加氫裝置腐蝕情況分析及對(duì)策

汪洪

摘 要：石油加工過(guò)程中的工藝防腐技術(shù)作為設(shè)備防腐蝕工作的重要手段，涉及的內(nèi)容復(fù)雜廣泛，其主要內(nèi)容包括腐蝕介質(zhì)的處理和工藝操作的控制。做好工藝防腐工作對(duì)設(shè)備的防腐蝕工作意義重大，因此，開(kāi)展加氫裝置的工藝防腐工作迫在眉睫，且勢(shì)在必行。

關(guān)鍵詞：加氫裝置；腐蝕；工藝防腐；設(shè)備

1 加氫裝置腐蝕現(xiàn)象及類(lèi)型

檢修期間，我們對(duì)煉廠主要加氫裝置的重點(diǎn)部位進(jìn)行了腐蝕檢查，從檢查的結(jié)果來(lái)看，幾套加氫裝置均存在不同程度的腐蝕問(wèn)題。其中，重整裝置預(yù)分餾、預(yù)加氫系統(tǒng)腐蝕嚴(yán)重，主要表現(xiàn)在預(yù)分餾進(jìn)料/塔頂換熱器E-101換熱管口內(nèi)壁存在腐蝕缺陷坑，外壁表面存在大量腐蝕缺陷坑，坑深平均約為1mm；柴油加氫裝置熱高分氣與循環(huán)氫換熱器管程（介質(zhì)為熱高分氣）以及汽提塔塔頂揮發(fā)線(xiàn)管壁減薄。

加氫裝置的眾多設(shè)備和管道涉及使用高溫高壓氫氣，易出現(xiàn)高溫氫損傷。高溫氫損傷是指在高溫高壓工況下擴(kuò)散到鋼中的氫原子與鋼材中的碳化物反應(yīng)，生成 CH4 氣體，CH4 氣體聚集在空穴與夾雜處，導(dǎo)致鋼材的機(jī)械性能下降，最終導(dǎo)致鋼材斷裂。氫損傷可分為四種不同類(lèi)型：氫鼓泡、氫脆、表面脫碳和氫腐蝕。

如果原料油含有高濃度的環(huán)烷酸，那么在一定溫度下的進(jìn)料管道和設(shè)備中，會(huì)發(fā)生環(huán)烷酸腐蝕。進(jìn)料的環(huán)烷酸濃度用總酸中和值（TAN）表示。大多數(shù)容易發(fā)生環(huán)烷酸腐蝕的部件在混氫點(diǎn)的上游，且操作溫度在 232℃至 288℃的范圍內(nèi)。

原油劣質(zhì)化的一個(gè)體現(xiàn)就是原油中硫化物、氮化物的含量增多，它們?cè)跓捰瓦^(guò)程中分別生成 H2S、NH3，在一定條件下形成硫氫化銨腐蝕。

2 發(fā)生腐蝕的主要機(jī)理

原料油中的硫化物、氯化物和氮化物在催化裂化、延遲焦化、加氫處理等生產(chǎn)工藝過(guò)程中，反應(yīng)生成H2S、HCl、NH3，在有水或水蒸氣存在的條件下，形成了低溫H2S-HCl-NH3-H2O腐蝕環(huán)境。該環(huán)境主要存在于催化、焦化裝置分餾塔塔頂系統(tǒng)，加氫裝置反應(yīng)流出物系統(tǒng)，循環(huán)氫系統(tǒng)，汽提塔/分餾塔塔頂系統(tǒng)，重整預(yù)加氫反應(yīng)流出物系統(tǒng)等。在上述腐蝕環(huán)境中，碳鋼和低合金鋼的腐蝕形態(tài)以厚度減薄和局部腐蝕穿孔為主。

低溫H2S-HCl-NH3-H2O腐蝕環(huán)境比較復(fù)雜，因工藝不同、物料中腐蝕介質(zhì)的差別，各裝置的腐蝕機(jī)理也各不相同。加氫裝置和重整預(yù)加氫反應(yīng)流出物系統(tǒng)主要為NH4Cl腐蝕、NH4HS腐蝕、濕H2S損傷和氯離子應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。下面簡(jiǎn)單介紹一下NH4Cl腐蝕機(jī)理。

工藝操作過(guò)程中生成的NH3和HCl結(jié)合生成氣態(tài)的NH4Cl，當(dāng)物流溫度降低到鹽的沉積點(diǎn)以下時(shí)，就會(huì)析出固態(tài)NH4Cl，呈現(xiàn)白色、綠色或褐色的外觀。NH4Cl有吸濕性，可以從氣態(tài)物流中吸取水分，導(dǎo)致NH4Cl鹽的垢下腐蝕。其反應(yīng)方程式如下：

NH4Cl+H2O→NH3·H2O+HCl

Fe+2HCl→FeCl2+H2↑

NH4Cl和H2S共存的情況下腐蝕會(huì)相互促進(jìn)作用。氯化銨鹽水解生成的HCl會(huì)破壞FeS膜，生成FeCl2，然后FeCl2和H2S反應(yīng)生成FeS和HCl。如此不斷地連鎖反應(yīng)，金屬壁厚也就不斷變薄。最終，沉積物可能由NH4Cl、FeCl2和FeS混合組成。具體反應(yīng)方程式如下：

Fe+H2S→FeS+H2

FeS+2HCl→FeCl2+H2S↑

FeCl2+H2S→FeS+HCl

3 工藝防腐措施及對(duì)比

①建立重點(diǎn)部位數(shù)據(jù)分析檔案并進(jìn)行工藝調(diào)整。通過(guò)腐蝕機(jī)理可知含硫污水中鐵離子、氯離子、氨氮、PH值等數(shù)據(jù)是設(shè)備及管道腐蝕情況直觀的反應(yīng)，定期對(duì)裝置含硫污水進(jìn)行鐵離子、氯離子、PH值進(jìn)行分析，通過(guò)其變化趨勢(shì)判斷設(shè)備及管道腐蝕情況然后對(duì)反應(yīng)注水、緩蝕劑注入量進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到防腐的目的。

②增加高壓空冷緩蝕劑。在高壓反應(yīng)空冷A101注水中加入高壓空冷緩蝕劑，通過(guò)該項(xiàng)措施確保了冷低分中含硫污水鐵離子≤3mg/L，達(dá)到控制指標(biāo)，并且經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)空冷前后差壓上漲趨勢(shì)減緩。

③定期對(duì)熱高分氣與循環(huán)氫換熱器E103進(jìn)行注水。換熱器E103為熱高分氣和循環(huán)氫換熱，管程為熱高分氣進(jìn)出口溫度為200℃/170℃，此處由于溫度低容易生成銨鹽積垢，產(chǎn)生垢下腐蝕，定期在管程入口進(jìn)行注水沖洗，有效防止了銨鹽結(jié)晶從而導(dǎo)致腐蝕。

④結(jié)合大檢修期間新安裝的在線(xiàn)防腐檢測(cè)設(shè)備，動(dòng)態(tài)監(jiān)控柴油加氫精制裝置汽提塔頂?shù)戎攸c(diǎn)部位腐蝕情況。

⑤控制系統(tǒng)硫、氮濃度。優(yōu)化生產(chǎn)方案從而使進(jìn)料品質(zhì)優(yōu)化，從源頭上進(jìn)行腐蝕防治；通過(guò)排放廢氫降低循環(huán)氫中硫化氫濃度，減少對(duì)反應(yīng)部位腐蝕。

4 結(jié)語(yǔ)

加氫裝置腐蝕防治工作面臨的形勢(shì)異常嚴(yán)峻，但通過(guò)認(rèn)真分析、找準(zhǔn)原因、“對(duì)癥施藥”，腐蝕防治工作能夠有效的進(jìn)行。下一步，我們?cè)诓粩鄡?yōu)化裝置操作條件的同時(shí)，加大對(duì)緩蝕劑、注水等工藝條件的管控，從工藝防腐技術(shù)研究入手，系統(tǒng)全面地開(kāi)展設(shè)備防腐工作，保證裝置長(zhǎng)周期安全平穩(wěn)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]宗軍，王海燕，王曉，楊景偉.潤(rùn)滑油加氫裝置對(duì)原料適應(yīng)性的研究[J].煉油技術(shù)與工程，2016（02）：6-9.

[2]黃劍，齊慶軒，尚計(jì)鐸.蠟油加氫裝置摻煉催化裂化柴油的工業(yè)應(yīng)用[J].石油煉制與化工，2016（03）：77-81.

[3]張學(xué)軍.石腦油加氫裝置改造為催化裂化汽油預(yù)加氫裝置及其運(yùn)行分析[J].石油煉制與化工，2016（03）：82-85.

[4]李林，朱玉新，張偉偉，姚偉.焦化汽柴油加氫裝置改航煤加氫裝置的技術(shù)改造[J].石油與天然氣化工，2016（02）：17-22.