重整穩定塔進料換熱器減薄原因分析

郝新煥 江 臣

（中國石油獨山子石化分公司，新疆 獨山子 833699）

0 引言

重整裝置E-205A/B/C穩定塔進料換熱器為從比利時雪夫隆煉油廠引進的二手設備，原投產于1970年，1991年6月再次投入使用，2019年8月大修期間設備定期檢驗時發現，三臺換熱器的殼體內部均有局部腐蝕減薄的情況，減薄率達50%左右，車間監護運行，于2021年4月檢修窗口期進行更換，對更換下來的設備殼體減薄部位切割下來進行分析，以查明原因，避免類似腐蝕情況再次發生。

1 工藝流程及設備參數

重整加氫裝置主要分為預加氫部分和重整兩部分，原料為蒸餾裝置的低辛烷值直餾汽油、加氫裂化裝置的重石腦油及芳烴抽提裝置的抽余油。

表1 穩定塔進料換熱器E-205A/B/C工藝參數

預加氫來的精制油與重整循環壓縮機C-201來的氫氣混合，然后進入原料換熱器E-201管程與重整反應產物換熱到440℃左右，依次經過F-201，R-201，F-202，R -202，F-203，R-203，F-204，R-204完成重整反應。重整采用兩段混氫，C-201出口氫氣一部分補入E-201管程入口，與重整原料混合，另一部分進E-202管程與重整反應產物換熱到420℃左右，然后補在R-202出口、F-203入口。重整反應后的產物進入E-202殼程、E-201殼程與重整原料換熱到100℃左右，然后依次通過空冷E-203、水冷E-204殼程，冷卻到30～40℃后進入氣液分離罐V-201。V-201頂部氫氣一部分進C-201進行壓縮循環，C-201出口氫氣分兩部分作為兩段混氫用；一部分經過脫氯罐V-105進行脫氯后進往復壓縮機C-202，C-202出口氫氣經E-212冷卻到40℃左右，進入再接觸罐V-204，V-204頂部氫氣分別供給加氫裂化、芳烴抽提和預加氫。 V-201底的液體經P-205升壓后與C-202出口氫氣混合一起進入E-212，然后進入V-204。V-204底油與V-202頂來的瓦斯混合進入E-213，冷卻到40℃左右，進入V-205，V-205底油經P-202升壓后進E-205A/B/C殼程與穩定塔T-201底穩定汽油換熱到120℃左右進T-201；塔底穩定汽油經E-205A/B/C管程與V-201減油換熱到100℃左右，再經E-214、E-209、E-210冷卻至小于40℃后外送。T-201頂出來的產物經空冷E-206A/B/C，水冷換E-207冷卻到小于40℃后進入回流罐V-202，氣相進再接觸罐，液相經回流泵P-203升壓，一部分打回流返塔，一部分作為液態烴外送出裝置。

穩定塔進料換熱器E-205A/B/C為三臺串聯，浮頭式換熱器。

圖2 穩定塔進料換熱器E-205A/B/C

1.2 工藝變更情況

2012年在重整自產氫進C-202前增加了脫氯罐一臺V-105，采用低溫脫氯劑W-407進行脫氯。

2013年新增氫氣洗滌塔T-602，以洗去脫硫系統氫中MDEA液滴及部分氨，消除結晶鹽堵塞壓縮機組隱患。

2013年7月增加了脫硫水洗，水洗后氫氣中的硫降低，水含量上升，即使經過聚結器脫水，氫氣中水仍然較高，進入V-204后V-204油品含水，V-204切液與重整生成油（未脫氯）匯合后進液態烴分液罐V-205，然后進入E-205A/B/C換熱后進入穩定塔

T-201。

2015年開工后，V-204凝液直接通過切液線排放至低壓安全放空罐V-410。2017年7月增加污油外送線至拔頭油線流程，在接觸罐V-204凝液不再去低壓安全放空罐V-410，改為直接排放至液態烴回收罐V-205后進入穩定塔T-201。

2 腐蝕檢查及檢測

2.1 超聲測厚

2019年8月，對換熱器進行定檢，發現外部宏觀檢驗合格，殼體內壁底部可見減薄腐蝕凹坑，超聲波測厚，原始壁厚11mm，E-205A/B/C最小壁厚值分別為：5.9mm、5.5mm、5.2mm，無損檢測UT、MT抽查均未發現超標缺陷。換熱器殼體減薄部位均處于相同部位的底部（見圖3標紅處），其余部位無明顯減薄。

圖3 穩定塔進料換熱器E-205A/B/C超聲波測厚情況

2.2 宏觀檢查

2021年4月對舊換熱器殼體減薄部位進行切割，打開后看到，管束及殼體內壁覆蓋厚厚一層紅褐色的腐蝕產物，呈片狀，疏松、容易剝落，隔板處聚集有黑色物料沉積物，底部有大量的物料和腐蝕產物的沉積物。內部管束表面腐蝕輕微，結垢嚴重部位管束外表面覆蓋一層褐色腐蝕產物。如圖4所示。

圖4 穩定塔進料換熱器E-205打開情況

2.3 殼程垢樣分析

換熱器E-205殼程為重整反應后的生成油，對換熱器減薄部位殼程垢樣進行能譜分析，結果如圖5所示。

圖5 換熱器E-205殼程垢樣分析結果

從垢樣分析結果來看，主要成分均為C、Fe、O、S，還含有少量Cl，腐蝕性介質主要為S、Cl，結合工藝流程，應是穩定進料中存在重整原料及反應過程中帶來的。

3 原因分析

3.1 腐蝕性介質分析

同時每次開工時，在對新鮮或再生后的還原態重整催化劑又必須注硫以降低其初活性（如圖1所示），雖含量較小，但隨著設備的使用年限會隨著腐蝕產物積聚。在有水存在的情況下，就會對后序流程中的設備及管線產生H2S+HCl+H2O酸性腐蝕環境[1-5]。

圖1 重整單元流程

從工藝流程來看，在正常生產中，重整反應為維護重整催化劑較高活性，要不斷補充氯，以維持催化劑的酸性功能。氯的含量受原料中水的影響，需要保證水氯平衡。而原料重石腦油中本身含硫，

從工藝變更情況來看，雖然后期（2012年開始）重整系統逐步增加了脫硫、脫氯、脫水工藝，而E-205A/B/C使用了30多年，期間重整工藝流程的多次調整，仍然造成E-205A/B/C殼程進料中含有一定的H2S、HCl、水，在低溫部位，會形成H2S+HCl+H2O酸性腐蝕環境。結合能譜分析腐蝕性介質主要為S、Cl。

3.2 工藝流程分析

根據設備超聲測厚來看，減薄部位均位于遠離換熱器殼程入口端相同部位的底部，其它部位均無明顯減薄情況（如圖3所示）。結合現場換熱器的流程，進口和出口處于同一端，腐蝕減薄部位在換熱器進出口的另一端，遠離進出口，應是物料流動至此，流速降低，均在相同部位聚集，腐蝕性介質沉積，對此部位長期腐蝕造成。根據現場宏觀檢查來看，減薄部位處均有擋板，擋板側及底部有大量物料沉積物，為物料流動受擋板的影響在此聚集。而換熱器E-205A殼程進口溫度40℃左右，E-205C出口溫度在120℃左右，殼程中的水分在低溫部位呈液態，也為在此部位形成H2S+HCl+H2O酸性腐蝕環境創造條件，腐蝕性介質長期沉積、在換熱過程濃縮，對沉積部位的殼體及接觸的換熱管束造成局部腐蝕減薄。

3.3 主要腐蝕機理

由于重整原料中本身含有一定量的硫、氮、氧、氯等物質，在預加氫過程中會與氫反應生成H2S、NH3、H2O、HCl等，而重整反應催化劑通過硫、氯活化，硫、氯在反應器中會生成H2S、HCl，部分隨氣相進入循環氫，循環氫中帶水，在后續流程低溫及滯流部位，物料中的雜質混合沉積在殼程擋板及底部等死角處，在垢下產生酸性腐蝕，造成換熱器殼體的局部嚴重的腐蝕。反應方程式為：

4 結論

（1）E-205A/B/C殼程進料中含微量H2S、HCl和H2O是腐蝕的來源；

（2） 換熱器的工藝流程及內部結構，造成換熱器一端形成盲端，有擋板的存在，物料在此部位易積聚，形成垢下H2S+HCl+H2O酸性腐蝕，造成換熱器殼程局部腐蝕減薄。

5 建議

（1）控制好重整反應的水氯平衡，并提高脫硫、脫氯效果，避免過多的硫、氯隨工藝帶入下流設備中，對設備造成腐蝕；

（2）做好穩定塔進料的脫水工作，防止將再接觸罐V-204中的水帶入穩定系統，加劇設備的腐蝕；

（3）改善換熱器的工藝流程或內部結構，避免物料在換熱器殼程局部積聚，形成垢下腐蝕；

（4）加強物料腐蝕性介質的監測及換熱器殼體厚度監測，發現問題及時處理，避免腐蝕泄漏風險。