重整裝置預(yù)處理系統(tǒng)腐蝕原因分析及對策

楊建剛

摘 要：分析了玉門煉化總廠重整裝置預(yù)處理系統(tǒng)發(fā)生腐蝕的原因，通過對裝置的腐蝕狀況、腐蝕機(jī)理的分析，總結(jié)出相應(yīng)的防護(hù)措施。

關(guān)鍵詞：重整裝置;預(yù)處理;腐蝕

玉門油田煉化總廠重整裝置于1997年建成投產(chǎn)，現(xiàn)有生產(chǎn)能力45萬t/a。裝置主要由預(yù)處理部分與重整部分組成，裝置原料主要是常壓直餾石腦油和柴油改質(zhì)粗汽油，生產(chǎn)高辛烷值汽油、拔頭油、液態(tài)烴和氫氣。重整裝置腐蝕問題一直是國內(nèi)外煉油企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，也是裝置能否長周期運(yùn)行的重中之重。雖然預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)有脫氯設(shè)施，但是由于原料氯含量增加，催化劑活性下降，導(dǎo)致反應(yīng)生成物中氯含量越來越高，造成系統(tǒng)結(jié)鹽和設(shè)備腐蝕。

1 預(yù)處理系統(tǒng)腐蝕狀況

2016年重整裝置檢修時(shí)對預(yù)分餾塔附屬設(shè)備進(jìn)行腐蝕檢查，發(fā)現(xiàn)預(yù)分餾部分存在嚴(yán)重腐蝕問題，如E-108預(yù)分餾塔塔頂后冷器嚴(yán)重坑蝕缺陷，D-101分餾塔頂回流罐罐體內(nèi)中上部有多處鼓包分層。2018年2月裝置運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)預(yù)加氫產(chǎn)物后冷器E-104/1.2管束腐蝕泄露，裝置緊急停工搶修。這些由腐蝕帶來的設(shè)備堵塞、冷卻器管束泄漏問題，降低了設(shè)備的工作效率，增加了設(shè)備的能耗，成為影響著裝置的安全平穩(wěn)長周期運(yùn)行的隱患。

2 預(yù)處理系統(tǒng)腐蝕形成機(jī)理

2.1 NH4Cl沉積及垢下腐蝕

催化重整原料加氫反應(yīng)生成的NH3和HCl發(fā)生反應(yīng)，生成的NH4Cl低于250℃可以變成固體，NH4Cl沉積在金屬表面，NH4Cl吸水性強(qiáng)，從而在NH4Cl垢層之下與金屬接觸處形成一個(gè)溶解層，發(fā)生水解反應(yīng)，鹽酸破壞FeS膜，使金屬表面暴露出來，新的表面繼續(xù)與鹽酸反應(yīng)發(fā)生腐蝕，兩者形成耦合，互相促進(jìn)，加劇腐蝕，這種腐蝕體系的腐蝕速度要比單純的HCI或H2S腐蝕要強(qiáng)烈的多，最終導(dǎo)致設(shè)備局部穿孔報(bào)廢。

2.2 濕H2S腐蝕

在回流冷卻過程中，隨著溫度的進(jìn)一步降低，凝結(jié)水增加，凝結(jié)水溶液被稀釋，pH值上升，腐蝕應(yīng)有所緩和。但是在這一過程中，由于H2S的溶解度迅速增加，形成更多的FeS膜，F(xiàn)eS十分疏松，而水溶液中HS-使陽極溶解得到催化，并促進(jìn)原子態(tài)氫的聚積，陰極析氫，一部分原子態(tài)氫通過吸附擴(kuò)散進(jìn)入金屬，在金屬內(nèi)表面的缺陷處聚積。陰極析氫擴(kuò)散電流密度與攪拌或沖刷作用關(guān)系很大，而隨著pH值降低，溫度升高克服反應(yīng)活化能，腐蝕速度會更快，腐蝕形態(tài)表現(xiàn)為局部腐蝕，部分為應(yīng)力腐蝕開裂。

2.3 HCl+H2S+NH3+H20腐蝕

在酸性環(huán)境下，其對碳鋼設(shè)備形成極強(qiáng)的腐蝕，裝置的腐蝕是多種作用機(jī)理造成的，但基本上是原中原有的有機(jī)硫、N和Cl等化合物，在預(yù)加氫這種特定條件下形成很強(qiáng)的電化學(xué)腐蝕環(huán)境，造成設(shè)備的嚴(yán)重腐蝕損壞。

3 預(yù)處理系統(tǒng)腐蝕原因分析

3.1 重整催化劑持氯能力下降

由于重整裝置自上次檢修后已經(jīng)運(yùn)行3年，進(jìn)入生產(chǎn)末期，催化劑的活性、比表面積、持氯能力均有下降，為了保證重整反應(yīng)系統(tǒng)的水氯平衡以及生產(chǎn)對辛烷值汽油的需求，需要注入更多的氯。催化劑由于活性下降，比表面積減少，只能吸附少量的氯，大量的氯無法被催化劑吸附，就被帶入到氫氣中，循環(huán)氫氣通過增壓機(jī)進(jìn)入預(yù)加氫系統(tǒng)，導(dǎo)致預(yù)加氫系統(tǒng)氯含量的升高，進(jìn)而加劇預(yù)加氫系統(tǒng)腐蝕。

3.2 脫氯總體能力較低

2016年7月更換新的脫氯劑后，按照技術(shù)協(xié)議規(guī)定脫氯劑JX-5A氯容為≥35%，使用期限為3年，實(shí)際運(yùn)行過程中由于原料、氫氣氯含量等原因使脫氯罐的氯容達(dá)不到3年運(yùn)行周期，而脫氯是不可逆過程，當(dāng)氯容達(dá)到飽和時(shí)就喪失了脫氯能力。目前裝置只有一具高溫脫氯罐，運(yùn)行時(shí)無法更換脫氯劑，當(dāng)脫氯罐吸附飽和后，原料中的氯被加氫成氯化氫，最終造成設(shè)備腐蝕。

3.3 原料中氯含量的影響

原油開采過程中大部分使用含氯添加劑來提高采出率，而這些氯化物一般存在于130℃以下的餾分中，氯極易帶入到輕組分中去，而且很難脫除，由于重整進(jìn)料大部分是常減壓的直餾石腦油，很容易把氯帶入到進(jìn)料中，給重整預(yù)加氫系統(tǒng)帶來了較嚴(yán)重的腐蝕問題。

4 預(yù)處理系統(tǒng)腐蝕預(yù)防措施及建議

4.1 加強(qiáng)易腐蝕部位監(jiān)控

對預(yù)分餾塔頂循環(huán)冷卻系統(tǒng)、預(yù)加氫產(chǎn)物冷卻系統(tǒng)、蒸發(fā)塔頂循環(huán)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行在線探針和測厚等腐蝕監(jiān)測措施;掌握裝置關(guān)鍵部位腐蝕動(dòng)態(tài)狀況，提高設(shè)備維護(hù)的主動(dòng)性、有效性，避免過多非計(jì)劃性停工現(xiàn)象，將腐蝕降到最低。

4.2 加強(qiáng)脫氯工藝管理

定期對脫氯罐取樣分析，確保脫氯效果，避免因脫氯效果下降導(dǎo)致后續(xù)物料中氯離子高引起換熱器、空冷結(jié)鹽，造成腐蝕加劇。此外車間建議新增一具高溫脫氯罐，避免因脫氯劑活性下降造成的裝置停工，提高操作靈活性。

4.3 控制重整催化劑水氯平衡

嚴(yán)格控制重整注氯量，找到一個(gè)最佳注氯量，既可以滿足催化劑的水氯平衡，又不會對后續(xù)系統(tǒng)帶入過多的氯。除此之外，車間調(diào)整流程，氫氣進(jìn)脫氯罐脫氯后再由K-202改進(jìn)預(yù)加氫系統(tǒng)，降低氫氣中氯化氫含量，減緩預(yù)加氫系統(tǒng)腐蝕。

5 結(jié)論

重整加氫裝置加強(qiáng)原料氯含量和預(yù)加氫高溫脫氯劑的監(jiān)控，及時(shí)更換脫氯劑;優(yōu)化工藝流程，加強(qiáng)工藝防腐監(jiān)控和管理力度;嚴(yán)格重整系統(tǒng)氯加注量，降低氫氣中氯化氫含量;目前裝置安全平穩(wěn)運(yùn)行，未出現(xiàn)因腐蝕泄露造成的裝置停工。