重整裝置預處理系統腐蝕原因分析及對策

楊建剛

摘 要：分析了玉門煉化總廠重整裝置預處理系統發生腐蝕的原因，通過對裝置的腐蝕狀況、腐蝕機理的分析，總結出相應的防護措施。

關鍵詞：重整裝置;預處理;腐蝕

玉門油田煉化總廠重整裝置于1997年建成投產，現有生產能力45萬t/a。裝置主要由預處理部分與重整部分組成，裝置原料主要是常壓直餾石腦油和柴油改質粗汽油，生產高辛烷值汽油、拔頭油、液態烴和氫氣。重整裝置腐蝕問題一直是國內外煉油企業關注的焦點，也是裝置能否長周期運行的重中之重。雖然預處理系統設有脫氯設施，但是由于原料氯含量增加，催化劑活性下降，導致反應生成物中氯含量越來越高，造成系統結鹽和設備腐蝕。

1 預處理系統腐蝕狀況

2016年重整裝置檢修時對預分餾塔附屬設備進行腐蝕檢查，發現預分餾部分存在嚴重腐蝕問題，如E-108預分餾塔塔頂后冷器嚴重坑蝕缺陷，D-101分餾塔頂回流罐罐體內中上部有多處鼓包分層。2018年2月裝置運行過程中發現預加氫產物后冷器E-104/1.2管束腐蝕泄露，裝置緊急停工搶修。這些由腐蝕帶來的設備堵塞、冷卻器管束泄漏問題，降低了設備的工作效率，增加了設備的能耗，成為影響著裝置的安全平穩長周期運行的隱患。

2 預處理系統腐蝕形成機理

2.1 NH4Cl沉積及垢下腐蝕

催化重整原料加氫反應生成的NH3和HCl發生反應，生成的NH4Cl低于250℃可以變成固體，NH4Cl沉積在金屬表面，NH4Cl吸水性強，從而在NH4Cl垢層之下與金屬接觸處形成一個溶解層，發生水解反應，鹽酸破壞FeS膜，使金屬表面暴露出來，新的表面繼續與鹽酸反應發生腐蝕，兩者形成耦合，互相促進，加劇腐蝕，這種腐蝕體系的腐蝕速度要比單純的HCI或H2S腐蝕要強烈的多，最終導致設備局部穿孔報廢。

2.2 濕H2S腐蝕

在回流冷卻過程中，隨著溫度的進一步降低，凝結水增加，凝結水溶液被稀釋，pH值上升，腐蝕應有所緩和。但是在這一過程中，由于H2S的溶解度迅速增加，形成更多的FeS膜，FeS十分疏松，而水溶液中HS-使陽極溶解得到催化，并促進原子態氫的聚積，陰極析氫，一部分原子態氫通過吸附擴散進入金屬，在金屬內表面的缺陷處聚積。陰極析氫擴散電流密度與攪拌或沖刷作用關系很大，而隨著pH值降低，溫度升高克服反應活化能，腐蝕速度會更快，腐蝕形態表現為局部腐蝕，部分為應力腐蝕開裂。

2.3 HCl+H2S+NH3+H20腐蝕

在酸性環境下，其對碳鋼設備形成極強的腐蝕，裝置的腐蝕是多種作用機理造成的，但基本上是原中原有的有機硫、N和Cl等化合物，在預加氫這種特定條件下形成很強的電化學腐蝕環境，造成設備的嚴重腐蝕損壞。

3 預處理系統腐蝕原因分析

3.1 重整催化劑持氯能力下降

由于重整裝置自上次檢修后已經運行3年，進入生產末期，催化劑的活性、比表面積、持氯能力均有下降，為了保證重整反應系統的水氯平衡以及生產對辛烷值汽油的需求，需要注入更多的氯。催化劑由于活性下降，比表面積減少，只能吸附少量的氯，大量的氯無法被催化劑吸附，就被帶入到氫氣中，循環氫氣通過增壓機進入預加氫系統，導致預加氫系統氯含量的升高，進而加劇預加氫系統腐蝕。

3.2 脫氯總體能力較低

2016年7月更換新的脫氯劑后，按照技術協議規定脫氯劑JX-5A氯容為≥35%，使用期限為3年，實際運行過程中由于原料、氫氣氯含量等原因使脫氯罐的氯容達不到3年運行周期，而脫氯是不可逆過程，當氯容達到飽和時就喪失了脫氯能力。目前裝置只有一具高溫脫氯罐，運行時無法更換脫氯劑，當脫氯罐吸附飽和后，原料中的氯被加氫成氯化氫，最終造成設備腐蝕。

3.3 原料中氯含量的影響

原油開采過程中大部分使用含氯添加劑來提高采出率，而這些氯化物一般存在于130℃以下的餾分中，氯極易帶入到輕組分中去，而且很難脫除，由于重整進料大部分是常減壓的直餾石腦油，很容易把氯帶入到進料中，給重整預加氫系統帶來了較嚴重的腐蝕問題。

4 預處理系統腐蝕預防措施及建議

4.1 加強易腐蝕部位監控

對預分餾塔頂循環冷卻系統、預加氫產物冷卻系統、蒸發塔頂循環冷卻系統進行在線探針和測厚等腐蝕監測措施;掌握裝置關鍵部位腐蝕動態狀況，提高設備維護的主動性、有效性，避免過多非計劃性停工現象，將腐蝕降到最低。

4.2 加強脫氯工藝管理

定期對脫氯罐取樣分析，確保脫氯效果，避免因脫氯效果下降導致后續物料中氯離子高引起換熱器、空冷結鹽，造成腐蝕加劇。此外車間建議新增一具高溫脫氯罐，避免因脫氯劑活性下降造成的裝置停工，提高操作靈活性。

4.3 控制重整催化劑水氯平衡

嚴格控制重整注氯量，找到一個最佳注氯量，既可以滿足催化劑的水氯平衡，又不會對后續系統帶入過多的氯。除此之外，車間調整流程，氫氣進脫氯罐脫氯后再由K-202改進預加氫系統，降低氫氣中氯化氫含量，減緩預加氫系統腐蝕。

5 結論

重整加氫裝置加強原料氯含量和預加氫高溫脫氯劑的監控，及時更換脫氯劑;優化工藝流程，加強工藝防腐監控和管理力度;嚴格重整系統氯加注量，降低氫氣中氯化氫含量;目前裝置安全平穩運行，未出現因腐蝕泄露造成的裝置停工。