加氫裂化裝置反應部分防腐選材設計

閆孟杰，聶世超

（洛陽瑞澤石化工程有限公司，河南洛陽 471003）

加氫裂化裝置反應部分防腐選材設計

閆孟杰，聶世超

（洛陽瑞澤石化工程有限公司，河南洛陽 471003）

介紹了加氫裂化裝置反應進料和反應流出物管道內主要存在有高溫 H2+H2S 腐蝕和低溫濕硫化氫腐蝕，分析了腐蝕發生的主要部位，并結合影響腐蝕水平的因素，提出了各個腐蝕環境下選材依據及要求。

加氫裂化；反應部分；腐蝕；選材

Abstract：In this paper，the hydrothermal cracking unit is introduced into the reaction feed and the effluent of the hydrocracking unit.There are high temperature H2+H2S corrosion and low temperature wet hydrogen sulfide corrosion.The main parts of the corrosion are analyzed，and the factors influencing the corrosion level are put forward.Selection of corrosive environment under the basis and requirements.

Key words：hydrocracking；reaction part；corrosion；material selection

加氫裂化是重要的重油輕質化加工手段，它是以上游裝置的重質餾分油、渣油或二者的混合油為原料，在一定的溫度、壓力條件下，并在催化劑的作用下與氫氣發生化學反應，其主要產品有高級汽油、航空煤油、低凝固點柴油和石腦油等[1]。由于加氫裂化面臨高溫、高壓、臨氫、易燃及易爆的苛刻條件，因此充分了解其工藝過程的特點，綜合考慮介質工況的腐蝕、材料性能等因素，合理地進行選材對保障裝置的“安穩長滿優”操作運行具有重大意義。從近年來加氫裂化裝置的運行情況看，腐蝕破壞主要集中在裝置的反應部分[2]。

1 原料油管道

加氫裂化用原料油一般屬于重油，在經過換熱升溫之前基本不考慮介質的腐蝕，管材選用碳鋼即可滿足要求。從反應流出物-混合進料換熱器出來的原料油及循環氫氣混合物的溫度達到了 370℃之后，經過反應進料加熱爐進一步升溫達到385℃后進入反應器。在此溫度下，原料油中的非活性硫分解為可與金屬發生化學反應的 H2S，并且分解出來的 H2S 也能進一步的分解為 H2和 S，會加劇腐蝕的進行[3]。所以此時存在的腐蝕類型主要是 H2+H2S 腐蝕，管道材質可根據管道最高操作溫度加 20～40℃的裕量和介質中氫氣的分壓，參照納爾遜曲線進行預選材，然后根據管道操作溫度和介質中硫化氫含量參見柯柏曲線估算預選材質的腐蝕速率，所選材質的腐蝕速率不宜超過 0.25mm/a。該部分管道宜選用 321 型穩定化奧氏體不銹鋼，且管道焊縫需要進行穩定化熱處理。

2 反應流出物管道

原料油與氫氣在反應器內反應完成后，反應流出物經過一系列的換熱及熱高/低壓分離器、冷高/低壓分離器的單元操作，實現氫氣與油品的分離。這一過程中，管道的溫度相差較大，主要的腐蝕類型有所不同，需要分開考慮管道的選材設計。

2.1 高溫管道

加氫裂化反應屬于放熱反應，反應器出口產物的操作溫度均達到 430℃左右，此時的腐蝕類型仍按 H2+H2S 腐蝕考慮，管道材質仍為 321 型穩定化奧氏體不銹鋼，管道焊縫需要進行穩定化熱處理。

反應產物經過反應流出物-混合進料換熱器溫度降到260℃后進入熱高壓分離器進行汽液分離，由于溫度仍較高，仍然需要考慮高溫 H2+H2S 腐蝕，選材依據依然是納爾遜和柯柏曲線。此時的管道材質主要選擇 Cr-Mo 合金鋼（如15CrMo），此時腐蝕余量可適當的加大，管道的焊縫需要進行應力消除熱處理。

2.2 低溫管道

熱高壓分離器頂部出口介質在進入冷高壓分離器進一步汽液分離之前，需要經過熱高分器/冷低分油換熱器、熱高分器/混合氫換熱器和熱高分氣空冷器降溫至 50℃。在冷卻過程中，當溫度低于 200℃時，介質開始出現結露，并呈現出濕硫化氫腐蝕環境。同時，由于氯化銨和硫氫化銨的結晶溫度分別為 210℃、121℃[3]，此部分管道通常還通過連續注入除鹽水的措施以防止銨鹽在換熱器及空冷器處的結垢，這樣會使硫化氫的腐蝕增強。所以此段管線的材質需要考慮濕硫化氫引起的均勻腐蝕、硫化物應力腐蝕開裂、氫致開裂、氫鼓泡和應力導向氫致開裂等腐蝕類型。其中硫化物應力腐蝕開裂和氫致開裂是主要考慮的失效形式，雖然二者發生的環境相同，不同的是前者常與管道的加工和焊接殘余應力有關，而后者不受外部應力的影響，主要與氫通量和鋼材質量有關。綜合以上分析，這部分管道用鋼應符合以下要求：①碳鋼必須是鎮靜鋼；②承壓部件宜采用低強度材料，材料標準規定的屈服強度不大于 355MPa，材料實測的抗拉強度不大于630MPa；③材料的供貨狀態應為正火、正火+回火或者退火，且基體金屬的硬度不超過 22HRC；④低碳鋼的碳質量分數不超過 0.42%，碳當量應不大于 0.40%；⑤焊縫及變形量超過 5%碳鋼必須進行應力消除熱處理，且焊縫硬度不應大于HB200；⑥無縫鋼管應符 GB 9948—2013 的要求；⑦承壓部件及焊縫的表面不允許有深度大于 0.4mm 的尖銳缺陷的存在。

3 結束語

加氫裂化裝置反應部分的腐蝕主要包括高溫 H2+H2S 腐蝕和低溫濕硫化氫腐蝕，其中高溫 H2+H2S 腐蝕可以通過選擇合理的材質解決，但是低溫濕硫化氫腐蝕的程度受介質環境、應力水平及材料性能的影響較大，構成了管材防腐的復雜性，所以應綜合考慮各方面的影響，才能實現安全經濟的選材。

[1] 張建芳，山紅紅，涂永善.煉油工藝基礎知識[M].北京：中國石化出版社，2006.

[2] 楊建成.汽柴油加氫裝置反應流出物系統的腐蝕與對策[J].石油化工腐蝕與防護，2012，29（1）：20-22.

[3] 張澄清.加氫裂化裝置管道腐蝕類型及材料的選用[J].煉油技術與工程，2009，39（6）：33-35.

Design of Partial Anticorrosive Selection for Reaction of Hydrocracking Unit

Yan Meng-jie，Nie Shi-chao

TE986

A

1003–6490（2017）09–0121–01

2017–07–14

閆孟杰（1987—），男，河南尉氏人，助理工程師，主要研究方向為配管管道設計。