某汽油加氫脫硫裝置引風機系統腐蝕原因及處置措施

陶武軍,綦耀光,鄒 岸

(1. 中國石油慶陽石化公司，慶陽 745000; 2. 中國石油大學(華東) 機電工程學院，青島 266580)

某汽油加氫脫硫裝置引風機系統腐蝕原因及處置措施

陶武軍1,綦耀光2,鄒 岸1

(1. 中國石油慶陽石化公司，慶陽 745000; 2. 中國石油大學(華東) 機電工程學院，青島 266580)

通過對汽油加氫脫硫裝置加熱爐引風機系統腐蝕產物的現場目測、操作條件和介質組成的考察,探討了該系統的腐蝕原因。結果表明：汽油加氫脫硫裝置加熱爐引風機系統腐蝕的原因是煙氣中的硫化物在低溫條件下形成的露點腐蝕，并對此具體問題提出了相應的防護措施。

汽油加氫脫硫；引風機；低溫露點腐蝕；防護措施

1 汽油加氫脫硫裝置簡介

中國石油慶陽石化公司新建70萬t催化汽油加氫脫硫裝置采用中國石油石油化工研究院研發的DSO技術，以催化汽油為原料，全餾分汽油首先經過預加氫，然后在分餾塔內實現輕、重汽油分離，重汽油進二段加氫脫硫。DSO技術預加氫和加氫脫硫部分分別采用GHC-32和GHC-11催化劑，反應條件溫和，采用低壓固定床加氫工藝。預加氫的主要目的是脫除硫醇和雙烯烴。預加氫反應產物分為輕、重汽油組分，重汽油送至加氫脫硫部分，進行深度脫硫。通過催化劑的選擇性來實現脫硫,同時損失的辛烷值較小，對催化汽油進行加氫精制，以改善產品質量，滿足全廠調合生產國Ⅳ汽油產品的要求，并為滿足全廠調合生產國Ⅴ汽油產品留有余地。

2 汽油加氫脫硫裝置運行情況

2.1 裝置運行時間

該裝置于2013年6月15日建成中交，7月7日加熱爐點火升溫，7月28日裝置進料，7月30日國Ⅳ產品合格，汽油加氫裝置已累計運行20個月。

2.2 裝置加工負荷變化情況

2013年7月至2014年9月，汽油加氫裝置生產的是國Ⅳ汽油產品，故汽油加氫裝置的加工負荷根據上游裝置的加工量控制在75～95 t/h。2014年9月16日執行調度令，汽油加氫裝置開始調整操作改產國Ⅴ汽油，汽油中硫的質量分數小于10 μg/g，汽油加氫裝置的加工量也調整為75～80 t/h。2014年10月8日汽油加氫脫硫反應器R202入口溫度提至285 ℃，但脫硫效果不明顯，經過與技術研究院共同對9月29日至10月8日的數據分析發現,原料油中Cl-含量嚴重超標，易造成催化劑失活，因此控制加工量為70 t/h。2015年1月24日，按照公司的生產任務，汽油加氫裝置的加工量又調整為60～65 t/h(根據催化裝置的穩定汽油量而定)，目前加工量控制在55～60 t/h。

3 加熱爐引風機運行及停運檢查情況

2014年12月12日，發現該裝置加熱爐引風機入口軟連接處有破損現象，且該處地面有少量結冰，確認是該軟連接處滴水所致。同時旁路風道擋板處于全開狀態。2015年3月8日，發現分餾塔底重沸爐F101、反應產物加熱爐F201中氧含量為零，爐膛正壓，現場檢查確認后發現引風機基本不起作用，需打開煙道擋板,HIC-3112控制爐膛負壓為-50～-20 kPa。經現場分析、判斷，初步認定原因為葉片腐蝕或結垢物堵塞。2015年3月9日關閉加熱爐引風機，切除空氣預熱器進行檢查，結果見圖1～6。

圖1 引風機入口蝶閥及支撐的腐蝕形貌Fig. 1 Corrosion morphology of valve and supporter near induced draft fan inlet

圖2 引風機入口的腐蝕形貌Fig. 2 Corrosion morphology of induced draft fan inlet

圖3 引風機入口集氣室夾層的腐蝕剝落Fig. 3 Exfoliation corrosion of plenum interlayer near induced draft fan inlet

圖4 葉輪的腐蝕裂開Fig. 4 Corrosion cracking of impeller

圖5 預熱器板束表面水垢、鐵銹層Fig. 5 Scale and rust layer on the surface of preheat plate beam

圖6 引風機入口底部的固狀鹽垢Fig. 6 Solid salt on the bottom of induced draft fan inlet

4 數據對比

該裝置自2014年9月份開始生產國Ⅴ汽油，工況也相應發生變化，裝置的實際加工量為設計加工量的70%。兩臺加熱爐的實際排煙溫度均低于設計值,且燃料氣組分中氫氣和硫的含量遠高于設計值，結果如表1和表2所示。

表1 兩臺加熱爐及空氣預熱器設計工況與操作工況的溫度對比Tab. 1 Temperature contrast of two furnaces and air preheaters in design and operating conditions ℃

表2 汽油加氫裝置燃料氣參數的測量值和設計值
Tab. 2 The measured values and design values of fuel gas parameters in gasoline hydrogenation unit

燃料氣氫氣體積分數/%(O2+N2)體積分數/%Cl-體積分數/%CO2體積分數/%液化氣體積分數/%S質量濃度/(mg·m-3)露點溫度/℃設計值19.3613.7118.081.4294825102實際值84.73.83.70.27.5568130

燃料氣中實際硫、氫含量均遠高于設計值，硫化物燃燒生成SO，SO和爐內過量的O2進一步反應生成SO2。通常在氧氣過剩的條件下，有1%～3%的SO轉化成SO2，同時氫燃燒將生成H2O，當煙氣溫度低于400 ℃時，SO2轉化為SO3,SO3將與水蒸氣化合生成硫酸蒸汽。硫酸蒸汽和水蒸氣在低溫設備內表面冷凝，產生低溫稀硫酸，并不斷積聚，與鐵反應導致腐蝕。煙氣經過對流室時溫度已降至較低，在空氣預熱器段，隨著煙氣的流動，煙氣溫度和預熱器管壁溫度進一步降低，當降至硫酸的露點時，含硫酸蒸汽的水蒸氣就會逐漸凝結到預熱器管外壁上，產生強烈的低溫硫酸露點腐蝕，生成FeSO4。FeSO4在煙灰沉積物的催化作用下與煙氣中的SO2和O2進一步反應生成 Fe2(SO4)3，而Fe2(SO4)3又是一種酸性易吸潮物質，在SO2轉化成SO3過程中又有催化作用，可大大加速SO2向SO3的轉化，使得露點腐蝕的程度急劇增加[1]。同時該系統未設置吹灰器，由于空氣預熱器管束較細且為翅片管，很容易積灰。板式空氣預熱器因板間距小也易積灰，堵塞熱管間隙，致使阻力增大，加劇了硫化物的生成。這是因為煙氣流動過程中,硫化物的密度大，會逐漸下降聚積，使煙氣中的酸性氧化物與水結合產生硫酸后對空氣預熱器產生腐蝕。

同時，加熱爐實際排煙溫度遠未達到設計要求，導致空氣預熱器煙氣側進、出口溫度較低。另外，引風機煙氣入口處軟連接未做外保溫處理，環境溫度低。因此，較低溫度的煙氣發生冷凝、滴水。燃料氣組分變化較大會造成以下后果。一是煙氣露點溫度提高。按現在的燃料組分計算加熱爐煙氣酸露點溫度為130 ℃，加熱爐排煙溫度應至少在163 ℃以上才可以避免露點腐蝕[2]。二是對加熱爐燃燒器有一定的影響。本裝置加熱爐燃燒器是根據設計時提供的燃料氣組分數據設計的，現由于氫氣含量增大很多，而氫氣的燃燒速率遠大于烴類氣體的燃燒速率、氫氣的熱值又小于烴類氣體，導致燃燒器不適應現用的燃料，燃燒產生的煙氣成分與原設計時變化很大。三是對空氣預熱器影響。當燃料氣中氫氣含量增加時，燃燒后的煙氣經過相同的空氣預熱器，煙氣的溫度會降低的更多。同時加熱爐低負荷運行，空氣預熱器處于使用狀態，也導致加熱爐排煙溫度很低，產生低溫硫酸腐蝕[3]。

5 建議與措施

5.1 改造方案

(1) 建議燃料氣進行脫硫，降低煙氣露點溫度。按目前燃料氣中硫含量計算，加熱爐排煙溫度達到163 ℃才可防止露點腐蝕。根據新版《石油煉制工業污染物排放標準》要求，燃料氣中硫質量濃度需在25 mg/m3以下。

(2) 更換加熱爐燃燒器，確保燃燒充分,火型剛直，煙氣排放標準滿足環保標準。

(3) 更換引風機、軟連接、引風機入口調節閥等已腐蝕設備或部件。空氣預熱器煙氣集氣口應除銹、更新內保溫襯里；空氣預熱器應進行水沖洗，除去結垢；升級葉輪材質，非轉動部件噴涂防露點腐蝕涂料。

(4) 增加空氣預熱器。利用裝置余熱，在空氣入熱管預熱器前加裝空氣預熱設施，冬季使用時可以解決由于冬季氣溫極低導致的爐壁和熱管露點腐蝕問題。隴東地區夏季最高氣溫為32 ℃，冬季最低氣溫為-18 ℃，相差約50 ℃。若熱管設計時考慮了夏季條件,則其必然不利在冬季使用；若考慮了冬季條件，在夏季排煙溫度又太高，不利于節能。

5.2 操作建議

(1) 嚴控排煙溫度。加熱爐排煙溫度由煙氣的露點溫度決定，當煙氣中硫含量增加時，排煙溫度也應升高。若排煙溫度較低，按目前的燃料硫含量，排煙溫度應在145 ℃以上。

(2) 嚴控燃料氣組分。若燃料氣組分變化較大，應與燃燒器廠家進行溝通，核實燃燒器是否滿足新的燃料氣。

(3) 當加熱爐低負荷運行時，若調節冷風旁路達不到提高排煙溫度時，應將加熱爐切換為自然通風方式。

[1] 張德印，張揚. 石化企業火焰加熱爐腐蝕及防護措施[J]. 石油化工腐蝕與防護，2005，22(3)：25-29.

[2] 姚慶. 工藝加熱爐腐蝕原因分析與對策[J]. 腐蝕與防護，2006，27(2)：77-79.

[3] 李德付. 關于燃氣加熱爐低溫腐蝕的原因與對策[J]. 現代化工，2006，26(1)：59-61.

Corrosion Reasons and Corresponding Protective Measures of Suction Fan System in a Gasoline Hydrodesulfurization Unit

TAO Wu-jun1,QI Yao-guang2, ZOU An1

(1. Qingyang Petrochemical Company of Petrochina Company Limited, Qingyang 745000, China;2. College of Electromechanical Engineering, China University of Petroleum, Qingdao 266580, China)

The corrosion reasons for the induced draft fan system of heating furnace in a gasoline hydro-desulfurization unit were studied through on-site observation of the corrosion products and investigation of operating conditions and medium composition. The results show that dew point corrosion of sulfur compounds in flue gas at low temperature was the main reason for system corrosion. And some corresponding protective measures were propounded to solve this problem.

gasoline hydrodesulfurization; induced draft fan; low temperature dew point corrosion; protective measures

2015-07-01

陶武軍(1982-),工程師, 學士,從事煉化設備日常維護技術管理、煉油設備腐蝕防護技術管理的相關研究工作, 13993485987,taowj1982@163.com

10.11973/fsyfh-201612016

TG172

B

1005-748X(2016)12-1023-03