加氫裝置脫硫化氫汽提塔系統(tǒng)腐蝕調(diào)查*
——腐蝕問題概況

陳崇剛,李立權(quán),于鳳昌,苗 普

(1. 中石化洛陽工程有限公司，河南 洛陽 471003；2.中石化煉化工程(集團(tuán))股份有限公司洛陽技術(shù)研發(fā)中心，河南 洛陽 471003)

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加氫裝置脫硫化氫汽提塔系統(tǒng)腐蝕調(diào)查*
——腐蝕問題概況

陳崇剛1,李立權(quán)1,于鳳昌2,苗 普2

(1. 中石化洛陽工程有限公司，河南 洛陽 471003；2.中石化煉化工程(集團(tuán))股份有限公司洛陽技術(shù)研發(fā)中心，河南 洛陽 471003)

選取國內(nèi)12家煉油企業(yè)的52套加氫裝置開展了腐蝕調(diào)查，了解各家企業(yè)的加氫裝置類型、脫硫化氫汽提塔的汽提工藝特點以及主要設(shè)備的腐蝕狀況。調(diào)查發(fā)現(xiàn)：該系統(tǒng)的腐蝕問題主要集中在塔上部及其冷凝冷卻系統(tǒng)，其中，報告脫硫化氫汽提塔存在腐蝕問題的裝置共計6套，報告塔頂管線存在腐蝕問題的裝置共計11套，報告空冷器存在腐蝕問題的裝置共計3套，報告水冷器存在腐蝕問題的裝置共計4套，報告塔頂回流罐出現(xiàn)腐蝕問題的有的裝置共計1例；此外根據(jù)脫硫化氫汽提塔汽提工藝特點，進(jìn)行了腐蝕環(huán)境的劃分。

加氫裝置 脫硫化氫汽提塔 腐蝕調(diào)查 汽提工藝 腐蝕環(huán)境

加氫類裝置自反應(yīng)系統(tǒng)來的反應(yīng)產(chǎn)物中一般含有H2S，NH3和Cl-等腐蝕性介質(zhì)，為減少腐蝕影響、保障產(chǎn)品質(zhì)量，通常在分餾部分設(shè)置脫硫化氫汽提塔將這些介質(zhì)自油品中汽提出去。脫硫化氫汽提塔系統(tǒng)是加氫裝置分餾系統(tǒng)腐蝕性物質(zhì)最集中的部位，也是腐蝕威脅最嚴(yán)重的部位。一直以來，該系統(tǒng)防腐蝕效果表現(xiàn)不穩(wěn)定，時有腐蝕、結(jié)鹽堵塞等導(dǎo)致裝置不能正常生產(chǎn)的情形出現(xiàn)。為深刻了解各類加氫裝置脫硫化氫汽提塔系統(tǒng)腐蝕現(xiàn)狀，為制定相應(yīng)的腐蝕控制措施提供依據(jù)，中石化洛陽工程有限公司聯(lián)合中石化煉化工程(集團(tuán))股份有限公司洛陽技術(shù)研發(fā)中心針對該系統(tǒng)的腐蝕問題進(jìn)行了專項腐蝕調(diào)查，歷時2個多月，共選取12家煉油企業(yè)的52套加氫類裝置作為調(diào)查樣本。該文即是反映本次腐蝕調(diào)查脫硫化氫汽提塔系統(tǒng)腐蝕情況的調(diào)查報告。

1 裝置概況

1.1 煉油企業(yè)加氫裝置類型情況

調(diào)研12家企業(yè)分別用A-L字母表示，石腦油加氫裝置用NHT表示，汽油加氫裝置用GHT表示，航煤加氫裝置用KHT表示，柴油加氫裝置(包含柴油加氫精制、柴油加氫改質(zhì)、加氫處理)用DHT表示，蠟油加氫裝置(包含蠟油加氫、蠟油加氫處理)用VHT表示，加氫裂化裝置(包含加氫裂化、蠟油加氫裂化)用HC表示，渣油加氫裝置用RDS表示，如果一家企業(yè)有多套同類型加氫裝置，則在該類型加氫裝置字母后加數(shù)字表示，如DHT1即表示第1套柴油加氫裝置。該次調(diào)研涉及的煉油企業(yè)、裝置類型及數(shù)量統(tǒng)計情況見表1。

表1 各煉油企業(yè)裝置類型統(tǒng)計

1.2 加氫裝置汽提工藝特點

12家企業(yè)52套裝置因加氫原料及目的產(chǎn)品要求不同，采取了不同的汽提工藝流程。主要有脫硫化氫汽提塔加分餾塔的雙塔流程以及汽提和分餾為一體的主汽提塔的單塔流程。汽提的熱源有采用過熱蒸汽的，也有采用重沸爐或重沸器的。常見的汽提方式見圖1。

圖1 常見汽提方式

綜合各類加氫裝置，結(jié)合裝置原料中的S，N和Cl的含量及脫除要求，相關(guān)工藝有如下特點：

調(diào)查發(fā)現(xiàn)對于原料中S和N含量較高，在反應(yīng)器中生成的H2S及NH3較多的加氫裂化、渣油加氫、蠟油加氫、柴油加氫等裝置多采用脫硫化氫汽提塔+分餾塔并采用蒸汽汽提的雙塔流程。對于原料中S和N含量相對較低，在反應(yīng)器中生成的H2S及NH3較少的航煤加氫、汽油加氫以及重整裝置配套的石腦油加氫等裝置多采用汽提和分餾為一體的主汽提塔的單塔流程。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)航煤加氫裝置為避免產(chǎn)品中含水，多采用重沸爐(器)做為汽提熱源，其余裝置多采用蒸汽作為汽提熱源。

汽提方式不同，脫硫化氫汽提塔頂系統(tǒng)的介質(zhì)也不一樣，對于采用蒸汽汽提方式的，塔頂介質(zhì)為H2S，NH3，水蒸氣和烴類氣體；對于采用重沸爐(器)汽提方式的，塔頂介質(zhì)為H2S，NH3和烴類氣體。

2 脫硫化氫汽提塔系統(tǒng)存在的腐蝕

52套裝置中報告脫硫化氫汽提塔存在腐蝕問題的裝置共計6套，占調(diào)查裝置的11.5%，報告塔頂管線存在腐蝕問題的裝置共計11套，占調(diào)查裝置的21.2%，報告空冷器存在腐蝕問題的裝置3套，占5.8%，報告水冷器存在腐蝕問題的裝置4套，占7.7%，報告塔頂回流罐出現(xiàn)腐蝕問題的裝置僅有1例，占2%。

2.1 脫硫化氫汽提塔存在的腐蝕

表2為脫硫化氫汽提塔腐蝕情況一覽。

表2 脫硫化氫汽提塔的腐蝕情況

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，部分裝置因為進(jìn)料超負(fù)荷導(dǎo)致了嚴(yán)重的腐蝕問題。其中，G企業(yè)HC裝置脫硫化氫汽提塔平均超負(fù)荷23%，其第15層塔盤中間部位嚴(yán)重腐蝕至消失。企業(yè)J 裝置HC也出現(xiàn)了類似問題。在2011—2014年生產(chǎn)周期中，控制脫硫化氫汽提塔進(jìn)料為設(shè)計值的95%，沒有發(fā)現(xiàn)明顯腐蝕問題。

2.2 塔頂管線腐蝕

表3為脫硫化氫汽提塔塔頂管線腐蝕情況一覽表，腐蝕失效多發(fā)生在塔頂揮發(fā)線處。

表3 脫硫化氫汽提塔塔頂管線腐蝕情況

2.3 空冷器腐蝕

表4為脫硫化氫汽提塔塔頂空冷器腐蝕情況一覽。企業(yè)H裝置VHT空冷器腐蝕主要由于節(jié)能改造時在空冷器前增加熱媒水換熱器，導(dǎo)致進(jìn)空冷器前出現(xiàn)大量液體，由于設(shè)計沒有考慮在空冷器前分配管出現(xiàn)液體情況，致使液體分配不均，導(dǎo)致偏流引起腐蝕。企業(yè)A裝置DHT2同樣在進(jìn)入空冷器前出現(xiàn)大量液體，對比表3，該裝置揮發(fā)線水平段底部形成腐蝕溝槽。

表4 脫硫化氫汽提塔塔頂空冷器腐蝕情況

2.4 水冷器腐蝕

表5為脫硫化氫汽提塔塔頂水冷器腐蝕情況一覽。水冷器腐蝕多發(fā)生在焊縫處，由于處在濕硫化氫腐蝕環(huán)境，在保證選材合理情況下，制造時應(yīng)嚴(yán)格按照焊接規(guī)范，控制焊縫硬度。

表5 脫硫化氫汽提塔塔頂水冷器腐蝕情況

2.5 塔頂回流罐腐蝕

調(diào)查企業(yè)加氫裝置中只有企業(yè)C裝置KHT報告塔頂回流罐出現(xiàn)過腐蝕問題，原材質(zhì)為Q235A，1995年投用，在2008年檢修過程中發(fā)現(xiàn)內(nèi)壁腐蝕比較嚴(yán)重，于2010年更換為Q245R。

加氫裝置脫硫化氫汽提塔系統(tǒng)的腐蝕主要集中在塔上部及其冷凝冷卻系統(tǒng)，該部位發(fā)生腐蝕的原因在于自反應(yīng)系統(tǒng)來的反應(yīng)產(chǎn)物中一般含有H2S,NH3和Cl-等腐蝕性介質(zhì)，經(jīng)汽提后集聚在塔的上部及其冷凝冷卻系統(tǒng)處。

3 脫硫化氫汽提塔系統(tǒng)存在的腐蝕環(huán)境

3.1 蒸汽汽提型脫硫化氫汽提塔

采用蒸汽汽提的脫硫化氫汽提塔及塔頂系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境，可能有以下幾種：

(1)當(dāng)塔頂溫度低于水的露點時。此時腐蝕環(huán)境為H2S+NH3+H2O，需要防止發(fā)生濕H2S腐蝕、NH4HS腐蝕，若裝置原料中氯含量較高，并有氯進(jìn)入到脫硫化氫汽提塔時，塔頂部位塔壁和塔盤形成NH4Cl溶液，嚴(yán)重腐蝕碳鋼和不銹鋼。

(2)當(dāng)塔頂溫度高于水的露點時。此時塔頂?shù)母g環(huán)境為干的H2S+NH3、對碳鋼塔壁和塔盤的腐蝕輕微，但須密切關(guān)注塔頂回流和塔頂保溫對塔頂局部溫度的影響，防止形成局部露點；隨著介質(zhì)進(jìn)入塔頂管線、經(jīng)空冷、水冷后，此時腐蝕環(huán)境為H2S+NH3+H2O。

3.2 重沸爐(器)型脫硫化氫汽提塔

采用重沸爐(器)汽提的脫硫化氫汽提塔及塔頂系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境，因塔頂基本不含水，塔頂?shù)母g環(huán)境主要為干的H2S+NH3、對碳鋼塔壁和塔盤的腐蝕輕微。若裝置原料中氯量較高，并有氯進(jìn)入到脫硫化氫汽提塔時，塔頂及管線系統(tǒng)在一定溫度下易形成NH4Cl鹽結(jié)晶，發(fā)生堵塞。

綜合上述分析，脫硫化氫汽提塔及塔頂系統(tǒng)的腐蝕主要有：

(1)干的H2S+NH3，腐蝕輕微；

(2)濕的H2S+NH3+H2O，需要防止發(fā)生濕H2S腐蝕、NH4HS腐蝕；

(3)可能的NH4Cl鹽堵塞；

(4)可能的NH4Cl溶液腐蝕，和垢下腐蝕。

4 結(jié)束語

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，12家企業(yè)52套加氫裝置脫硫化氫汽提塔系統(tǒng)的腐蝕主要集中在塔上部及其冷凝冷卻系統(tǒng)處，脫硫化氫汽提塔上部、塔頂管線、塔頂空冷器、塔頂水冷器、塔頂回流罐均報告有相應(yīng)的腐蝕案例；此外，根據(jù)加工原料及產(chǎn)品要求，加氫裝置配置了不同的汽提工藝和汽提方式，其中，不同的汽提方式對于脫硫化氫汽提塔系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境影響顯著；通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)現(xiàn)有防腐策略，即采用較低級材料+工藝防腐的措施的實際可靠性較差。

致謝：參加調(diào)研工作的人員還有裘峰、郭為民、朱玫、韓旭輝、 王昆鵬、趙小燕、曹振興，在此表示感謝。

(編輯 王維宗)

Investigation on Corrosion in H2S Stripper of Hydrogenation Unit——Corrosion Review

ChenChonggang1,LiLiquan1,YuFengchang2,MiaoPu2

(1.LuoyangPetrochemicalEngineeringCorporation,Luoyang471003，China;2.SEGLuoyangR&DCenterofTechnology,Luoyang471003,China)

12 petroleum refineries and petrochemical plants have been selected for corrosion investigation in order to know their types of hydrogenation unit, the process characteristics of H2S strippers and corrosion conditions of main equipment. The investigation found that the corrosion mainly occurred in the upper section of stripping towers and condensing cooling systems. It is reported that 6 H2S strippers suffered from corrosion, 11 H2S strippers’ overhead lines suffered from corrosion, 3 air coolers suffered from corrosion, 4 water coolers was troubled by the corrosion and 1 overhead reflux drum suffered from corrosion. In addition, the corrosion environments are classified based upon the process characteristic of H2S strippers.

hydrogenation unit, H2S stripper, corrosion investigation, stripping process, corrosion environment

2016-07-02；修改稿收到日期：2016-08-26。

陳崇剛，1983年畢業(yè)于成都科技大學(xué)化工機(jī)械專業(yè)，一直從事煉油化工設(shè)備的設(shè)計研發(fā)工作，現(xiàn)為該公司首席專家。E-mail:chencg.lpec@sinopec.com

中國石油化工股份有限公司技術(shù)開發(fā)項目，第二代sheer加氫成套技術(shù)開發(fā)(113142)。