加氫高壓空冷器腐蝕原因及對(duì)策分析

孟志紅

摘 要：在加氫高壓空冷器運(yùn)行過程中，往往會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)被腐蝕的狀況。高壓空冷器容易出現(xiàn)腐蝕不易控制、泄露風(fēng)險(xiǎn)較大、制造質(zhì)量不過關(guān)等缺點(diǎn)，因?yàn)榭绽湎到y(tǒng)的設(shè)計(jì)容量有限，在原料中硫和氮含量增加的狀態(tài)下，注水量沒有做出相應(yīng)的調(diào)整，這是造成腐蝕狀況的主要原因，此外空冷器流量過大、操作不當(dāng)?shù)纫彩强绽淦鞲g狀況出現(xiàn)的重要原因，本文在此基礎(chǔ)上提出了有針對(duì)性的措施對(duì)腐蝕狀況進(jìn)行控制。

關(guān)鍵詞：加氫高壓空冷器；腐蝕原因；對(duì)策

中圖分類號(hào)：TE965 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

隨著原油開采量的擴(kuò)大以及原油資源的枯竭，原油質(zhì)量不斷下降，原油中硫和氫處于較高的濃度，這在一定程度上增加腐蝕性，在加氫高壓空冷器內(nèi)，會(huì)形成具有強(qiáng)腐蝕性的硫化氫、氨、氯化銨以及硫氫化氨 ，在原油的煉制過程中，會(huì)影響到設(shè)備的安全運(yùn)行、產(chǎn)品的質(zhì)量保證以及環(huán)境保護(hù)等諸多問題，最終會(huì)影響到整個(gè)企業(yè)的穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)。所以應(yīng)該給予加氫高壓空冷器腐蝕問題足夠的重視，并通過改良生產(chǎn)工藝以及各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)來(lái)使這一問題得到妥善的解決。

1 加氫高壓空冷器腐蝕特點(diǎn)及原因探討

1.1 加氫高壓空冷器腐蝕特點(diǎn)

原料中的硫和氮會(huì)在加氫反應(yīng)器中產(chǎn)生硫化氫和氨，同時(shí)也會(huì)伴有氯化氫的生成，在后續(xù)的冷卻過程中還會(huì)產(chǎn)生氯化銨以及硫氫化氨的結(jié)晶，氯化銨的結(jié)晶溫度在176℃～204℃，結(jié)晶過程從換熱器開始，而硫氫化氨的結(jié)晶溫度在26℃～65℃，起結(jié)晶過程發(fā)生在空冷器內(nèi)，這樣就會(huì)造成高壓空冷器換熱管的堵塞，雖然沖洗過程可以在一定程度減輕堵塞的程度，但是這一過程卻形成了硫氫化氨的溶液，該溶液具有較強(qiáng)的腐蝕性。此外，氯化銨具有較強(qiáng)的吸水性，在吸收水分之后會(huì)形成垢下腐蝕。加氫高壓空冷器的腐蝕特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）腐蝕難以控制，相關(guān)的研究資料顯示，其腐蝕過程主要是硫氫化氨注水溶解后形成的，同時(shí)因?yàn)槁入x子以及注水水質(zhì)水量的影響，往往會(huì)造成腐蝕狀況更加復(fù)雜。在進(jìn)行注水前，氯化銨吸水而容易形成垢下腐蝕，在注水后，因?yàn)椴煌绽淦骱蛽Q熱器的構(gòu)造和材質(zhì)不盡相同，會(huì)存在程度不同的局部腐蝕和泄露的狀況。

（2）腐蝕廣泛存在，在加氫裝置中，在反應(yīng)產(chǎn)物不斷降溫的過程中，勢(shì)必會(huì)造成高壓空冷器處于會(huì)產(chǎn)生結(jié)晶的溫度區(qū)間，而現(xiàn)階段所使用的空冷器，其材質(zhì)大部分為塑鋼，這樣就不可避免地會(huì)發(fā)生腐蝕狀況，而且腐蝕程度與溫度有很大的聯(lián)系，與壓力關(guān)系不密切。

（3）空冷器存在泄露風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)楦邏嚎绽淦鏖L(zhǎng)期處于高壓狀態(tài)，并且介質(zhì)中含有大量的易燃物質(zhì)，一旦發(fā)生泄露將后產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。

（4）很難保證空冷器質(zhì)量，現(xiàn)階段空冷器的絲堵結(jié)構(gòu)使空冷器存在安全隱患，這就需要進(jìn)行空冷器焊后的無(wú)損檢驗(yàn)，這方面只能依靠空冷器制造廠的工藝以及質(zhì)管員的責(zé)任心來(lái)保證了。

1.2 加氫高壓空冷器腐蝕原因探究

（1）加氫裝置設(shè)計(jì)處理量以及設(shè)計(jì)原料的硫和氮含量低，當(dāng)下，在煉油企業(yè)不斷擴(kuò)大規(guī)模以及原油質(zhì)量變化的背景下，原油的含硫量顯著的增強(qiáng)，而相應(yīng)的高壓空冷器卻沒有進(jìn)行相關(guān)的改造，這就造成了空冷器各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)的高于設(shè)計(jì)值，導(dǎo)致腐蝕狀況的加劇。

（2）進(jìn)料中的氮含量在不斷地提高，因?yàn)樵O(shè)計(jì)的限制，無(wú)法提升裝置的注水量，這就會(huì)在很大程度上提高硫氫化氨的濃度，對(duì)裝置進(jìn)行模擬運(yùn)算，可以發(fā)現(xiàn)硫氫化氨的濃度超出標(biāo)準(zhǔn)值的10%。

（3）因?yàn)樵系淖兓?，需要?duì)空冷器進(jìn)行改造，而改造后裝置內(nèi)的流速過高，這也在一定程度上加劇了腐蝕泄露狀況。大部分的空冷器設(shè)計(jì)流速在5.5m/s左右，盡管在改造過程中，已經(jīng)充分考慮到對(duì)流速進(jìn)行限制，但是在實(shí)際的運(yùn)行中，真實(shí)流速往往會(huì)超過上限流速6m/s，給空冷器的安全運(yùn)行帶來(lái)威脅。

（4）物流分配不均是造成空冷器腐蝕加劇的一大重要因素，雖然從表面上看，空冷器以及進(jìn)出口管線處于較為均勻的狀態(tài)，但是在管線的彎頭以及直管段的設(shè)置中可能存在不合理的地方，此外，當(dāng)空冷器發(fā)生泄漏而停用時(shí)，也會(huì)造成裝置的物料分配不夠均勻。

（5）操作不穩(wěn)定也是誘發(fā)空冷器腐蝕的因素，員工在進(jìn)料時(shí)，沒有對(duì)進(jìn)料中氮、硫的含量以及進(jìn)料的數(shù)量進(jìn)行控制，這樣會(huì)造成空冷器的相關(guān)運(yùn)行參數(shù)發(fā)生劇烈變化。若是進(jìn)料中的氮含量增加，又沒有增加注水量，則勢(shì)必會(huì)增加裝置中硫氫化氨的濃度，此外，空冷器的溫度也會(huì)影響到液相中水的含量，這些都會(huì)造成空冷器的腐蝕加劇。

（6）某些企業(yè)為了減少生產(chǎn)成本，會(huì)經(jīng)常性的關(guān)閉空冷器風(fēng)機(jī)，這樣會(huì)造成空冷器的內(nèi)部溫度分布不均勻，進(jìn)而會(huì)造成物流分配不均勻，空冷器出現(xiàn)腐蝕的狀況。若是空冷器百葉窗開閉狀態(tài)不同，也會(huì)出現(xiàn)同樣的現(xiàn)象。

（7）空冷器進(jìn)水水質(zhì)較差同樣會(huì)造成空冷器的腐蝕，進(jìn)水可以是除鹽水、也可以是處理達(dá)標(biāo)的污水，但是現(xiàn)階段，絕大部分的空冷器進(jìn)水水質(zhì)不能達(dá)到進(jìn)水標(biāo)準(zhǔn)的要求。

（8）空冷器中的氯離子是裝置出現(xiàn)腐蝕的又一原因，氯離子主要來(lái)自于原油、補(bǔ)充氫以及進(jìn)水，不合理的進(jìn)水方式會(huì)加劇因氯離子產(chǎn)生的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，位于空冷器前的換熱器，會(huì)因?yàn)槁然@的結(jié)晶而造成堵塞和腐蝕，通過間斷注水不能有效的解決腐蝕問題。由此可見，通過合理改善注水方式，可以有效地防止或者減輕腐蝕狀況，但需要注意的是，當(dāng)氯離子濃度過高時(shí)，其所產(chǎn)生的腐蝕機(jī)理較為復(fù)雜，需要進(jìn)行進(jìn)一步的探討。

2 加氫高壓空冷器防止腐蝕對(duì)策

（1）從整體上看，在原油質(zhì)量不斷下降的背景下，原油中的硫和氮的含量顯著升高，造成空冷器在實(shí)際的運(yùn)行過程中各項(xiàng)參數(shù)都要遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)值，進(jìn)而導(dǎo)致腐蝕狀況的加劇，因此應(yīng)該對(duì)原油中的氮和硫含量加以控制，使腐蝕狀況得到抑制。

（2）空冷器的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)直接影響著空冷器的腐蝕程度，而在實(shí)際的操作中，對(duì)這些參數(shù)的控制是比較復(fù)雜的，尤其是對(duì)于硫、氮含量較高的原料，對(duì)于高壓空冷器的操作條件要求更為苛刻，這就要求企業(yè)在操作過程中更為小心謹(jǐn)慎，更為科學(xué)、合理、有序地進(jìn)行生產(chǎn)管理。

（3）在原油質(zhì)量不斷下降的同時(shí)，氯離子對(duì)換熱器及空冷器的腐蝕情況的影響越來(lái)越大，而且在存在其他不合理因素的前提下，腐蝕狀況會(huì)越發(fā)的加劇，所以一方面應(yīng)該給予氯化銨造成的腐蝕問題足夠的重視；另一方面可以對(duì)空冷器的材質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化，選擇Incoloy825合金，相較于碳鋼，其具有更為突出防止氯離子腐蝕的能力，但是當(dāng)氯離子的濃度過高時(shí)，其防腐蝕能力有待進(jìn)一步的提高。

（4）對(duì)空冷器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，選擇更為科學(xué)合理的方式進(jìn)行管道布置，這樣可以保證流體分配的均勻性，這也是目前效果比較好的方式，可以進(jìn)行推廣，但是還需要對(duì)空冷器結(jié)構(gòu)進(jìn)一步的優(yōu)化，這樣才能夠保證腐蝕問題得到進(jìn)一步的解決。

（5）對(duì)注水進(jìn)行控制，特別是當(dāng)空冷器的材質(zhì)是碳鋼時(shí)，需要保證注水點(diǎn)有足夠的剩余水相，一般需要維持在25%以上，這樣可以有效的抑制因?yàn)槁然瘹涠斐傻母g，此外，還需要將鹽濃度稀釋到4%～8%，并且根據(jù)空冷器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行適時(shí)適度的調(diào)整，這樣才能夠保證空冷器安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。

結(jié)語(yǔ)

加氫高壓空冷器的腐蝕受諸多因素的影響，所以需要從設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行等多方面多角度進(jìn)行認(rèn)真的分析和總結(jié)，《加氫高壓空冷器系統(tǒng)設(shè)計(jì)、材料、制造、操作和檢測(cè)指導(dǎo)》文件的出臺(tái)，明確地規(guī)定了對(duì)加氫高壓空冷器腐蝕控制的基本原則，相關(guān)企業(yè)應(yīng)該根據(jù)該規(guī)范并結(jié)合企業(yè)的實(shí)際情況，提出有針對(duì)性的防腐措施，這樣才能夠使高壓空冷器的腐蝕問題得到妥善的解決。

參考文獻(xiàn)

[1]張偉東，孫濱.加氫裝置高壓空冷器的腐蝕與防護(hù)[J].石油化工腐蝕與防護(hù)，2015，32（1）：31-34.

[2]梁憲偉.1.8Mt/a蠟油加氫脫硫裝置高壓空冷器腐蝕分析和控制[J].煉油技術(shù)與工程，2009，39（11）：29-33.

[3]喬光譜，陳煒.加氫裝置反應(yīng)系統(tǒng)的氨鹽腐蝕分析及風(fēng)險(xiǎn)管理[J].腐蝕與防護(hù)，2012，3（7）：618-622.