汽柴油加氫裝置反應(yīng)流出物系統(tǒng)的腐蝕與對策

張志庚

中海油東方石化有限責(zé)任公司 海南東方 572600

1 汽柴油加氫裝置發(fā)展現(xiàn)狀分析

伴隨時代的進步，“新老更替”也是目前的發(fā)展趨勢，柴油相較原油，有著同樣功能的同時，其價格更為低廉，深受行業(yè)的推崇。而在技術(shù)水平的不斷提高中，催化裂化技術(shù)逐步趨于成熟，在行業(yè)中是應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)之一，在應(yīng)用此技術(shù)時還不斷地進行改進，中壓加氫（MHUC）技術(shù)的特性能夠更好地進行催化，是目前石油業(yè)技術(shù)發(fā)展的目標(biāo)，也會是近十年發(fā)展的主要技術(shù)。

2 汽柴油加氫裝置構(gòu)造及流程

為了能夠深入分析汽柴油加氫裝置反應(yīng)流出物系統(tǒng)的腐蝕與對策，解決腐蝕性因素汽柴油加氫裝置的影響，減少腐蝕情況頻發(fā)狀況，現(xiàn)對汽柴油加氫裝置進行全面分析，包括汽柴油加氫裝置的建造形象、組成、構(gòu)造、流程等，以保證對汽柴油加氫裝置反應(yīng)流出物的了解更透徹，方便為之后腐蝕性因素的分析。

2.1 分析反應(yīng)流出物系統(tǒng)的組成

在加氫裝置中反應(yīng)流出物系統(tǒng)的組成大體由六個部分組成，第一部分為換熱系統(tǒng)；第二部分為冷高壓分離器；第三部分為空冷器；第四部分為循環(huán)氫壓縮機；第五部分為反應(yīng)器、第六部分為分餾塔。

2.2 分析其工作流程

最開始就是注入原料，原料會經(jīng)過汽柴油加氫裝置操作人員規(guī)范操作下進入汽柴油加氫裝置當(dāng)中，原料會與部分氣體在加氫裝置的反應(yīng)器中發(fā)生基礎(chǔ)的反應(yīng)。待所有的反應(yīng)完全反應(yīng)后，原料會經(jīng)由反應(yīng)變成流出物會并在加氫裝置的反應(yīng)器中流出，然后開始換熱步驟，主要是與原料油以及低分油進行換熱。之后開始冷卻步驟的進行，其進行部位在高壓空冷器當(dāng)中，待冷卻完成后，將會在冷高壓分離器的操作下，將其中的氣體、液體以及水分進行分離，這時氫氣會進入循環(huán)氫壓縮機中，以保證氫氣在汽柴油加氫裝置中能夠循環(huán)。經(jīng)過第一次分離后，要確保其分離效果，高分油還要再進行第二次分離，其會再次進入低壓分離器，將氣體、液體等物質(zhì)的二次分離，最終進入分餾塔中。在看似簡單的步驟中其反應(yīng)的步驟缺一不可，要全面依據(jù)其工作流程進行。

3 汽柴油加氫裝置反應(yīng)流出物系統(tǒng)的腐蝕因素分析

為更好地促進加氫裝置技術(shù)水平提高，在其出現(xiàn)不足時就要對原因進行分析，以此來解決或降低反應(yīng)流出物系統(tǒng)的腐蝕能力，保證加氫裝置的生產(chǎn)效率和安全性，防止事故的發(fā)生。以下會細(xì)致分析汽柴油加氫裝置反應(yīng)流出物系統(tǒng)中的腐蝕性因素。

3.1 高溫部分的腐蝕性分析

在汽柴油加氫裝置中反應(yīng)流出物系統(tǒng)含有高溫部分，其高溫部分具有的腐蝕因素是因為高溫部分中的氫氣、氨氣、水蒸氣等產(chǎn)生反應(yīng)后具備腐蝕性。在多種類的氣體中，受加氫裝置中的高溫效果影響，多種氣體會發(fā)生熱化學(xué)反應(yīng)以及其他因素的反應(yīng)，其腐蝕的形式也大多會呈均勻分布，即腐蝕表面較為均勻，極少有不均勻情況出現(xiàn)。由于汽柴油加氫機械設(shè)備中存在部分鐵，當(dāng)和硫酸氫接觸后會產(chǎn)生一系列的熱化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)式為：Fe+H2S→FeS+H2。

大量的不良反應(yīng)產(chǎn)生的情況最終都會導(dǎo)致高溫性氫元素?fù)p傷，高溫性氫元素?fù)p傷簡稱高溫氫損傷，而高溫性氫元素?fù)p傷主要是在高溫條件下，由于氫、碳之間發(fā)生的基本化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致的汽柴油加氫裝置碳剝離現(xiàn)象。而碳剝離現(xiàn)象又分為表層脫碳和內(nèi)層脫碳兩個大體情況，但如果在氫、碳發(fā)生基本化學(xué)反應(yīng)過程中導(dǎo)致的汽柴油加氫裝置表層碳剝離現(xiàn)象，則并沒有對汽柴油加氫裝置產(chǎn)生重大負(fù)面影響，而僅降低了普通碳鋼的硬度，并沒有裂縫的產(chǎn)生，則可以繼續(xù)正常使用。若在氫與碳反應(yīng)過程中造成汽柴油加氫裝置內(nèi)部碳脫離現(xiàn)象，此現(xiàn)象就較為嚴(yán)重，在高溫影響下，碳鋼內(nèi)部已經(jīng)被滲入，在碳化合物作用下已經(jīng)形成了甲烷氣體，甲烷氣體會從內(nèi)部開始滲出，在碳鋼表明會有明顯裂縫，此現(xiàn)象危害程度極高，對人身安全和機械都具備摧毀性的危害，較大規(guī)模的內(nèi)部碳剝離會造成汽柴油加氫裝置操作人員及管理、監(jiān)督人員的傷亡，企業(yè)經(jīng)濟也會受到較大規(guī)模的沖擊。

3.2 低溫部分的腐蝕性分析

低溫部分相對高溫部分恰恰相反，流出物進入空冷器之后，其溫度會迅速下降，直至下降到50～55℃左右。這時的氯化銨會發(fā)生溶解現(xiàn)象，并迅速溶于水中，這時就具備了腐蝕的特性，對設(shè)備、管道等進行腐蝕，影響汽柴油的生產(chǎn)，其腐蝕特性一般呈現(xiàn)如高溫部位腐蝕那樣的具有均勻性的腐蝕，其腐蝕效果導(dǎo)致開裂、裂縫等不良現(xiàn)象出現(xiàn)。表明了硫化鐵和硫化氫反應(yīng)會形成六氨合壓鐵離子、氫氣及硫化氫。

3.3 換熱部分的腐蝕性分析

反應(yīng)流出物在原理換熱器中流出時，其溫度會高達(dá)200℃，只有進入低分油換熱器時，其溫度才會下降，由于氯化銨沉淀所產(chǎn)生的沉淀物具有腐蝕性，所以在換熱部位會有腐蝕現(xiàn)象發(fā)生，而氯化銨其本事并不與碳鋼發(fā)生反應(yīng)造成腐蝕，其只有在潮濕情況中才會產(chǎn)生腐蝕性，其腐蝕性具有快速、高效等特點。

在反應(yīng)流出物離開低分油時，其溫度一般在140～150℃之間，不能太低也不能太高，若溫度過低或造成大量沉淀物，造成大面積均勻腐蝕，會造成設(shè)備的損壞，對效益、經(jīng)濟都會產(chǎn)生很大影響。

4 汽柴油加氫裝置反應(yīng)流出物系統(tǒng)防腐蝕解決對策

4.1 進行注水對反應(yīng)流出物系統(tǒng)清洗

由于反應(yīng)流出物中含有很多水解硫化氫和水溶氯化銨，要對其進行沖洗處理，沖洗時最好采用連續(xù)注水沖洗法，這樣可以避免在間斷沖洗時造成的水中氯離子產(chǎn)生大幅度波動引發(fā)其他因素的腐蝕。沖洗過程中要盡量全面，最好連同汽柴油加氫裝置一起沖洗，確保水解腐蝕性因素全部流出汽柴油加氫裝置，避免因氯化銨沉淀產(chǎn)生垢下腐蝕。此方法極大地增加汽柴油加氫裝置的清潔度，并且能夠延長汽柴油加氫裝置的使用壽命，減少設(shè)備成本和維修成本，進而能夠保證汽柴油加氫裝置流出物系統(tǒng)的安全性，對人員和設(shè)備都是強有力的保障。

4.2 選用質(zhì)量較好的原料

原材料的質(zhì)量也是影響設(shè)備是否被腐蝕的主要原因，選用高質(zhì)量的石油原理及優(yōu)秀的汽柴油加氫裝置能夠在一定程度上提升設(shè)備的使用壽命，還能夠使其產(chǎn)能增加。高效的生產(chǎn)能力能夠促進經(jīng)濟效益的良好發(fā)展，因此要對原理進行篩選，提高原料的質(zhì)量，減少腐蝕情況發(fā)生的頻率，降低腐蝕因素的產(chǎn)生，其質(zhì)量影響的效果也是經(jīng)過科學(xué)統(tǒng)計后得出的結(jié)論，對整個汽柴油加氫裝置，甚至分餾系統(tǒng)都是極為有利的。我國也出臺多項規(guī)定，如《鋼制化工容器材料選用規(guī)定》（HG 20581—1998）中的規(guī)定，硫化氫應(yīng)力腐蝕環(huán)境的材料一般要使用抗氫致開裂的碳鋼。原材料的質(zhì)量不僅影響了汽柴油加氫裝置，還引導(dǎo)市場的走向，高質(zhì)量原理能夠迅速占據(jù)石油市場，帶給石油產(chǎn)業(yè)良好的經(jīng)濟效益。目前的材料中對汽柴油加氫裝置構(gòu)成較好的有Cr- Mo 鋼以及奧氏不銹鋼，其中Cr- Mo 鋼具備幾號的高溫抗損性能，能夠在高溫條件下持續(xù)抗高溫，保證剛度強度。而奧氏不銹鋼具有極高的抗腐蝕性能，在換熱部位能夠充分發(fā)揮其抗腐蝕性能，保證設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)以及鋼材不受腐蝕開裂，有效防止泄漏造成的危害?？萍嫉倪M步使汽柴油加氫裝置多項技術(shù)全面開展，其中包括了高壓空冷器材質(zhì)逐步由碳鋼轉(zhuǎn)向更適應(yīng)其發(fā)展的材料，如（Incoloy825）等材料。經(jīng)研究表明高壓空冷器的腐蝕是與水溶液中硫氰化銨的含有率及流速有一定的關(guān)系，在選材時應(yīng)按照一定原則進行選材，如反應(yīng)流出物腐蝕系數(shù)為：Kp=｛H2S｝×｛NH3｝，其中｛H2S｝代表了硫化氫的摩爾百分?jǐn)?shù)；｛NH3｝代表的是氨的摩爾版分?jǐn)?shù)（見表1）。若Kp 值越大，則相應(yīng)代表硫氰化銨的含有率越多，其腐蝕性也就越強，在選用在汽柴油加氫裝置中的碳鋼時，要盡量保證Kp 在0.5%左右，流速要盡量控制在4.60～6.09m/ s；若Kp 值大于0.5%時，且流速低于1.50～3.50m/ s 或者其流速高于7.62m/ s 時，要選用雙相鋼、Monel 和Incoloy800 等（見表2），且要按照全對稱布置原則，防止偏流造成局部腐蝕。在原材料的選擇上要貫徹可持續(xù)發(fā)展宗旨，堅持節(jié)能減排，以保護環(huán)境為核心，這樣不僅能夠減少汽柴油加氫裝置在生產(chǎn)過程中的能耗，還能達(dá)到降本增效的效果。

表1 化學(xué)式解讀表

表2 汽柴油加氫裝置反應(yīng)流出物摩爾反應(yīng)式及碳鋼選擇

4.3 完善監(jiān)管制度并嚴(yán)格進行監(jiān)督、管理

監(jiān)管和管理是保證生產(chǎn)順利進行的主要應(yīng)對手段，也是大部分行業(yè)都采用的有效手段，在汽柴油加氫裝置反應(yīng)流出物系統(tǒng)中也不例外。管理和監(jiān)管是所有制度和體系中最具有約束性的存在，其能夠保證汽柴油加氫裝置操作人員的規(guī)范性、正確性、流暢性等，同時也是對汽柴油加氫裝置、設(shè)備和汽柴油加氫裝置操作人員最基本的約束。完善監(jiān)管制度并嚴(yán)格按照其執(zhí)行，能夠有效防止因操作不當(dāng)、操作失誤、步驟不規(guī)范所引起的腐蝕情況。當(dāng)然引起腐蝕現(xiàn)象不僅有汽柴油加氫裝置操作人員操作不當(dāng)，其他因素也有很多，在監(jiān)管時還要注意其他方面的因素。如要時刻監(jiān)管原材料的質(zhì)量，包括采購、進出廠等，進出廠時，要有專人邀約相關(guān)檢測部門進行質(zhì)量把控以及原材料中所含有的硫、氮等元素的含有率，通過軟件或其他方式，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，精確、準(zhǔn)確計算出汽柴油加氫裝置反應(yīng)流出物的腐蝕系數(shù)。在監(jiān)管過程中還要對其流速進行控制，把控其流動速度，以確保其安全性。注水量是否符合規(guī)范要求，注水量也會影響沖洗的質(zhì)量，在監(jiān)管中要嚴(yán)格按照設(shè)計值進行掐算，特別要注意注水量與設(shè)計的數(shù)值之間的比例，不能夠讓其多于設(shè)計的數(shù)值。如果發(fā)現(xiàn)注水量超出設(shè)計的數(shù)值，將會導(dǎo)致汽柴油加氫裝置反應(yīng)流出物產(chǎn)生腐蝕等不良情況出現(xiàn)，其原因是高壓分離器和低壓分離器分離效果不理想，或未達(dá)到分離的標(biāo)準(zhǔn)，則會導(dǎo)致低分油水含量升高，造成輕微腐蝕或重大腐蝕情況，對企業(yè)、個人、設(shè)備等造成較為嚴(yán)重的后果。

5 結(jié)語

在汽柴油加氫裝置反應(yīng)流出物系統(tǒng)中，要不斷深化分析其設(shè)計、生產(chǎn)、化學(xué)反應(yīng)等一系列影響汽柴油加氫裝置正常使用的情況，優(yōu)化汽柴油加氫裝置的抗腐蝕性，確保在諸多氣體產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)時，汽柴油加氫裝置不受腐蝕性損害，并要積極尋找、發(fā)現(xiàn)新型氣體的存在，使之替代汽柴油加氫裝置中的氣體。要在反應(yīng)過程中盡量不產(chǎn)生或減少產(chǎn)生腐蝕性及其他負(fù)面效果，甚至可以產(chǎn)生對汽柴油加氫裝置極為有利的反應(yīng)，幫助汽柴油加氫裝置能夠延長使用時間，減少維修所消耗的經(jīng)濟支出，提高汽柴油加氫裝置的功能和生產(chǎn)效率及生產(chǎn)質(zhì)量。