加氫高壓空冷器腐蝕原因及對策分析

孟志紅

摘 要：在加氫高壓空冷器運行過程中，往往會出現(xiàn)系統(tǒng)被腐蝕的狀況。高壓空冷器容易出現(xiàn)腐蝕不易控制、泄露風險較大、制造質量不過關等缺點，因為空冷系統(tǒng)的設計容量有限，在原料中硫和氮含量增加的狀態(tài)下，注水量沒有做出相應的調整，這是造成腐蝕狀況的主要原因，此外空冷器流量過大、操作不當?shù)纫彩强绽淦鞲g狀況出現(xiàn)的重要原因，本文在此基礎上提出了有針對性的措施對腐蝕狀況進行控制。

關鍵詞：加氫高壓空冷器；腐蝕原因；對策

中圖分類號：TE965 文獻標志碼：A

0 引言

隨著原油開采量的擴大以及原油資源的枯竭，原油質量不斷下降，原油中硫和氫處于較高的濃度，這在一定程度上增加腐蝕性，在加氫高壓空冷器內，會形成具有強腐蝕性的硫化氫、氨、氯化銨以及硫氫化氨 ，在原油的煉制過程中，會影響到設備的安全運行、產品的質量保證以及環(huán)境保護等諸多問題，最終會影響到整個企業(yè)的穩(wěn)定運營。所以應該給予加氫高壓空冷器腐蝕問題足夠的重視，并通過改良生產工藝以及各項運行參數(shù)來使這一問題得到妥善的解決。

1 加氫高壓空冷器腐蝕特點及原因探討

1.1 加氫高壓空冷器腐蝕特點

原料中的硫和氮會在加氫反應器中產生硫化氫和氨，同時也會伴有氯化氫的生成，在后續(xù)的冷卻過程中還會產生氯化銨以及硫氫化氨的結晶，氯化銨的結晶溫度在176℃～204℃，結晶過程從換熱器開始，而硫氫化氨的結晶溫度在26℃～65℃，起結晶過程發(fā)生在空冷器內，這樣就會造成高壓空冷器換熱管的堵塞，雖然沖洗過程可以在一定程度減輕堵塞的程度，但是這一過程卻形成了硫氫化氨的溶液，該溶液具有較強的腐蝕性。此外，氯化銨具有較強的吸水性，在吸收水分之后會形成垢下腐蝕。加氫高壓空冷器的腐蝕特點主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）腐蝕難以控制，相關的研究資料顯示，其腐蝕過程主要是硫氫化氨注水溶解后形成的，同時因為氯離子以及注水水質水量的影響，往往會造成腐蝕狀況更加復雜。在進行注水前，氯化銨吸水而容易形成垢下腐蝕，在注水后，因為不同空冷器和換熱器的構造和材質不盡相同，會存在程度不同的局部腐蝕和泄露的狀況。

（2）腐蝕廣泛存在，在加氫裝置中，在反應產物不斷降溫的過程中，勢必會造成高壓空冷器處于會產生結晶的溫度區(qū)間，而現(xiàn)階段所使用的空冷器，其材質大部分為塑鋼，這樣就不可避免地會發(fā)生腐蝕狀況，而且腐蝕程度與溫度有很大的聯(lián)系，與壓力關系不密切。

（3）空冷器存在泄露風險，因為高壓空冷器長期處于高壓狀態(tài)，并且介質中含有大量的易燃物質，一旦發(fā)生泄露將后產生嚴重的后果。

（4）很難保證空冷器質量，現(xiàn)階段空冷器的絲堵結構使空冷器存在安全隱患，這就需要進行空冷器焊后的無損檢驗，這方面只能依靠空冷器制造廠的工藝以及質管員的責任心來保證了。

1.2 加氫高壓空冷器腐蝕原因探究

（1）加氫裝置設計處理量以及設計原料的硫和氮含量低，當下，在煉油企業(yè)不斷擴大規(guī)模以及原油質量變化的背景下，原油的含硫量顯著的增強，而相應的高壓空冷器卻沒有進行相關的改造，這就造成了空冷器各項運行參數(shù)都遠遠的高于設計值，導致腐蝕狀況的加劇。

（2）進料中的氮含量在不斷地提高，因為原設計的限制，無法提升裝置的注水量，這就會在很大程度上提高硫氫化氨的濃度，對裝置進行模擬運算，可以發(fā)現(xiàn)硫氫化氨的濃度超出標準值的10%。

（3）因為原料的變化，需要對空冷器進行改造，而改造后裝置內的流速過高，這也在一定程度上加劇了腐蝕泄露狀況。大部分的空冷器設計流速在5.5m/s左右，盡管在改造過程中，已經(jīng)充分考慮到對流速進行限制，但是在實際的運行中，真實流速往往會超過上限流速6m/s，給空冷器的安全運行帶來威脅。

（4）物流分配不均是造成空冷器腐蝕加劇的一大重要因素，雖然從表面上看，空冷器以及進出口管線處于較為均勻的狀態(tài)，但是在管線的彎頭以及直管段的設置中可能存在不合理的地方，此外，當空冷器發(fā)生泄漏而停用時，也會造成裝置的物料分配不夠均勻。

（5）操作不穩(wěn)定也是誘發(fā)空冷器腐蝕的因素，員工在進料時，沒有對進料中氮、硫的含量以及進料的數(shù)量進行控制，這樣會造成空冷器的相關運行參數(shù)發(fā)生劇烈變化。若是進料中的氮含量增加，又沒有增加注水量，則勢必會增加裝置中硫氫化氨的濃度，此外，空冷器的溫度也會影響到液相中水的含量，這些都會造成空冷器的腐蝕加劇。

（6）某些企業(yè)為了減少生產成本，會經(jīng)常性的關閉空冷器風機，這樣會造成空冷器的內部溫度分布不均勻，進而會造成物流分配不均勻，空冷器出現(xiàn)腐蝕的狀況。若是空冷器百葉窗開閉狀態(tài)不同，也會出現(xiàn)同樣的現(xiàn)象。

（7）空冷器進水水質較差同樣會造成空冷器的腐蝕，進水可以是除鹽水、也可以是處理達標的污水，但是現(xiàn)階段，絕大部分的空冷器進水水質不能達到進水標準的要求。

（8）空冷器中的氯離子是裝置出現(xiàn)腐蝕的又一原因，氯離子主要來自于原油、補充氫以及進水，不合理的進水方式會加劇因氯離子產生的腐蝕風險，位于空冷器前的換熱器，會因為氯化銨的結晶而造成堵塞和腐蝕，通過間斷注水不能有效的解決腐蝕問題。由此可見，通過合理改善注水方式，可以有效地防止或者減輕腐蝕狀況，但需要注意的是，當氯離子濃度過高時，其所產生的腐蝕機理較為復雜，需要進行進一步的探討。

2 加氫高壓空冷器防止腐蝕對策

（1）從整體上看，在原油質量不斷下降的背景下，原油中的硫和氮的含量顯著升高，造成空冷器在實際的運行過程中各項參數(shù)都要遠大于設計值，進而導致腐蝕狀況的加劇，因此應該對原油中的氮和硫含量加以控制，使腐蝕狀況得到抑制。

（2）空冷器的各項運行參數(shù)直接影響著空冷器的腐蝕程度，而在實際的操作中，對這些參數(shù)的控制是比較復雜的，尤其是對于硫、氮含量較高的原料，對于高壓空冷器的操作條件要求更為苛刻，這就要求企業(yè)在操作過程中更為小心謹慎，更為科學、合理、有序地進行生產管理。

（3）在原油質量不斷下降的同時，氯離子對換熱器及空冷器的腐蝕情況的影響越來越大，而且在存在其他不合理因素的前提下，腐蝕狀況會越發(fā)的加劇，所以一方面應該給予氯化銨造成的腐蝕問題足夠的重視；另一方面可以對空冷器的材質進行優(yōu)化，選擇Incoloy825合金，相較于碳鋼，其具有更為突出防止氯離子腐蝕的能力，但是當氯離子的濃度過高時，其防腐蝕能力有待進一步的提高。

（4）對空冷器的結構進行優(yōu)化，選擇更為科學合理的方式進行管道布置，這樣可以保證流體分配的均勻性，這也是目前效果比較好的方式，可以進行推廣，但是還需要對空冷器結構進一步的優(yōu)化，這樣才能夠保證腐蝕問題得到進一步的解決。

（5）對注水進行控制，特別是當空冷器的材質是碳鋼時，需要保證注水點有足夠的剩余水相，一般需要維持在25%以上，這樣可以有效的抑制因為氯化氫而造成的腐蝕，此外，還需要將鹽濃度稀釋到4%～8%，并且根據(jù)空冷器的運行狀態(tài)進行適時適度的調整，這樣才能夠保證空冷器安全、穩(wěn)定的運行。

結語

加氫高壓空冷器的腐蝕受諸多因素的影響，所以需要從設計、制造、運行等多方面多角度進行認真的分析和總結，《加氫高壓空冷器系統(tǒng)設計、材料、制造、操作和檢測指導》文件的出臺，明確地規(guī)定了對加氫高壓空冷器腐蝕控制的基本原則，相關企業(yè)應該根據(jù)該規(guī)范并結合企業(yè)的實際情況，提出有針對性的防腐措施，這樣才能夠使高壓空冷器的腐蝕問題得到妥善的解決。

參考文獻

[1]張偉東，孫濱.加氫裝置高壓空冷器的腐蝕與防護[J].石油化工腐蝕與防護，2015，32（1）：31-34.

[2]梁憲偉.1.8Mt/a蠟油加氫脫硫裝置高壓空冷器腐蝕分析和控制[J].煉油技術與工程，2009，39（11）：29-33.

[3]喬光譜，陳煒.加氫裝置反應系統(tǒng)的氨鹽腐蝕分析及風險管理[J].腐蝕與防護，2012，3（7）：618-622.