jié)垢物溶于水，為起到阻垢作用，可選用水溶性試劑，且試劑應(yīng)對后續(xù)工藝及產(chǎn)品質(zhì)量無不良影響。綜合考慮上述因素，確定選用LHY－01型水溶性阻垢緩蝕劑。

3 LHY－01型阻垢緩蝕劑作用機理

LHY－01型阻垢緩蝕劑的物性指標見表1。該緩蝕劑是針對加氫裂化分餾系統(tǒng)設(shè)備的腐蝕特點所開發(fā)的一種新型水溶性高效緩蝕劑，由水溶性長鏈咪唑啉衍生物、多乙烯多胺以及其他多種緩蝕組分按一定比例復(fù)配而成。咪唑啉衍生物以及其他緩蝕組分能夠在金屬設(shè)備表面形成致密牢固的保護膜，有效抑制腐蝕的發(fā)生;多乙烯多胺則能與H2S及 HCl配位，抑制 NH4HS和 NH4Cl的生成，且生成物的露點較高，能夠減少結(jié)垢。

表1 LHY－01型阻垢緩蝕劑的物性指標

4 現(xiàn)場應(yīng)用

4.1 工藝流程

緩蝕劑的使用流程如圖1所示。利用計量泵將緩蝕劑槽內(nèi)的緩蝕劑打入脫鹽水罐中，混合后經(jīng)高壓注水泵在高壓空冷器前加入。高壓空冷器的設(shè)備材質(zhì)為20#碳鋼和奧式體不銹鋼，其主要操作參數(shù)見表2。阻垢緩蝕劑起始加注量以油品處理量計為0.09 kg/t，之后根據(jù)高壓分離器所排酸性水中的Fe2+含量進行適當(dāng)調(diào)整，注入量范圍為 0.05～0.1 kg/t。

圖1 緩蝕劑使用示意流程

表2 高壓空冷器主要操作參數(shù)

4.2 應(yīng)用現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)

2012年2月14日開始裝置加入LHY－01型阻垢緩蝕劑，對高壓分離器所排酸性水中的Fe2+含量進行跟蹤分析，數(shù)據(jù)如表3所示。在裝置平穩(wěn)運行的情況下，高分酸性水中的Fe2+含量由5.1～5.3 μg/g降至0.80～ 0.85 μg/g，呈逐漸降低的趨勢。其中2012年2月14日至2012年2月20日數(shù)值較大，主要是由于試劑加注初期保護膜未完全形成。該劑使用期間設(shè)備運行平穩(wěn)，未對后續(xù)工藝及產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生任何不良影響。說明LHY－01型阻垢緩蝕劑可以有效阻止和延緩空冷設(shè)備及管線部位的腐蝕，完全能夠滿足加氫裂化裝置生產(chǎn)的需求。

需要注意的是，使用該劑初期酸性水中的氮化物含量發(fā)生波動，可能是因為阻垢緩蝕劑的加入使原有銨鹽結(jié)垢物分解。應(yīng)對氮化物含量進行分析，以便下游水處理裝置及時進行相應(yīng)的工藝調(diào)整。

表3 高分酸性水中的Fe2+含量

5 結(jié)論

LHY－01型阻垢緩蝕劑使用效果良好，可以有效延緩加氫裂化裝置空冷設(shè)備及下游管線部位的腐蝕，高壓分離器所排酸性水中的Fe2+含量完全滿足要求。使用該劑不會對后續(xù)工藝及產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生任何不良影響，完全能夠滿足加氫裂化裝置生產(chǎn)的需求，對裝置長周期平穩(wěn)運行具有積極作用。

［1］ 韓崇仁.加氫裂化工藝與工程［M］.北京:中國石化出版社，2001:718－744.

［2］任曉光，盧志剛，宣征南，等.控制加氫裂化高壓空冷器垢下腐蝕的方法探索［J］.石油煉制與化工，2007，38(10):46－49.