催化重整装置氯腐蚀问题分析及处理方法

催化重整装置氯腐蚀问题分析及处理方

法

摘要：氯腐蚀是重整装置常见的腐蚀原因，这是因为氯具有很高的电子亲合力和迁移性，易与金属离子反应，且常随工艺气体向下游迁移，对设备造成严重的腐蚀并阻塞管道，严重时会导致装置被迫停工检修。因此，研究氯腐蚀分布及防护措施对保障装置运行稳定性和操作安全性非常重要。基于此，本文结合某催化重整装置氯腐蚀问题实例，就重整装置氯来源、腐蚀方式及分布情况进行了详细分析，并对当前主流的氯腐蚀防护技术进行了详细阐述。

关键词：催化重整装置；氯腐蚀；脱氯处理

0前言

重整装置是将石脑油转化为在高辛烷值汽油、芳烃及氢气等产品的关键生产装置。氯腐蚀是重整装置常见的腐蚀原因，这是因为氯具有很高的电子亲合力和迁移性，易与金属离子反应，且常随工艺气体向下游迁移，对设备造成严重的腐蚀并阻塞管道，严重时会导致装置被迫停工检修。因此，研究氯腐蚀分布及防护措施对保障装置运行稳定性和操作安全性非常重要。

1重整装置氯的种类及来源

石脑油中氯的存在形式有无机氯和有机氯两类，其中无机氯和大部分有机氯在上游化工装置得到去除，重整装置中氯的来源有两种，一是在重整装置运行过程中，针对催化剂运行情况和生产负荷，加入全氯乙烯或甲基氯仿等有机氯化物调整催化剂的酸性功能以维持活性，二是开采原油过程中的加入了含氯助剂，这部分氯在原油中绝大部分集中在汽油馏分中，经过加氢裂化和加氢处理后随着原料进入重整装置。

2重整装置氯腐蚀分布及方式

2.1预加氢部分

预加氢的作用是除去原料油中的硫、氮、氯及氧等杂质以保护重整催化剂。预加氢部分的氯腐蚀主要容易发生在预加氢反应器后，分布在换热器、蒸发塔、调节阀等处[1]，主要因为在原料的加氢精制过程中，反应生成的NH

3

和HCl在各自

分压作用下，在气相发生反应，生成NH

4Cl。NH

4

Cl大约在213℃时升华，低于

213℃变成固体NH4Cl 沉积在金属表面，NH

4

Cl吸水性强，在NH4Cl垢层之下与金属接触处形成一个溶解层，发生水解反应：

NH

4C1→NH

4

+Cl-

在金属表面产生盐酸，它和FeS膜争夺Fe2+，发生下列反应：

FeS+HCI→FeCl

2+H

2

S

Fe+HCl→FeCl

2

+H2

盐酸破坏FeS膜，使金属表面暴露出来，新的表面继续与盐酸反应发生腐蚀，

两者互相促进，加剧腐蚀，这种腐蚀体系的腐蚀速度要比单纯的HCl或H

2

S腐蚀

更加强烈，最终导致设备因孔蚀而报废。

2.2重整再接触及催化剂再生部分

重整及再接触部分作用是经预加氢精制过的石脑油在一定温度、压力、临氢

和催化剂存在的条件下进行烃类分子的结构重排反应，生成芳烃含量高、辛烷值

高的重整生成油，并通过油气低温接触过程产高纯度的氢气。重整再接触及催化

剂再生部分氯腐蚀较易发生在分离塔系顶部管、循环氢压缩机的入口和再生器进

出料换热器等处[2]。主要原因是重整催化剂表面的氯元素流失到物料中，与H

2

结

合生成HCl及 NH

4

C1，虽然HCl在操作条件下为气相，但是由于其极易溶于水，

气相中HCl溶于水中形成酸性腐蚀体系，造成设备腐蚀。其次由于氯本身的高活性，再生循环烟气中氯在高温下与金属氯化后生成的氯化物比金属氧化物具有更

低的熔点和更高的蒸汽压。会影响金属氧化物的形成速度和结构，增加表面氧化

膜的缺陷，并产生裂纹和孔洞，影响关键设备的安全运行。

2.3重整油分离

重整油分离部分主要由脱戊烷塔、脱丁烷塔和重整油塔组成，目的是将重整生成油中的C6-C7组分切除，同时将C6-C7组分提供给抽提装置作为原料，脱戊烷塔顶油进入脱丁烷分馏塔，以分离出C4以下的液化气，以及C5组份。分离部分氯腐蚀较易发生在重整反应后的低温部位，如脱戊烷塔空冷器、后冷却器、分离塔塔盘等及连接 的管线等处[

3]。主要原因为分离部分的水冷器、空冷器、气液分离器部位的温度不高于60℃，易导致NH 4Cl 的沉积。NH 4C1与水、铁锈、催

化剂粉末长时间聚集会堵塞降液管，影响分离塔的正常运行。另外部分管线采用的碳钢，除碳外还含有少量的硅、锰、硫、磷等杂质，该材料耐腐蚀性较差。当输送的为含氯腐蚀性流体，流体也会对改向处如弯管、三通等部位，不断冲击，造成管壁减薄甚至穿洞。

3重整装置氯腐蚀防护技术

3.1腐蚀监测技术

国外的一些重整装置针对重点部分设置了多个腐蚀检测点，检测结果通过网络进入DCS 数据集散控制处理系统，对设备进行预测维修，从而保证生产装置的长周期运行。近些年来，随着数字智能化检测技术的进步，国内众多的炼化企业也开始应用先进的腐蚀检测系统，提供了大量可应用的实际数据，为指导生产装置的安全运行和大修发挥了良好的作用。

3.2设备选材

氯腐蚀对碳钢有较强的减薄效果，对一些不锈钢设备尤其是奥氏体不锈钢设备会产生应力腐蚀和严重的点蚀。为全面提高石化设备的安全和长周期运行，国内一些大型炼厂在大量生产装置中的腐蚀挂片、事故分析及实际检测数据的基础上，基本制定出应用设备的选材原则和实施规范。根据不同的介质条件和部位，对大型塔体和塔内构件选用不同的材料，如塔顶三层选用316L 不锈钢，分离塔塔底进口管线采用Cr5Mo 低合金钢，减压塔底进口管线采用Cr9Mo 低合金钢等。

3.3工艺防护技术

目前工艺上针对氯腐蚀主要采用水洗、碱洗、增设脱氯剂罐等方法进行脱氯。其中水洗对处理铵盐较为有效，但当系统中含有HCl时反而会加重腐蚀，而碱洗

工艺由于存在碱洗系统的pH值不易控制，废碱排放控制难度大，碱洗塔操作困

难等问题而被逐渐淘汰，美国UOP公司针对再生烧焦气中开发了Chlorsorb除氯

工艺，具有较好的应用效果。

采用脱氯剂可以有效的对重整装置中各个环节的氯进行脱除，目前国内外均

开发了多个型号的脱氯剂，但是不同的操作环境应选择不同的脱氯剂。例如预加

氢和再生气部位应选择氯容高、耐高温的脱氯剂，重整油应选择空速、寿命较长

的脱氯剂。目前市场上的脱氯剂按活性组分划分可以钠系、钙系、铜系等。其中

钠系脱氯剂脱氯剂应用广泛，开发较早，但是需要严格控制系统含水量，以防止

碱金属带入下游系统中。钙系脱氯剂可以适应较高的温度(最高可达400℃)，较

高的HCl含量(1000 ug／g) 和空速(2000h-1)，但氯与脱氯剂中的锌容易形成低

S反应；铜系脱氯剂净化度高，适用范围广，低温活

熔点化合物，且同时又与H

2

性好，适用于重整油等常温液相脱氯。总体来看，重整脱氯剂的开发方向是开发

温域高、寿命长、可再生以及可脱除有机氯的新型脱氯剂。

4结语

（1）对于重整装置来说，氯腐蚀容易发生在预加氢、重整再接触及催化剂

再生、重整油分离等环节，不同装置的氯腐蚀产生原因、工艺环境和腐蚀方式不

尽相同，应采用针对性的防护方法。

（2）对于企业来说，针对装置氯腐蚀的防治应该从腐蚀监测技术应用、设

备选材、工艺技术等方面综合考虑，积极采用先进的氯腐蚀防护技术，从而保障

装置的安全平稳运行。

参考文献：

[1]姚敬博．催化重整装置氯腐蚀及防护[J].石油化工腐蚀与防

护.2008,25(01)：56-58.