論加氫裂化裝置的腐蝕分析和防腐措施

周小臻(中海石油寧波大榭石化有限公司，浙江 寧波 315000)

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

加氫裂化技術在應用時需要用到相關的裝置設備，在裝置中會發生一些反應，腐蝕大部分都在反應產物的熱交換器和反應產物的空氣冷卻器上。通過分析發現，雖然通過他們的工藝物料有所不同，但是腐蝕機理都是大致一樣的，因此在探究時通常將二者放在一起進行研討。根據經驗分析，雖然發生的腐蝕問題不是非常嚴重，但是我們可以看出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、硫以及其它一些雜質，在高溫的環境中，它們可以與氫產生反應得到產物硫化氫以及氨氣、氯化氫，通過再深入的結合會得到硫化氫氨以及氯化氫。這兩種物質在反應物中占據較大比重，一旦溫度以及壓強突破臨界值，它們便會以晶體的形式沉淀并粘附在設備的壁面上，從而導致腐蝕現象的產生。加氫裂化工藝條件下，氯化銨在180～200 ℃時形成結晶，在150 ℃的溫度時，硫氫化銨會形成結晶。另外加氫反應系統為高壓臨氫環境，在特定的狀態下氫氣對設備的損傷腐蝕不可忽視。根據氫與鋼材在不同環境和形式下的相互作用來分類，常見類型有鋼材脫碳、氫脆、氫鼓泡、氫剝離等。一般情況下，腐蝕部位主要集中在高溫、高壓、臨氫系統的設備管線上。加氫裂化反應器內部表面奧氏體不銹鋼堆焊層位置，就比較多見。

1.2 分餾系統的腐蝕機理

分餾系統的腐蝕問題主要會出現在塔頂以及塔底。塔頂之所以會出現腐蝕，與低溫濕硫化氫有關，塔底的腐蝕則和高溫硫脫不開聯系。由于在分餾系統中，其頂部距離熱源比較遠，因此溫度相對而言是比較低的，通常情況下不會在這一位置發生高溫腐蝕問題，但是由于這一位置長時間都會接觸到水和硫化氫，它們都會對設備的管壁造成不同程度的腐蝕，除此之外還會造成一定的應力腐蝕。這種腐蝕的程度與原料中的硫含量有著密切聯系。隨著原料中硫含量的不斷增多，產生的硫化氫也會隨之增多，這樣也會加劇腐蝕程度。相比較于塔頂的腐蝕問題，塔底部的腐蝕問題更為特殊，在分餾系統中，其底部基本上是與硫或氫分離的，含量非常低，結合理論知識分析，塔底部應該是沒有腐蝕的。但是從實際情況來看，就算塔底部的硫含量非常少，但是受高溫湍流的環境影響，各種硫化物也會隨之產生，進而也會造成嚴重的腐蝕問題出現。塔底部的這種腐蝕問題很難進行準確的預測，并且分析難度也比較高，由于特殊情況所造成的事故是非常嚴重的。

1.3 循環水系統自身的腐蝕機理

系統當中的循環水產生的主要腐蝕類型就是垢下腐蝕產生的位置，主要在系統當中的水冷管、管束熱管以及板管這三個不同的位置，因為使用水自身就存在較多的腐蝕源，再加上系統之間的反應，很有可能存在大量的垢下腐蝕現象，所以循環水系統的腐蝕概率相對較高。通過對循環水系統當中的物質進行分析，可以發現氧化鐵、氫氧化鈉、鈣鹽和鎂鹽這4種不同的物質是腐蝕垢產生的內容。這些物質都是由循環水自身存在的雜質組成的。

2 加氫裂化裝置設備腐蝕的原因

2.1 水腐蝕

與其他類型的金屬設備相比加氫裂化裝置設備需要接觸的原材料相對較多，而且原材料之間也有可能發生一系列的化學反應，化學反應結束之后產生的物質會具備一定的腐蝕作用，而由水造成的腐蝕是常見的一種腐蝕因素，它的影響程度相對較高。設備運行過程需要完全處于含水的環境當中，所以整個設備的濕度比較大，硫氫化銨晶體無法產生沉積作用，而設備也非常容易結垢。通過對雨水以及自來水進行檢測，可以發現他們都存在偏酸性的特點，而且這些水當中含有很多的氯離子、硫酸根離子等等，在設備當中發生反應之后，就會產生具有氧化性的腐蝕作用。

2.2 氧腐蝕

氧腐蝕是加氫裂化裝置設備當中常見的一種腐蝕方式，會使得腐蝕的程度以及腐蝕的速度大幅度提高，因為氧氣與裝置當中的各種物質，例如氫氣硫等等直接接觸之后就會產生氧化反應，并產生硫化鐵、氧化鐵。就算在裝置當中已經放入干燥劑或者防腐蝕劑，但是在氧的作用下也會逐漸失效，并形成含硫的腐蝕物質。

2.3 高溫腐蝕

很多金屬以及物質在常溫的環境下，并不會受到氫氣的影響和直接產生腐蝕的作用，當環境一旦進入到高溫高壓的狀態時，空氣當中的氧氫化物結構就會直接發生變化，此時設備當中的氧化鐵就會形成，那么該物質在裝置當中與其他的產品產生直接接觸之后，設備的強度以及設備的精度都會受到影響[1]。

2.4 原料油含硫腐蝕

加氫裂化裝置在運行的過程當中需要直接與原料油進行接觸，加之原料油當中含有硫化物，如果工作人員不能夠對硫化物進行嚴格的控制，那么設備的腐蝕增多會不斷的加快。而且隨著含硫物質的增加設備的運行效果會更慢。如果工作人員不能夠對原料油當中的原油脫鹽工作進行妥善的安排處理，那么二次原料油當中含有的金屬物質也不能得到有效的清除。同時因為進行了多次的加工，所以原料油的防腐物質含量不斷上升，設備的腐蝕和開裂現象發生的概率也比較大。

3 加氫裂化裝置的防腐措施

3.1 通過適當注水防范腐蝕

注水防范腐蝕涉及到整個裝置的反應系統。因為該系統的主要腐蝕機理是銨鹽的晶體規模，所以工作人員只需要對晶體進行及時的清潔，并且防止晶體附著在設備上并有效控制。注水的方式可以將銨鹽溶解在水中，并且流出設備。需要注意的是注水過程應該保持平穩的原則，能夠對注水量進行計量和調節計量，保證注水點有10%～25%的液態水。

3.2 通過原料控制防止腐蝕

原料引發的腐蝕問題較為嚴重，從源頭上來看，能夠導致整個裝置出現腐蝕的因素，大部分是由于原料中含有多種類型的雜質，所以要想控制設備的腐蝕現象，最有效的方法就是對原料進行雜質的清除，只有原料當中的腐蝕類雜質含量減少，才能夠避免系統腐蝕性的增強。盡管就目前為止我們還沒有一種技術將裝置當中原料中的全部雜質進行清除，但是控制原料的方案能夠有效的降低原料當中硫、氮、氯離子和鐵離子等物質含量，將其控制在相關的質量范圍之內，就可以保證裝置的穩定性。

3.3 通過高質量焊接防范腐蝕

因為焊接的作用使得設備出現腐蝕開裂的現象概率相對較高，所以工作人員必須要保證設備焊接的質量，避免由于焊接的因素而引發一系列的生產安全問題。從焊接的準備到焊接工藝，甚至是焊后的熱處理，都必須嚴格的控制工藝的進行，同時將焊接的各項參數與設備和材料的指標進行有效分析之后，選擇合適的焊接方法。當然，強化腐蝕監測與檢測，因為腐蝕的現象是不可避免的，所以只有加強腐蝕的監控以及檢測才能夠及時的解決復雜的問題，避免腐蝕程度的加深。工作人員需要在具體的工藝流程當中，對設備的腐蝕程度以及介質的腐蝕性參數進行定期的分析以及反應，并根據分析的結果，及時對產品生產的工藝操作進行調整。

3.4 選擇合適防腐保護層

防腐保護層的作用可以對加氫裂化裝置的表面以及內部起到保護作用，可有效地杜絕氧氣或空氣中的物質與裝置發生直接的化學反應，同時也可以對腐蝕的程度進行嚴格的控制。一般情況下，系統內防腐保護采用化工注劑方式，在不同的部位注入相應的阻垢劑、緩蝕劑、緩蝕阻垢劑，起到溶解結垢物質和形成防腐保護膜的作用。外部防腐保護層的噴涂選擇機油或者瓦瓷等非金屬材料，當然，除了使用這些非金屬材料之外，通過電鍍的方法將防腐物質噴涂在設備的表面，也可以對設備起到防腐的作用。常見的噴涂材料主要有鋅硒鉻等。這類型的金屬物質發生氧化作用之后，就會形成一層氧化薄膜，而氧化薄膜則能夠有效的抵擋水和空氣對裝置產生的腐蝕作用[2]。

3.5 加強裝置設備清潔

設備在經過一段時間的使用之后，會出現表皮退化的情況，一些表層也有可能附著各種各樣的灰塵和產品原料進而產生腐蝕層或氧化皮。這些生產過程產生的物質附著在裝置的表面，會使得裝置的腐蝕程度進一步加大。這些物質本身就表現為陰極，如果不及時的清理，那么設備的腐蝕程度會越來越強。針對于這一情況，設備管理人員就需要定時定期進行設備的清潔工作。在進行實際清潔操作時，可以通過使用堿性溶液對設備存在的酸性物質進行中和，避免設備的腐蝕性加強。而一些高流系統的設備在使用之前則需要使用水對表面的復合硫化氫物質進行清洗，避免在使用期間出現自然性的傷害。每一個設備在使用結束之后都需要實施退油處理，否則設備的預警過程會遭受污染物的侵襲。

3.6 加強工藝參數控制

對于氫損傷類腐蝕要嚴格控制相關工藝參數，尤其是在裝置緊急降溫降壓及停工降溫降壓過程中，一定要根據鋼材性質和系統壓力制定合理的控制方案，嚴格控制降溫降壓速度，保證有足夠的氫釋放時間。另外盡量避免“飛溫”工況和緊急停工、異常降溫等特殊情況的發生，減少氫損傷對設備的破壞。

4 結語

在進行產品生產的過程當中，設備需要直接接觸生產期間所需要的各種原料，例如原料油，二次油等等，這些產品當中都含有非常多的重金屬物質以及硫化物，經過高溫高壓氧化之后會生成具有腐蝕性的物質，因此加氫裂化裝置設備內會時時刻刻發生不同的化學反應。一旦含有腐蝕性的氧化物質經過化學反應產生之后未能得到有效的清理或防護，那么整個設備的使用壽命會大大降低，產品的生產質量和生產過程的安全性都會受到嚴重的影響。