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：加氫裂化技術已經成為煉油工業的支柱技術，發揮著其他煉油技術替代不了的作用。由于該加工過程處在高溫高壓、臨氫的環境，并且石油里存在一定的硫、氮、金屬等雜質，因此加氫裂化裝置經常會出現腐蝕問題。這樣的腐蝕不但會使得設備自身的使用壽命受到影響，同時也會危及到生產安全。基于此，本文主要針對加氫裂化裝置里經常出現幾種腐蝕現象以及腐蝕原因，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化以及工藝安全提供幫助。

關鍵詞：加氫裂化裝置;腐蝕分析;防腐對策

1 加氫裂化裝置相關的腐蝕機理

1.1 反應系統產生腐蝕的機理

在加氫裂化裝置的反應部分中，腐蝕主要集中在反應產物的熱交換器和反應產物的空氣冷卻器上，雖然通過他們的工藝物料不同，但腐蝕機理基本相同，所以兩者一并在此討論。從經驗來看，雖然可能沒有出現明顯和嚴重的腐蝕現象，但一般會發現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，它們在高溫下與加入的氫反應形成硫化氫和氨氣，以及氯化氫，并進一步結合形成硫化氫銨和氯化氫。這兩種物質在反應產物中大量存在，只要溫度和壓降超過臨界值，它們就會以晶體的形式沉淀并粘附在設備的壁面上，從而導致腐蝕。通常情況下，硫氫化銨的結晶溫度為120℃，氯化銨為220℃，結晶的臨界壓力根據工藝和具體組分而變化。

1.2 分餾系統的腐蝕機理

分餾系統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。分餾系統的頂部遠離熱源，所以溫度低，基本沒有高溫腐蝕現象，但這部分長期有水和硫化氫通過，兩者的腐蝕會均勻減薄設備壁厚，并造成一定的應力腐蝕。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，因為分餾系統的底部基本上與硫或氫分離，含量極低。從理論上講，應該沒有明顯的腐蝕現象。然而，事實證明，即使極少量的硫在塔底部的高溫湍流的特殊環境中也會產生各種硫化物，導致復合材料嚴重腐蝕。這種腐蝕難以預測同時也無法分析，特殊情況造成的事故極為嚴重。

1.3 循環水系統自身的腐蝕機理

循環水系統產生的主要腐蝕類型為垢下腐蝕，其產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位置，可是其自身的腐蝕源和反應系統之間存在的垢下腐蝕存在一定的差異。循環水系統里產生的腐蝕垢質其核心為氧化鐵和氫氧化鈉，以及鈣鹽與鎂鹽這四種，這些物質都是源自于循環水自身存在的雜質。

2 加氫裂化裝置的防腐措施

2.1 通過適當注水防范腐蝕

該措施主要涉及加氫裂化裝置的反應系統。由于該系統的主要腐蝕機理是氨鹽的晶體規模，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。注水過程應連續平穩，并能夠計量和調節，盡力保證注水點有10-25%液態水。

2.2 通過原料控制防止腐蝕

從源頭上來看，令加氫裂化裝置產生腐蝕的主要原因是反應原料里存在的多種雜質。因此如果想要減少其自身產生的腐蝕作用，最根本的一個方式還是對原料里雜質的含量進行控制，只要原料里腐蝕類雜質的含量減少了，才能夠使得加氫裂化裝置多個系統的腐蝕性降低。盡管當前仍然無法消除全部的腐蝕，可是這種措施對于抑制整個裝置的腐蝕狀態能夠起到良好的效果。在實際的操作中，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與分析，從而對于其中存在的雜質成分進行確認，將原料中硫、氮、氯離子、鐵離子和金屬含量等應嚴格控制在設計值范圍內;然后采取加入脫氯劑等措施，盡量的清除將要進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保持穩定，防止出現超壓和超溫以及超負荷等因素令腐蝕成分增加。

2.3 通過高質量焊接防范腐蝕

設備由于焊接變形和焊接應力引起的腐蝕開裂是常見的運行風險，因此必須提高焊接質量以減少風險。具體措施包括過程監控和質量檢查。應對整個焊接過程中進行過程監控。從焊前準備到焊接工藝到焊后相關的熱處理，必須將所使用的工藝，設備和材料與特定標準進行比較。性能經過嚴格測試，質量檢驗必須全面。為此，有必要綜合運用各種檢測方法進行各種檢查，質檢的關鍵部分應以管道焊接為重點。主要設備，主管道或出現問題的部件易造成重大危害的部件應實現100%檢測。

2.4 強化腐蝕監測與檢測

對于易發生腐蝕、可能會對生產和安全帶來嚴重影響的設備，應建立定期監測制度，設置固定監測點，由專門人員定期進行監測。腐蝕監檢測方式包括在線監測（高溫電感或電阻探針、低溫電感或電阻探針等），化學分析、定點測厚、腐蝕掛片、紅外熱測試、煙氣露點測試等。各裝置應根據實際情況建立腐蝕監檢測系統，保證生產的安全運行。對工藝流程中反映設備腐蝕程度及介質腐蝕性的參數進行定期分析，并根據分析結果及時調整工藝操作。

3 結語

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

參考文獻：

[1]侯紅戰.加氫裂化裝置與防腐[J].中國石油和化工，2012（8）.