蠟油加氫裝置的腐蝕調(diào)查與分析*

程 偉，王鳳榮，吳 祥，周 楊,周 斌，徐 勝

(1.合肥通用機(jī)械研究院，安徽 合肥 230031；

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蠟油加氫裝置的腐蝕調(diào)查與分析*

程 偉1，王鳳榮2，吳 祥1，周 楊1,周 斌1，徐 勝1

(1.合肥通用機(jī)械研究院，安徽 合肥 230031；

2.石油化工研究院大慶化工研究中心，黑龍江 大慶 163714)

對(duì)蠟油加氫裝置34臺(tái)設(shè)備進(jìn)行腐蝕調(diào)查，并結(jié)合裝置的原料、選材情況，進(jìn)行腐蝕分析，發(fā)現(xiàn)蠟油加氫裝置存在濕硫化氫腐蝕、高溫氫損傷、循環(huán)水垢下腐蝕。加氫反應(yīng)器R101底部表面收集器固定螺栓發(fā)生高溫氫損傷，硫化氫汽提塔C201內(nèi)壁和塔盤發(fā)生H2S-HCl-H2O介質(zhì)的腐蝕，低分氣冷卻器E301內(nèi)壁發(fā)生濕硫化氫腐蝕和酸性水腐蝕、貧液冷卻器E105發(fā)生循環(huán)水垢下腐蝕。

蠟油加氫裝置 腐蝕調(diào)查 腐蝕分析

蠟油加氫裝置是煉油廠核心裝置之一。近年來(lái)，伴隨原油的劣質(zhì)化、設(shè)備的老化，蠟油加氫裝置的腐蝕問(wèn)題日益突出[1-3]，嚴(yán)重影響了石化裝置的安全長(zhǎng)周期運(yùn)行。對(duì)蠟油加氫裝置34臺(tái)設(shè)備進(jìn)行調(diào)查，并對(duì)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行分析。

1 裝置介紹

1.3 Mt/a蠟油加氫裝置以減壓蠟油和焦化蠟油(質(zhì)量比為54∶46)為原料，在高溫、高壓、氫氣和催化劑的作用下脫除原料中的硫、氮等雜質(zhì)，改進(jìn)烴的分子結(jié)構(gòu)，提高蠟油的氫含量，進(jìn)而為催化裂化裝置提供優(yōu)質(zhì)原料。

該裝置投用時(shí)間是2009年11月,主要由反應(yīng)單元、分餾單元、脫硫單元這三個(gè)部分組成，主要產(chǎn)品有柴油、石腦油和加氫蠟油。

1.1 原料情況

該廠原油硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.8%，酸值為0.25 mgKOH/g，依據(jù)SH/T 3096—2012《高硫原油加工裝置設(shè)備和管道設(shè)計(jì)選材導(dǎo)則》，屬高硫低酸原油。

蠟油加氫裝置混合原料油所含腐蝕性介質(zhì)情況，見(jiàn)表1。

表1 蠟油加氫裝置的原料情況

從表1可以看出：蠟油加氫裝置的混合原料油硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，為2.9%。

1.2 選材情況

蠟油加氫裝置的主要設(shè)備選材情況見(jiàn)表2，可以看出蠟油加氫裝置的主要設(shè)備選材基本符合選材導(dǎo)則要求，僅D105和D106選材略低于導(dǎo)則要求。

2 腐蝕調(diào)查

此次腐蝕調(diào)查共涉及設(shè)備34臺(tái)，包括反應(yīng)器1臺(tái)、塔5臺(tái)、換熱器17臺(tái)、容器6臺(tái)、空冷器5組。

2.1 反應(yīng)器

此次腐蝕調(diào)查僅檢查反應(yīng)器1臺(tái),即加氫處理反應(yīng)器R101，內(nèi)壁未見(jiàn)明顯腐蝕，底部表面收集器多處固定螺栓發(fā)生脆性斷裂。

2.2 塔

此次腐蝕調(diào)查共檢查塔5臺(tái)：循環(huán)氫脫硫塔C101、硫化氫汽提塔C201、產(chǎn)品分餾塔C202、柴油汽提塔C203和低分氣脫硫塔C301。C101，C202，C203和C301的內(nèi)壁和內(nèi)構(gòu)件均未見(jiàn)明顯腐蝕，C203腐蝕明顯：①自上而下，第2人孔段低分油進(jìn)料分配管表面有明顯腐蝕麻坑(見(jiàn)圖1)；②自上而下，第2人孔向下第4至7層塔盤腐蝕穿孔(見(jiàn)圖2)、溢流堰腐蝕穿孔(見(jiàn)圖3)；③自上而下，第2人孔內(nèi)側(cè)有明顯腐蝕坑(見(jiàn)圖4)；④自上而下，第3人孔段內(nèi)壁有明顯腐蝕坑(見(jiàn)圖5)。

表2 主要設(shè)備選材情況

圖1 C203低分油分配管表面腐蝕坑

圖2 C203塔盤腐蝕穿孔

2.3 換熱器

此次腐蝕調(diào)查共檢查換熱器17臺(tái)，主要發(fā)現(xiàn)：①反應(yīng)貧液冷卻器E105管板表面出現(xiàn)少量的凹坑(見(jiàn)圖6);②低分氣冷卻器E301殼體內(nèi)壁發(fā)現(xiàn)一處腐蝕凹坑(見(jiàn)圖7)，長(zhǎng)約100 mm，寬約60 mm，深度約2～3 mm。

圖3 C203溢流堰腐蝕穿孔

圖4 C203第2人孔內(nèi)側(cè)腐蝕坑

2.4 容 器

此次腐蝕調(diào)查共檢查容器6臺(tái)，包括熱高壓分離器D103、熱低壓分離器D104、冷高壓分離器D105、冷低壓分離器D106、反沖洗污油罐D(zhuǎn)115和燃料氣分液罐D(zhuǎn)411，均未見(jiàn)明顯腐蝕。

圖5 C203第3人孔段內(nèi)壁腐蝕坑

圖6 E105管板表面少量凹坑

圖7 E301殼體內(nèi)壁腐蝕凹坑

2.5 空冷器

此次腐蝕調(diào)查共檢查空冷器5組，包括反應(yīng)產(chǎn)物空冷器A101A-D、低分氣空冷器A102A/B、脫硫化氫汽提塔頂空冷器A201A/B、分餾塔頂空冷器A202A/B和柴油空冷器A203，采用超聲波測(cè)厚儀檢測(cè)進(jìn)出口接管壁厚、采用內(nèi)窺鏡抽查管束，均未發(fā)現(xiàn)明顯腐蝕。

3 腐蝕分析

3.1 反應(yīng)部分

蠟油加氫裝置的反應(yīng)部分溫度高、壓力大，且氫氣和硫化氫含量較高，易發(fā)生高溫硫化氫/氫氣腐蝕、高溫硫腐蝕和高溫氫損傷。

此次腐蝕調(diào)查，反應(yīng)部分主要檢查了加氫處理反應(yīng)器R101、反應(yīng)產(chǎn)物/混氫油換熱器E102A/B、熱高分氣/混合氫換熱器E103、循環(huán)氫脫硫塔C101、貧液冷卻器E105、熱高壓分離器D103、熱低壓分離器D104、冷高壓分離器D105、冷低壓分離器D106等設(shè)備。

R101底部表面收集器固定螺栓在380 ℃、臨氫環(huán)境下發(fā)生高溫氫損傷，導(dǎo)致脆性斷裂。

E105管程介質(zhì)脫鹽水，產(chǎn)生循環(huán)水垢下腐蝕，導(dǎo)致管板表面出現(xiàn)少量腐蝕凹坑。

C101,E102A/B,E103,D103,D104,D105和D106等反應(yīng)部分設(shè)備，均未發(fā)現(xiàn)明顯腐蝕，一方面是因?yàn)檫@些設(shè)備選材合理，另一方面和反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入空冷器A-101前注入除鹽水，有效減輕了銨鹽腐蝕。

3.2 分餾部分

蠟油加氫裝置的分餾部分按照溫度不同，可能發(fā)生低溫部位的腐蝕(如塔頂系統(tǒng))和高溫部位(如塔底系統(tǒng))的腐蝕。

低溫部位(一般指不大于150 ℃)，溫度低，介質(zhì)中含有水、硫化氫、氯離子、銨鹽，可能會(huì)發(fā)生濕硫化氫腐蝕、鹽酸腐蝕、氯化銨腐蝕等；

高溫部位(一般指不小于200 ℃)，溫度高，介質(zhì)中含有單質(zhì)硫、硫化氫，可能會(huì)發(fā)生高溫硫腐蝕。

此次腐蝕調(diào)查，分餾部分主要檢查了硫化氫汽提塔C201、產(chǎn)品分餾塔C202、柴油汽提塔C203、脫硫化氫汽提塔頂空冷器A201A/B、分餾塔頂空冷器A202A/B，發(fā)現(xiàn)C201發(fā)生了明顯的腐蝕(見(jiàn)圖1至圖5)。

冷熱低分油在硫化氫汽提塔C201中經(jīng)過(guò)蒸汽汽提除去H2S氣體和輕烴，C201塔頂溫度約為130 ℃，壓力約為0.8 MPa；塔底溫度約為250 ℃，壓力約為1.2 MPa；而自上而下第2人孔處進(jìn)料溫度約為265 ℃、壓力約為2.5 MPa；也就是說(shuō)冷熱低分油進(jìn)料處存在1.3 MPa的壓力降，此時(shí)有一部分低分油出現(xiàn)氣化，另一部分低分油呈液態(tài)往下流。氣態(tài)組分中含有H2S、Cl-和H2O，使低分油分配管表面發(fā)生氣蝕，發(fā)生密集腐蝕坑；而液態(tài)組分在下降的過(guò)程中，不僅對(duì)塔盤產(chǎn)生了濕硫化氫腐蝕，還造成了沖刷腐蝕[5-7]。

對(duì)C201發(fā)現(xiàn)腐蝕坑的塔盤表面腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行XRD分析(見(jiàn)圖8)，腐蝕產(chǎn)物主要是FeS和Fe2O3,也在一定程度證實(shí)塔盤發(fā)生了濕硫化氫腐蝕。

圖8 C201腐蝕產(chǎn)物分析

3.3 脫硫部分

脫硫部分主要處在低溫環(huán)境中，發(fā)生低溫腐蝕的可能性較大，如濕硫化氫腐蝕和酸性水腐蝕。

此次腐蝕調(diào)查，脫硫部分檢查了低分氣脫硫塔C301、低分氣冷卻器E301等設(shè)備。發(fā)現(xiàn)E301殼體內(nèi)壁有一處腐蝕凹坑；E301殼體材質(zhì)20R，操作溫度約50 ℃，介質(zhì)低分氣中含有水和硫化氫，發(fā)生了濕硫化氫腐蝕和酸性水腐蝕，導(dǎo)致殼體內(nèi)壁出現(xiàn)腐蝕凹坑。

4 總 結(jié)

(1)總體而言，蠟油加氫裝置腐蝕狀況良好，

在腐蝕調(diào)查的34臺(tái)設(shè)備中，僅4臺(tái)設(shè)備發(fā)現(xiàn)了明顯的腐蝕；腐蝕主要有：高溫?fù)p傷、濕硫化氫腐蝕、酸性水腐蝕和循環(huán)水垢下腐蝕；

(2)蠟油加氫裝置的腐蝕防護(hù)要從原料、裝置選材、工藝防腐蝕三個(gè)方面予以重點(diǎn)關(guān)注，第一,和上游裝置合作，對(duì)原料中的腐蝕介質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制；第二，對(duì)不符合選材導(dǎo)則或者實(shí)踐證明材質(zhì)不當(dāng)?shù)脑O(shè)備進(jìn)行材質(zhì)升級(jí)；第三，做好工藝防腐，如注水、注氨和注緩蝕劑，并對(duì)工藝防腐蝕的效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，并根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果及時(shí)調(diào)整工藝防腐蝕的詳細(xì)方案；

(3)要對(duì)蠟油加氫裝置重點(diǎn)設(shè)備的重點(diǎn)位置進(jìn)行在線測(cè)厚，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)腐蝕狀態(tài)。

[1] 張樹(shù)萍.柴油加氫裝置腐蝕調(diào)查及防腐措施[J].石油化工設(shè)備技術(shù)，2013，34(3)：45-50.

[2] 高峙.常減壓裝置腐蝕調(diào)查與防護(hù)措施[J].石油化工設(shè)備技術(shù)，2014，35(3)：61-67.

[3] 中國(guó)石化設(shè)備管理協(xié)會(huì).石油化工裝置設(shè)備腐蝕與防護(hù)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)石化出版社，2001：101-110.

[4] 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.承壓設(shè)備損傷模式識(shí)別:GB/T 30579—2014[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2014.

[5] 孫昱.蠟油加氫裝置硫化氫汽提塔的腐蝕與防護(hù)[J].石油化工腐蝕與防護(hù)，2013,30(2)：10-14.

[6] 侯艷宏，于鳳昌，段永鋒.硫化氫汽提塔進(jìn)料段腐蝕分析[J].石油化工腐蝕與防護(hù)，2015,32(2)：46-49.

[7] 羅志軍.渣油加氫裝置濕硫化氫腐蝕及防護(hù)[J].石油化工腐蝕與防護(hù)，2012，29(2)：47-50.

(編輯 王菁輝)

Corrosion Investigation and Analysis of Wax Oil Hydrogenation Unit

ChengWei1,WangFengrong2,WuXiang1,ZhouYang1,ZhouBin1,XuSheng1

(1.HefeiGeneralMachineryResearchInstitute,Hefei230031,China；2.DaqingChemicalEngineeringResearchCenter,CNPCResearchInstituteofPetroleumProcessing,Daqing163714,China)

Corrosion investigation was carried out on the 34 sets of wax oil hydrogenation unit. Corrosion analysis was made combined with raw materials and material selection of device. Problems of wet hydrogen sulfide corrosion, high temperature hydrogen damage and circulating water/under-deposit corrosion have been found in wax oil hydrogenation units; high temperature hydrogen damage of collector bolt has been found in the bottom surface of hydrogenation reactor R101; inner wall and tray of hydrogen sulfide stripper C201 suffers from H2S-HCl-H2O corrosion; inner wall of low gas cooler E301 suffers from wet hydrogen sulfide corrosion and acid water corrosion; lean liquid cooler E105 suffers from circulating water/under deposit corrosion.

wax oil hydrogenation, corrosion investigation, corrosion analysis

2017-01-19；修改稿收到日期：2017-03-09。

程偉(1987-),碩士，主要從事壓力容器與管道的RBI評(píng)估。E-mail：chengwei4zhai601@163.com

國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)(2014AA041806)。