加氢裂化装置铵盐的腐蚀及防控

加氢裂化装置铵盐的腐蚀及防控
发布时间：2021-02-01T07:18:15.216Z 来源：《防护工程》2020年30期作者：刘丽喜[导读] 某石油加工厂的加氢裂化装置加工量约180万t/a，该加氢裂化装置由原料预处理、加氢精制反应器、加氢裂化反应器、进料加热炉、新氢压缩机、循氢压缩机、循环氢脱硫系统、分馏系统、循环水系统构成。

中国石化天津分公司炼油部联合三车间天津市 300270
摘要：近几年来，原油中氯化物和硫化物的存在使得原料加工生产难度越来越大，通过加氢裂化的方式转化原油中的氯化物，进而脱除。

但是在加氢裂化的过程中，受到温度、设备结构、原料杂质等影响会出现铵盐腐蚀和结垢的现象。

为避免装置腐蚀堵塞，有必要对加氢裂化时产生的结垢物和结垢腐蚀的来源进行分析研究，然后制定针对性的防腐蚀方案。

关键词：加氢裂化装置；铵盐；结晶；腐蚀和结垢；防控
1加氢裂化工艺
某石油加工厂的加氢裂化装置加工量约180万t/a，该加氢裂化装置由原料预处理、加氢精制反应器、加氢裂化反应器、进料加热炉、新氢压缩机、循氢压缩机、循环氢脱硫系统、分馏系统、循环水系统构成。

原料油经过升压泵后和分馏塔中回流换热，再经过反冲洗过滤器进入到反应系统。

氢气则经过新氢压缩机升压后和循环氢混合，在换热器中和热高分子换热，再和原料油混合一起进入反应系统。

经过加氢裂化反应生成液态烃、轻重石脑油、柴油等产品。

2设备腐蚀堵塞情况和结垢成分分析某石油加工厂的加氢裂化装置在运行一段时间后出现了多处裂纹，且在裂化出口流控阀前和后管道内出现大量黑色固体堵塞物，之后在拆卸装置后发现壳程堵塞严重，管程腐蚀严重。

对结垢物进行焙烧处理，并使用X射线荧光光谱分析结垢物质成分发现，样品中的硫元素与铁元素含量较多，换热器内出现了腐蚀的现象。

继续对结垢物进行低温干燥处理和X射线衍射分析后发现，结构物质中含有的主要晶体成分是氯化铵，且含有一定量铁硫化物，将结垢物溶于水，对溶解的部分用离子色谱与水质测定分析可知，换热器中结垢物中含有氯元素和氮元素。

综上分析推测出装置壳程内产生了铵盐结晶，氯化铵的含量占60%，硫化氢铵的含量约4%，剩下的则为腐蚀产物和油水混合物。

3装置铵盐腐蚀和结垢机理3.1反应系统腐蚀机理在加氢裂化装置的反应系统中，腐蚀主要发生在反应产物热交换器与反应产物空气冷却器上，虽然没有出现严重的腐蚀现象但是在管壁上附着着硫化氢铵和氯化铵晶体，晶体的主要来源是原料油中的硫、氯和其他杂质，在高温的作用下和氢反应产生硫化氢和氨气，并进一步形成硫化氢铵与氯化氢，在温度和压力超过临界值时这些物质将以晶体形式沉淀并附着在设备壁面上。

硫化氢铵的晶体温度为120℃，氯化铵晶体的温度为220℃。

3.2分馏系统腐蚀机理
分馏系统的腐蚀主要发生在塔顶和塔底，低温湿硫化氢导致塔顶发生腐蚀，塔底的腐蚀则主要是因为高温硫反应。

因为塔顶部远离高温热源基本无高温腐蚀发生，但因为水蒸气和硫化氢长时间经过两者腐蚀便会附着在设备壁上形成应力腐蚀，该腐蚀的程度与原料中硫元素含量有关，硫含量越高的情况下硫化氢产生越多，因而腐蚀更加严重。

塔底部因为和硫、氢分离且含量很低所以理论上没有显著腐蚀，但是因为塔底在高温条件下会产生硫化物质，从而导致复合材料发生严重的腐蚀现象。

且这种腐蚀现象无法得到及时有效的预测和分析。

3.3循环水系统腐蚀机理
循环水系统产生的腐蚀为垢下腐蚀，出现的主要腐蚀位置集中在管板与水冷器管束和换热器的地方。

该系统出现的腐蚀和结垢主要是氧化铁与氢氧化钠、钙盐等物质，腐蚀源来自于循环水中产生的杂质。

4加氢裂化装置防腐蚀措施4.1适当注水防腐蚀
对加氢裂化装置的反应系统腐蚀，分析其腐蚀机理是铵盐结晶，因此定期及时地清理设备壁上的结晶体，避免晶体附着在设备壁上可有效减少腐蚀和结垢堵塞的问题。

注水将铵盐溶解并流出，还能起到对铵盐洗涤的作用，降低腐蚀源的浓度。

要注意的是，在注水时应连续平稳，且能计量与调节，确保注水点中有20%左右的液态水。

4.2原料控制防腐蚀
原料中含有大量的杂质也会引起加氢裂化装置腐蚀问题，因此最根本的防腐蚀的方法是控制原料中的杂质来降低装置多个系统的腐蚀性现象。

虽然不能完全消除所有腐蚀，但从源头上加以控制可起到很好的抑制腐蚀发展的作用，在实际操作时对于加入装置的氢和原料要做好仔细的检查分析，尤其要分析存在的杂质成分，严格控制原料中的硫、氮和氯离子、铁离子的含量，确保加氢裂化装置使用的新氢中的氯离子含量长期稳定小于0.5ppm，并结合脱氯剂消除进入裂化装置的氢气中的氯离子。

建立加强上游催化重整装置的监测，控制整氢中的氯离子含量并适时更换吸附脱氯剂以确保供氢质量的稳定。

此外，确保加氢裂化反应平稳，避免因为压力过大或温度过高而增加腐蚀成分。

4.3高质量焊接防腐蚀
加氢裂化装置因为焊接时出现变形或因为焊接应力都可能会引起腐蚀开裂的现象，为此必须提高焊接的质量以控制腐蚀风险。

在装置焊接前要做好详细的准备工作，确保使用的焊接材料、设备和工艺等符合技术要求。

采用综合检测措施加强对设备的检查检测，并重点检查管道焊接部分，一旦主要设备、主管道及其部件出现任何质量问题必须及时排除以免因为焊接质量，而在后期装置加氢裂化反应时出现严重的腐蚀现象。

4.4完善设备条件
从加氢裂化装置着手，对装置的弯头、直管道等进行优化设计，在换热器管束内壁上喷涂防腐蚀涂层并合理计算管道的尺寸以控制介质的流速，在换热器壳程上引入腐蚀探针加强在线监测和控制，及时预防并在出现腐蚀现象时有效处理。

4.5强化腐蚀监测和检测工作
对于容易出现腐蚀，且对装置反应生产安全性产生严重影响的地方必须加强检测，构建定期监测制度设置固定的监测点，安排专业人员定期监测检查。

常见的防腐蚀监测检测手段有在线监测、化学分析、定点测厚、腐蚀挂片、红外热测试等，加氢裂化装置应结合实际情况构建防腐蚀监测检测系统，该系统可实现对装置反应各个环节和各重要部件的实时监督控制，及时发现安全隐患并排除，以确保加氢裂化生产的安全。

5结语
综上所述，加氢裂化装置出现腐蚀的现象十分常见，发生腐蚀的机理也比较复杂，原料中含有大量腐蚀性物质，加氢裂化反应操作不合理等都会引起装置腐蚀。

为确保加氢裂化反应正常开展，必须加强设备防腐蚀控制，通过采取注水、脱氯、材质升级设备改进、原料控制、焊接控制等手段制定针对性的防腐蚀方案，满足设备长期安全运行的要求。

参考文献
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