渣油加氢装置反应部分设备腐蚀分析与防护

渣油加氢装置反应部分设备腐蚀分析与防护

6#炼油 张冕

摘要： 本文根据中石化上海石化炼油改造项目渣油加氢装置的工艺流程，结合设备选

材，对渣油加氢装置反应部分各个设备的腐蚀介质及其存在状况进行了核算，对其可能发生的腐蚀进行了分析，并在此基础上提出了防护措施。 关键词： 渣油加氢 反应部分 腐蚀 防护

一、概况：

中石化上海石化渣油加氢装置主要加工减压渣油、常压渣油、减压洗涤油、减压重蜡油以及焦化蜡油共390万吨/年。年开工时间为8400小时，装置设计水力学弹性为，双系列部分为原料总加工量的60％-110％，单系列部分为原料加工量的50％-110％。

二、各设备腐蚀分析与防护

1 加氢反应器的腐蚀分析与防护

渣油加氢装置反应器的主要腐蚀形式多为氢脆、氢腐蚀、高温氢与H2S腐蚀、珞钼钢的回火脆性以及不锈钢堆焊层的剥离。

上海石化渣油加氢装置反应器母材选用2.25Cr-1Mo-V高强钢。与传统的2.25Cr-1Mo钢相比，该钢种提高了抗氢腐蚀、氢脆、回火脆性和堆焊层剥离性能。渣油加氢反应器的操作条件为高温、高压，并且具有H2+H2S的腐蚀介质，高温的H2+H2S对钢材有强烈的腐蚀性。为了抗H2+H2S的腐蚀，反应器的内壁采用不锈钢堆焊层，本装置反应器内壁采用双层堆焊方案，即309L+TP347. 2 混合氢与热高分气换热器的腐蚀分析与防护

混合氢与热高分气换热器壳程走循环氢，进口温度为157℃，出口温度为223℃管程走热高分气，进口温度为268℃，出口温度为228℃。由于循环氢内不存在液相，腐蚀性较低，这里主要考虑热高分气的腐蚀。

根据工艺介质和和运行参数，腐蚀原因从H2S-NH3-H2O型腐蚀和NH4CL结晶导致的垢下腐蚀两方面分析。

1）渣油加氢装置原料油中含有的硫、氮的化合物经后反应变成H2S和NH3，二者反应生成NH4SH，NH4HS晶体经常在空冷器管束内和下

游管道中发生沉积、结垢，由于NH4HS能溶于水，常会形成H2S一NH3一H20型腐蚀。但是通过热力学计算发现，NHQ4HS发生分解反应的温度在65℃附近，而该换热器内最低温度均在93℃以上，因此排除NH4HS沉积、结垢而导致腐蚀的可能性。同时由于奥氏体不锈钢耐硫化氢腐蚀的特性，故此处发生H2S一NH3一H20型腐蚀的可能性较小。

2）文献[[2」中明确指出，奥氏体不锈钢发生腐蚀最敏感的环境是氯化物水溶液，本例垢样分析结果以及对管程出口的宏观检测均表明在换热器管箱出口存在大量NHQ C1盐，该盐在有水存在的状态下会产生对奥氏体不锈钢敏感的氯离子腐蚀，另一方面在结晶盐底部形成垢下腐蚀。从氯化铰盐产生的条件方面开展研究，探索氯化铰盐生成的温度区间以及腐蚀环境形成条件，从而提出相应的预防措施对防腐蚀研究是非常重要的。

在换热器管箱入口处即有氯化铰开始结晶析出，氯化铰盐会在整个管程内存在，但是由于入口处温度较高，没有液态水存在，干燥的固体氯化铰盐不会在入口处积聚，因此不会有腐蚀的产生。而在管程出口处由于温度低于170℃，出现水汽，造成较为潮湿的环境，导致氯化铰盐溶解积聚，从而导致了氯化铰盐结垢，形成垢下腐蚀。 3）采用的措施和效果

控制好换热器管程入口处注水量，增大系统内循环氢的流量，以起到清除铵盐的效果，防止堵塞。 3 热高压分离器的腐蚀分析

渣油加氢装置反应产物经过两个高压换热器后进入热高压分离器，操作温度为325℃，介质含有氮气、硫化氢、氨、水以及气态烃和液态烃等。 根据数据分析，水的摩尔分数为0.0044，水蒸气分压为； 0.0044×143.2×0.1=0.063MPa

参见图水蒸气饱和蒸汽压与温度的关系，325℃时水的饱和蒸汽压约为6.5MPa，没有液态水存在，不存在水相腐蚀。

由于物料中含有氢气和硫化氢，存在的、高温氢与硫化氢腐蚀。硫化氢的摩尔分数为0.0018，热高压分离器内件与壳体选材均为300系不锈钢，325℃腐蚀速率为0.025mm/s，因此热高压分离器腐蚀轻微。

4、高压空冷器的腐蚀分析与防护措施

高压空冷器型号为GP9×3.3-5-178-18.2-23.4/DR-Ⅴa，高压丝堵式结构，对称型集合管形式，如图

1）空冷器结构原因

①高压空冷器设计流速偏低

②装置在操作上经常调整空冷风机的开停，改变了单片空冷的物流参数、流动状态，产生偏流，个别空冷在本来就低流速的情况下，流速进一步降低，温度也更低，当低于NH4HS析出温度( 45℃时，NH4HS析出，加速了空冷管束的结垢。

③装置原料N含量增高，生成的铵盐就容易增多，而用于溶解产物的注水量不够，就容易结垢。 2）空冷器主要腐蚀机理

渣油加氢装置进料中，由于常含有硫、氮和氯，这些成分经加氢反应后，在其反应流出物中就成为H2S,NH3和HCl等腐蚀介质，且这些介质相互作用发生反应生成硫氢化钱和氯化钱等。硫氢化钱和氯化钱的升华温度比较低，因此反应物在高压空冷器内被冷却的过程中，容易在空冷管束和下游设备管道中发生固体的硫氢化钱和氯化钱盐等的沉积、结垢。大量硫氢化钱、氯化钱等盐垢粘附在设备管壁上，会造成设备管线的堵塞，并形成垢下腐蚀，使高压空冷器的管束及下游设备管道发生较严重的堵塞和腐蚀，影响装置的正常运行。

由于硫氢化钱和氯化钱能溶于水，一般在空冷器的上游注水予以冲洗，这就

形成了NH4 HS一NH4CL一H20型腐蚀。此腐蚀发生的温度范围在38 到204℃之间，正好是空冷器的通常使用区间。影响此形式腐蚀的主要因素有:① NHQ4HS和NHQ4Cl的浓度。浓度越大，腐蚀越严重②管内流体的流速。流速越高，冲蚀剧烈;流速过低，造成钱盐沉积，导致管束的垢下腐蚀。③其它介质存在的影响，例如氰化物和氧的存在都会加剧腐蚀。 2）防护措施

①关注好空冷器的注水量，确保注水量平稳。

②工艺方面优化催化剂的使用，最大限度的确保原料的脱氮率。优化原料及原料比例，降低原料中的氮含量。

③优化空冷器的开停操作，避免管路出现偏流，对高压空冷器的开停进行严格的规定及细致的分工，主要按三种方式进行运行:一是装置处理量较小或气温较低时，开进口侧的四台变频风机进行降温;二是装置处理量较大或气温较高时，开出口侧的四台工频风机进行降温;三是装置处理量满负荷且气温非常高时，开八台风机进行降温，根据高压空冷出口温度调整变频风机手操器开度，这种安排既可以保护高压空冷，又能够最大限度地节约电耗。

④在高压空冷入口注入缓释剂和阻垢剂，避免管束结垢。具体效果如图；

监测时间为半个月一次

图为高压空冷注入缓释剂和阻垢剂前后酸性水的PH值和总铁含量变化 结论；

渣油加氢装置原料中的硫、氮、氯等腐蚀性杂质元素含量较高，在加氢反应条件下形成各种腐蚀性杂质，引起设备和构件的腐蚀，常减压装置原有的劣质化会使渣油加氢原料中腐蚀性杂质的含量大大增加，加重装置的腐蚀风险。进行防腐策略研究可以对装置各部位的腐蚀因素进行综合分析，提出装置运行中的防腐蚀重点，完善相关的监测措施，确保装置不因腐蚀原因造成非计划停车。

参考文献 1、

2、王非，林英编.化工设备用钢[M].北京;化学工业出版社，2003.12:374-375 3、张国信.加氢高压空冷系统腐蚀原因分析与对策[J].炼油技术与工程，2007,37（5）：18-22

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/8oy5.html