基于加氫裂化裝置的腐蝕分析和防腐對策

蔣全榮　修鵬昊　徐超

摘 要：加氫裂化技術(shù)已經(jīng)成為煉油工業(yè)的支柱技術(shù)，發(fā)揮著其他煉油技術(shù)替代不了的作用。由于該加工過程處在高溫高壓、臨氫的環(huán)境，并且石油里存在一定的硫、氮、金屬等雜質(zhì)，因此加氫裂化裝置經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)腐蝕問題。這樣的腐蝕不但會(huì)使得設(shè)備自身的使用壽命受到影響，同時(shí)也會(huì)危及到生產(chǎn)安全?；诖?，本文主要針對加氫裂化裝置里經(jīng)常出現(xiàn)幾種腐蝕現(xiàn)象以及腐蝕原因，并依此指出相對的防腐措施，希望可以對于加氫裂化工藝的優(yōu)化以及工藝安全提供幫助。

關(guān)鍵詞：加氫裂化裝置;腐蝕分析;防腐對策

1 加氫裂化裝置相關(guān)的腐蝕機(jī)理

1.1 反應(yīng)系統(tǒng)產(chǎn)生腐蝕的機(jī)理

在加氫裂化裝置的反應(yīng)部分中，腐蝕主要集中在反應(yīng)產(chǎn)物的熱交換器和反應(yīng)產(chǎn)物的空氣冷卻器上，雖然通過他們的工藝物料不同，但腐蝕機(jī)理基本相同，所以兩者一并在此討論。從經(jīng)驗(yàn)來看，雖然可能沒有出現(xiàn)明顯和嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象，但一般會(huì)發(fā)現(xiàn)管壁附著硫化氫銨或氯化銨晶體。這種晶體的來源是原料油中的氮、硫以及氯與其他雜質(zhì)，它們在高溫下與加入的氫反應(yīng)形成硫化氫和氨氣，以及氯化氫，并進(jìn)一步結(jié)合形成硫化氫銨和氯化氫。這兩種物質(zhì)在反應(yīng)產(chǎn)物中大量存在，只要溫度和壓降超過臨界值，它們就會(huì)以晶體的形式沉淀并粘附在設(shè)備的壁面上，從而導(dǎo)致腐蝕。通常情況下，硫氫化銨的結(jié)晶溫度為120℃，氯化銨為220℃，結(jié)晶的臨界壓力根據(jù)工藝和具體組分而變化。

1.2 分餾系統(tǒng)的腐蝕機(jī)理

分餾系統(tǒng)的腐蝕主要集中在塔頂和塔底。塔頂腐蝕的主要來源是低溫濕硫化氫，塔底腐蝕的主要來源是高溫硫。分餾系統(tǒng)的頂部遠(yuǎn)離熱源，所以溫度低，基本沒有高溫腐蝕現(xiàn)象，但這部分長期有水和硫化氫通過，兩者的腐蝕會(huì)均勻減薄設(shè)備壁厚，并造成一定的應(yīng)力腐蝕。這種腐蝕的程度高度依賴于原料的硫含量。硫含量越高，形成的硫化氫越多，腐蝕程度越高。塔底部的腐蝕更加特殊，因?yàn)榉逐s系統(tǒng)的底部基本上與硫或氫分離，含量極低。從理論上講，應(yīng)該沒有明顯的腐蝕現(xiàn)象。然而，事實(shí)證明，即使極少量的硫在塔底部的高溫湍流的特殊環(huán)境中也會(huì)產(chǎn)生各種硫化物，導(dǎo)致復(fù)合材料嚴(yán)重腐蝕。這種腐蝕難以預(yù)測同時(shí)也無法分析，特殊情況造成的事故極為嚴(yán)重。

1.3 循環(huán)水系統(tǒng)自身的腐蝕機(jī)理

循環(huán)水系統(tǒng)產(chǎn)生的主要腐蝕類型為垢下腐蝕，其產(chǎn)生腐蝕位置主要是匯集到了管板和水冷器管束以及換熱管這三個(gè)位置，可是其自身的腐蝕源和反應(yīng)系統(tǒng)之間存在的垢下腐蝕存在一定的差異。循環(huán)水系統(tǒng)里產(chǎn)生的腐蝕垢質(zhì)其核心為氧化鐵和氫氧化鈉，以及鈣鹽與鎂鹽這四種，這些物質(zhì)都是源自于循環(huán)水自身存在的雜質(zhì)。

2 加氫裂化裝置的防腐措施

2.1 通過適當(dāng)注水防范腐蝕

該措施主要涉及加氫裂化裝置的反應(yīng)系統(tǒng)。由于該系統(tǒng)的主要腐蝕機(jī)理是氨鹽的晶體規(guī)模，只要可以清潔晶體并防止晶體粘附到器件的壁上，就可以有效地減輕腐蝕和堵塞。注水可以將銨鹽溶解在水中并流出，對結(jié)晶銨鹽具有沖洗作用，可以清潔表面，大大降低腐蝕源的濃度。注水過程應(yīng)連續(xù)平穩(wěn)，并能夠計(jì)量和調(diào)節(jié)，盡力保證注水點(diǎn)有10-25%液態(tài)水。

2.2 通過原料控制防止腐蝕

從源頭上來看，令加氫裂化裝置產(chǎn)生腐蝕的主要原因是反應(yīng)原料里存在的多種雜質(zhì)。因此如果想要減少其自身產(chǎn)生的腐蝕作用，最根本的一個(gè)方式還是對原料里雜質(zhì)的含量進(jìn)行控制，只要原料里腐蝕類雜質(zhì)的含量減少了，才能夠使得加氫裂化裝置多個(gè)系統(tǒng)的腐蝕性降低。盡管當(dāng)前仍然無法消除全部的腐蝕，可是這種措施對于抑制整個(gè)裝置的腐蝕狀態(tài)能夠起到良好的效果。在實(shí)際的操作中，需要事先對于需要要加入裝置的氫與原料油給予詳盡的檢驗(yàn)與分析，從而對于其中存在的雜質(zhì)成分進(jìn)行確認(rèn)，將原料中硫、氮、氯離子、鐵離子和金屬含量等應(yīng)嚴(yán)格控制在設(shè)計(jì)值范圍內(nèi);然后采取加入脫氯劑等措施，盡量的清除將要進(jìn)入裂化裝置中的新氫存在的氯;最后，極大限度的令加氫裂化過程中的反應(yīng)保持穩(wěn)定，防止出現(xiàn)超壓和超溫以及超負(fù)荷等因素令腐蝕成分增加。

2.3 通過高質(zhì)量焊接防范腐蝕

設(shè)備由于焊接變形和焊接應(yīng)力引起的腐蝕開裂是常見的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，因此必須提高焊接質(zhì)量以減少風(fēng)險(xiǎn)。具體措施包括過程監(jiān)控和質(zhì)量檢查。應(yīng)對整個(gè)焊接過程中進(jìn)行過程監(jiān)控。從焊前準(zhǔn)備到焊接工藝到焊后相關(guān)的熱處理，必須將所使用的工藝，設(shè)備和材料與特定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。性能經(jīng)過嚴(yán)格測試，質(zhì)量檢驗(yàn)必須全面。為此，有必要綜合運(yùn)用各種檢測方法進(jìn)行各種檢查，質(zhì)檢的關(guān)鍵部分應(yīng)以管道焊接為重點(diǎn)。主要設(shè)備，主管道或出現(xiàn)問題的部件易造成重大危害的部件應(yīng)實(shí)現(xiàn)100%檢測。

2.4 強(qiáng)化腐蝕監(jiān)測與檢測

對于易發(fā)生腐蝕、可能會(huì)對生產(chǎn)和安全帶來嚴(yán)重影響的設(shè)備，應(yīng)建立定期監(jiān)測制度，設(shè)置固定監(jiān)測點(diǎn)，由專門人員定期進(jìn)行監(jiān)測。腐蝕監(jiān)檢測方式包括在線監(jiān)測（高溫電感或電阻探針、低溫電感或電阻探針等），化學(xué)分析、定點(diǎn)測厚、腐蝕掛片、紅外熱測試、煙氣露點(diǎn)測試等。各裝置應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況建立腐蝕監(jiān)檢測系統(tǒng)，保證生產(chǎn)的安全運(yùn)行。對工藝流程中反映設(shè)備腐蝕程度及介質(zhì)腐蝕性的參數(shù)進(jìn)行定期分析，并根據(jù)分析結(jié)果及時(shí)調(diào)整工藝操作。

3 結(jié)語

加氫裂化裝置腐蝕自身的腐蝕特性非常復(fù)雜，其不僅僅含有較多腐蝕性物質(zhì)，并且很多造成腐蝕的原因很多。因此，只有利用腐蝕機(jī)理針對具體的腐蝕特征進(jìn)行分析，才可以使防腐措施起到的作用得到充分的發(fā)揮，使加氫裂化裝置的生產(chǎn)更安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]侯紅戰(zhàn).加氫裂化裝置與防腐[J].中國石油和化工，2012（8）.