加氫裝置脫硫化氫汽提塔系統腐蝕調查*
——腐蝕控制對策

陳崇剛,李立權,于鳳昌,苗 普

(1. 中石化洛陽工程有限公司，河南 洛陽 471003；2.中石化煉化工程集團股份有限公司洛陽技術研發中心，河南 洛陽 471003)

加氫裝置脫硫化氫汽提塔系統腐蝕調查*
——腐蝕控制對策

陳崇剛1,李立權1,于鳳昌2,苗 普2

(1. 中石化洛陽工程有限公司，河南 洛陽 471003；2.中石化煉化工程集團股份有限公司洛陽技術研發中心，河南 洛陽 471003)

針對國內12家煉油企業52套加氫裝置脫硫化氫汽提塔系統的運行情況開展了現場調查，了解各裝置的腐蝕狀況以及各種腐蝕控制措施的實際效果，分析注緩蝕劑、注水、腐蝕監測與分析、工藝操作、選材以及裝置所在區域和氣候等對于腐蝕控制的影響，并對該系統的長周期安全穩定運行提出了相應的腐蝕控制對策。

加氫裝置 脫硫化氫汽提塔 腐蝕控制 腐蝕調查

脫硫化氫汽提塔系統是加氫裝置分餾部分腐蝕介質最為集中、腐蝕風險最大的部位，該部位發生腐蝕的原因在于自反應系統來的反應產物中一般含有硫化氫、氨、以及Cl-等腐蝕性介質。一直以來，該系統腐蝕控制效果不佳，時有腐蝕、結鹽堵塞等導致裝置不能正常生產的情形出現。為深刻了解、規范該部位腐蝕控制措施，保證防腐蝕效果，同時降低該系統的總運行費用，選取國內12家煉油企業的52套加氫裝置開展了脫硫化氫汽提塔運行情況調查，確定該系統腐蝕與防護現狀，分析各種腐蝕控制措施存在的問題，進一步提出確保裝置長周期安全穩定運行的控制對策。

1 脫硫化氫汽提塔系統概況

1.1 運行情況

表1為該次調查涉及的12家煉油企業52套加氫裝置脫硫化氫汽提塔系統的運行情況簡表。其中，調研的12家企業分別用A-L字母表示，按加氫裝置原料來源區分，52套加氫裝置中共有石腦油加氫裝置(用NHT表示)2套，汽油加氫裝置(用GHT表示)2套，噴氣燃料加氫裝置(用KHT表示)5套，柴油加氫裝置(包含柴油加氫精制、柴油加氫改質、加氫處理，用DHT表示)21套，蠟油加氫裝置(包含蠟油加氫、蠟油加氫處理，用VHT表示)4套，加氫裂化裝置(包含加氫裂化、蠟油加氫裂化，用HC表示)13套，渣油加氫裝置(用RDS表示)5套，如果一家企業有多套同類型加氫裝置，則在該類型加氫裝置字母后加數字表示，如DHT1即表示第1套柴油加氫裝置。

由表1可見，52套裝置中報告存在腐蝕問題的有23套，占44.2%，其中DHT裝置11套，HC裝置4套，KHT、RDS以及NHT裝置各2套，GHT和VHT裝置各1套；有1套DHT裝置曾發生過非計劃停工事故。

1.2 腐蝕控制措施

報告進行過材質更換的有15套，占28.8%；其中“碳鋼替換”的有7套；“升級為不銹鋼”的有11套，表示塔頂管線及塔頂空冷器、水冷器的部分材質原設計是碳鋼，現已由碳鋼升級為奧氏體不銹鋼。

腐蝕控制方面，進行定期檢查(采用定點測厚、腐蝕探針等手段)的有41套，占78.8%。

采用注緩蝕劑控制的有40套，占76.9%，其中有5套既注緩蝕劑又注水；有12套裝置沒采用注緩蝕劑的方式來防腐，其中7套裝置從未注過緩蝕劑，有5套裝置停注了緩蝕劑，其中又有2套裝置停注緩蝕劑后改為注水。

以塔頂回流罐污水化學分析數據判斷腐蝕情況的有52套。

表1 52套脫硫化氫汽提塔系統的運行情況

注：1-未注緩蝕劑；2-停注緩蝕劑；3-停注緩蝕劑后注水；“升級為不銹鋼”-塔頂管線及塔頂空冷器、水冷器部分材質原設計是碳鋼，現已由碳鋼升級為奧氏體不銹鋼。

2 存在的問題

2.1 注緩蝕劑

絕大多數企業都采用加注緩蝕劑的工藝防腐措施，部分企業既注緩蝕劑又注水。緩蝕劑的加注多為將緩蝕劑稀釋后注入，也有的直接注入原劑。緩蝕劑的注入量，大多是按塔頂負荷的一定比例加注，也有按裝置處理負荷的一定比例加注。

12家企業52套裝置中還在采用注緩蝕劑控制腐蝕的有40套，占76.9%，這40套裝置中有17套裝置應用緩蝕劑報告過腐蝕問題，占用緩蝕劑的42.5%，即有近一半采用緩蝕劑防腐蝕的裝置不成功；12套未注緩蝕劑的裝置中5套裝置因認為腐蝕是由注緩蝕劑或注緩蝕劑不當而引起，決定停注的。目前這12套裝置塔頂冷凝冷卻系統腐蝕控制均良好，因此在該系統是否加注緩蝕劑，與系統是否能有效防止腐蝕沒有必然聯系。

2.2 注 水

12家企業52套裝置中注水沖洗的7套，占13.5%。其中2套是停注緩蝕劑后改為注水沖洗的，其余5套裝置是采用同時注水和注緩蝕劑措施，而這5套裝置全都報告存在腐蝕問題。分析其原因主要是注水不當、注水不足或注入的水質太差。

企業B裝置DHT2塔頂系統停注緩蝕劑后，空冷器入口加合金保護套管，在空冷器入口注水，腐蝕控制良好；

企業E裝置KHT塔頂系統停注緩蝕劑后，塔頂管線增加保溫，注水改為除鹽水，使用5 a時間，管線未見明顯腐蝕減薄。

2.3 腐蝕監測與分析

腐蝕調查結果表明，所有企業都進行定期腐蝕監測，并且部分企業在定期腐蝕監測中發現了潛在的腐蝕問題，并按計劃進行了處理。

調查發現，如果原料中硫質量分數低于0.15%，腐蝕的概率大幅度降低；原料中氮含量與腐蝕無明顯相關性；回流罐切水中總鐵與腐蝕相關性不明顯，其pH值控制在7左右，可減少塔頂冷凝冷卻系統腐蝕概率。

2.4 工藝操作問題

企業H裝置VHT脫硫化氫汽提塔頂空冷器腐蝕主要由于節能改造時在空冷器前增加熱媒換熱器，導致進空冷器前出現大量液體，由于原設計在空冷器前分配管中沒有考慮出現液體情況，致使液體分配不均，導致偏流引起腐蝕。

G企業HC裝置與企業J裝置HC脫硫化氫汽提塔由于超負荷運行導致該塔進料段以下部位發生汽蝕。

工藝防腐藥劑注入點位置的設置應密切考查工藝條件，企業C裝置DHT1塔頂溫度135 ℃，塔頂揮發線于2012年9月及2013年7月均發現彎頭減薄、焊縫穿孔砂眼，原因為摻煉焦化汽油，塔頂油氣量增加，塔頂溫度增高，注劑(HS-9)在彎頭部位聚集，導致腐蝕。

該次調研企業中，脫硫化氫汽提塔塔頂溫度最高達到223 ℃，如此高的溫度注緩蝕劑，易導致緩蝕劑濃縮成垢，引發腐蝕，并且這么高的溫度直接進空冷也導致能耗增加。

以上腐蝕案例表明：按設計條件操作是保證設備不受腐蝕的基礎。

另外，反應系統水洗滌操作對于脫硫化氫汽提塔及塔頂系統的腐蝕與防護至關重要，如果氯化物進入分餾系統可導致積鹽和垢下腐蝕。

2.5 選材問題

2.5.1 脫硫化氫汽提塔

對于采用蒸汽汽提的脫硫化氫汽提塔一般選擇上部碳鋼+0Cr13(0Cr13Al)或碳鋼+奧氏體不銹鋼(321,304L和316L)、下部為碳鋼材料；I企業渣油加氫脫硫化氫汽提塔下部選擇碳鋼+0Cr13，上部選用碳鋼+625合金；個別企業全部選用碳鋼。從調研結果看，采用上下兩段材料即上部碳鋼+0Cr13(0Cr13Al)或碳鋼+奧氏體不銹鋼(304L，316L和321)、下部為碳鋼材料的方案，在正常操作下基本沒有腐蝕問題發生，可滿足使用要求。但考慮到操作的變化以及實際分段的困難，脫硫化氫汽提塔材質全塔使用碳鋼+0Cr13(0Cr13Al)或碳鋼+奧氏體不銹鋼更為合理。

對于采用重沸爐(器)汽提的脫硫化氫汽提塔，在操作上能避免塔內銨鹽結晶的情況下，使用碳鋼材質一般可以滿足使用要求。

2.5.2 塔頂管線

調研表明，在采用工藝防腐蝕+碳鋼材質的情況下，塔頂管線是易發生腐蝕問題的部位。其中的原因是多方面的，有緩蝕劑注入量不足，緩蝕劑類型不合適，注入的水量不足、水質不合格、注入不當，導致塔頂管線中介質的流態不同，露點位置的不確定性，使得碳鋼材質發生腐蝕。個別企業在使用碳鋼出現腐蝕問題后升級為奧氏體不銹鋼，較好的滿足了使用要求。綜合調研結果，認為塔頂管線采用碳鋼材質只有在精心操作、控制好系統溫度、注水或注入緩蝕劑適當、能較好預測露點位置的前提下才能有較為滿意的使用效果。相對的，使用321，304L和316L等奧氏體不銹鋼，具有更好的適應性。若塔頂系統中Cl-濃度較高，可采用2205雙相鋼。

2.5.3 塔頂空冷器和水冷器

調研表明，脫硫化氫汽提塔頂空冷器及其后的水冷器采用碳鋼或08Cr2AlMo等低合金鋼，在設備不存在露點、無偏流、流速適當的情況下，基本滿足使用要求。考慮到目前對裝置長周期運行提出了更高的要求，在新設計時，根據具體情況，宜采用304L,316L或2205。

2.5.4 塔頂回流罐

采用Q245R或Q345R碳鋼基本滿足使用要求，此外設計中對于氣液入口，應采取加設防沖板的防沖刷措施。

2.6 氣候影響

企業D裝置DHT1通過測厚發現A2102各分支入口閥前水平段管線均腐蝕嚴重，而且是水平段上部厚度最小，兩側次之，底部最大，同時發現腐蝕較嚴重的部位均在防燙保溫之內，而保溫之外的水平管段基本無腐蝕，分析其原因是保溫破損雨水進入使管線上部溫度降低，形成露點，管線內介質含有高濃度H2S揮發到管線上部空間對管線造成腐蝕，而底部存在液相反而腐蝕情況較輕。針對這種情況，將A2102其余分支的入口閥前水平段都進行了包盒子處理，同時保溫拆除；防腐蝕注劑由水溶性改為油溶性；運行至2011年停工檢修時更換了該管線，期間未再發生泄漏情況；至2014年6月停工，又將該管線材質升級為304L。

企業D環境屬于海洋性氣候，雨水較多，因此對于該類氣候的企業應在設計、施工等方面保證防腐保溫的質量；運行期應增加巡檢，觀察保溫層，出現問題立即修復。

3 腐蝕控制建議

3.1 工藝方面

操作中應遵循設計條件，對于改變設計條件的操作應充分評估更改后的影響；應關注反應系統的注水洗滌設施的設計和操作，對于脫硫化氫汽提塔及塔頂系統的腐蝕與防護至關重要，如果氯化物進入分餾系統可導致積鹽和垢下腐蝕。

3.2 注緩蝕劑

停注緩蝕劑，通過注入適當的水，仍然可以控制加氫裝置脫硫化氫汽提塔頂系統的腐蝕。對于習慣加注緩蝕劑的，應對緩蝕劑進行評價試驗，以考查對工藝條件、產品性質、注入量以及使用溫度等的影響。

3.3 注 水

為控制塔頂系統的露點、防止塔頂在較低溫度時發生NH4HS的腐蝕或NH4Cl鹽的堵塞及腐蝕，應采取往塔頂系統注水的措施。

根據API RP 932-B和API RP 571等的規定，為保證腐蝕控制效果，注水及注水設施應滿足：

(1)注水點應設置在結鹽之前。

(2)注入的水量應保證在注入點至少有25%的液態水，并控制NH4HS質量分數在2%～8%。

(3)應控制注水的水質，避免注入的水中帶有較高的Cl-等溶解物造成腐蝕。

(4)注水結構應使水有效分散，建議使用專門的注水噴頭。

(5)注水點的設置以及塔頂管道布置應充分考慮系統中為氣—液兩相的特點，使其中介質能夠均勻分配防止偏流。

3.4 材質選擇

脫硫化氫汽提塔材質選擇碳鋼+0Cr13(0Cr13Al)或碳鋼+奧氏體不銹鋼材料較為合理；塔頂管線采用TP304L，TP316L和TP321等奧氏體不銹鋼，具有更好的適應性。若塔頂系統中Cl-濃度較高，可采用2205雙相鋼。

在設備中不存在露點、無偏流、流速適當的情況下，塔頂第一級冷換設備(空冷器和水冷器)材質采用碳鋼或08Cr2AlMo等低合金鋼，基本滿足使用要求。考慮到工藝介質波動以及裝置的長周期、安全、穩定運行的現實要求，在新設計時，根據具體情況，宜選用304L、316L或2205。

塔頂分液罐材質可選用碳鋼，油氣入口處應設防沖板。

3.5 腐蝕監測

應定期進行腐蝕監測(測厚及化學分析)。除嚴格按照企業規定及相關的制度(如《中國石化煉油工藝防腐蝕管理規定》實施細則)進行腐蝕監測外，應特別關注回流罐切水的pH值，pH值不應低于7。

3.6 塔頂管線的保溫

塔頂管線宜進行保溫，以免受季節、早晚溫差、以及風雨的影響，導致管路中露點在較大的范圍內波動，造成局部的腐蝕。對于地處沿海區域的企業，應重視設備管線的外防腐及保溫外防護層施工的質量管理。

4 結束語

加氫裝置脫硫化氫汽提塔系統的腐蝕控制是一個系統工程，涉及工藝操作、選材、腐蝕監測、相應的工藝防腐措施等多個方面，為確保裝置的長周期安全穩定運行，對于在役和新建裝置應采取以下幾個方面措施：

(1)工藝操作應遵循裝置設計條件，對于改變設計條件的操作行為應充分評估可能帶來的影響。

(2)優化硫化氫汽提塔、塔頂管線、塔頂空冷器、水冷器、分液罐的選材，減少工藝操作影響。

(3)通過優化選材與適當注水，可考慮停注緩蝕劑；對于習慣加注緩蝕劑的，應對緩蝕劑進行評價試驗，以考查對工藝條件、對產品性質、注入量以及使用溫度等的影響。

(4)為保證腐蝕控制效果，注水及注水設施應滿足API RP 932-B和API RP 571等標準的規定。

(5)控制塔頂回流罐切水pH值在7左右。

(6)塔頂管線應設置保溫，同時確保管線的外防腐層及保溫層施工質量。

致謝：參加調研工作人員還有裘峰、郭為民、朱玫、韓旭輝、王昆鵬、趙小燕、曹振興,在此表示感謝。

(編輯 王維宗)

Investigation of Corrosion in Hydrogen Sulfide Stripper of Hydrodesulfurization Unit——Corrosion Control Countermeasures

ChenChonggang1,LiLiquan1,YuFengchang2,MiaoPu2
(1.SINOPECLuoyangPetrochemicalEngineeringCorporation,Luoyang471003,China; 2.SEGLuoyangR&DCenterofTechnology,Luoyang471003,China)

The operations of hydrogen sulfide strippers of 52 hydrodesulfurization units in 12 petroleum refineries and petrochemical plants in China are investigated to know the corrosion conditions and performances of applied corrosion control measures for each unit. The impacts of corrosion inhibitor injection, water injection, corrosion monitoring and analysis, process operation, material selection, local climate conditions on the corrosion control are analyzed. The effective corrosion control measures have been proposed for the long-term safe stable operation of the unit.

hydrogenation unit, hydrogen sulfide stripper, corrosion control, corrosion investigation

2016-07-02；修改稿收到日期：2016-10-25。

陳崇剛，1983年畢業于成都科技大學化工機械專業，一直從事煉油化工設備的設計研發工作，現為該公司首席專家。E-mail：chencg.lpec@sinopec.com

中國石油化工股份有限公司技術開發項目，第二代sheer加氫成套技術開發(113142)。