0.3Mt/a催化柴油加氫裝置腐蝕與防護

楊成恩

摘 要：現如今，我國是經濟發展的新時期，能源消耗不斷增加。能源劣質化導致原油中含有硫、含酸的成分不斷提升，從加重了腐蝕。本文主要對東方石化0.3Mt/a萬噸/年裂解柴油加氫裝置中腐蝕介質和加氫裝置的常見腐蝕進行了闡述，從而提出了防護策略。

關鍵詞：加氫裝置；腐蝕；防護措施

高壓熱交換器是柴油加氫裝置的關鍵設備之一，其管程介質為加氫反應后的柴油、氫氣以及反應生成的硫化氫、氨氣、水及氯化銨等。當高壓熱交換器操作溫度低于銨鹽結晶溫度時，管程介質析出銨鹽，銨鹽沉積在管束中，造成換熱效果變差，管程壓降異常增大，而且易產生垢下腐蝕，導致管束內漏，嚴重影響裝置的長周期安全運行。

1 背景

某石化分公司300萬噸/年渣油加氫裝置采用CLG公司的固定床渣油加氫脫硫工藝技術，洛陽石化工程公司負責基礎設計和詳細設計，中油一建施工，2008年8月開車成功。

2 關于裂紋性質和原因的討論

渣油加氫裝置1系列第四反應器（R-1804-1）上接口法蘭八角墊圈槽內裂紋，結合裂紋宏觀觀察和顯微分析，具有以下特征：①表面裂紋；②裂紋多源；③裂紋多分枝；④為脆性開裂；⑤裂紋間隙充滿附著物。根據裂紋相關特征，可以判斷1系列第四反應器（R-1804-1）上接口法蘭八角墊圈槽內裂紋為應力腐蝕裂紋。堆焊層材質為18-8型奧氏體不銹鋼，一般情況下，其在0.1%-1%NaOH溶液中，即可發生堿脆，尤以40%NaOH為最敏感，NaOH溶液濃度小于50%時，發生堿脆的最低溫度為120℃，高溫（300℃）NaOH溶液，不銹鋼SCC敏感性大，短時即可開裂，堿脆破裂一般為穿晶型，經敏化后為沿晶型。結合堆焊層附著物及密封膠能譜分析，可排除Cl-和S元素導致的應力腐蝕，結合裂紋屬穿晶型特征和密封膠水溶液中含有NaOH，由此可推斷1系列第四反應器（R-1804-1）上接口法蘭八角墊圈槽內裂紋為NaOH引發的應力腐蝕裂紋的可能性最大。

3 柴油加氫裝置高壓熱交換器泄漏情況

某石化煉油廠柴油加氫裝置自2014-10改造后至2016-10運行期間，高壓熱交換器E1101和E1103先后發生多次內漏，經檢查均為制造原因引起。高壓熱交換器E1102運行一直較為穩定，整個運行期內柴油加氫裝置高壓系統總壓降一直維持在1.0MPa設計范圍內，無明顯上升和變化趨勢。

4 防護措施

4.1 工藝腐蝕

在掃描電鏡（SEM）下對斷口進行微觀形貌檢查發現斷口表面存在著腐蝕產物，這些腐蝕產物在高倍下形態呈顆粒狀，結合較為緊密。利用腐蝕產物能譜（EDS）對清洗后斷口上的腐蝕產物作化學成分分析。元素能譜分析的結果表明，在未清洗的的斷口表面有C、O、Si、S、Cr、Mn、Fe、Ni元素存在，而在清洗后的斷口表面上除了有O、Na、Si、S、K、Ti、Cr、Mn、Fe、Ni元素存在，還檢測出Cl的存在，由此分析得出Cl參與了腐蝕。在 5.5～7.5MPa的壓力條件下，水的飽和蒸汽溫度 268.69～289.16℃，高壓換熱器部位注水點的溫度在140-230℃，兩處腐蝕部位都有游離水的存在。氯化銨結鹽溫度在160.6℃～207.8℃，銨鹽遇水后溶解形成腐蝕環境。氯化銨容易水解，使焊縫縫隙處的溶液pH值下降，溶液成酸性，溶解了一部分氧化膜，造成多余的金屬離子，為了平衡腐蝕坑內的電中性，外部的Cl-離子不斷向空內遷移，使孔內金屬又進一步水解。如此循環，奧氏體不銹鋼不斷的腐蝕，越來越快，且Cl-的原子很小見逢就鉆滲透力很強，并向孔的深度方向發展，直至形成穿孔。

4.2降低加氫裝置循環氫中硫化氫的設防值，并對氨的含量進行限制

加氫裝置循環氫的設防值的高低，關系著整個裝置的換熱器、新氫壓縮機等部位是否能造成銨鹽結晶。因此，適當降低循環氫系統的有害成分的設防值，可以減緩裝置銨鹽結晶腐蝕。

5 效果驗證

新高壓熱交換器E1102在2016-11～2017-05運行期間，管程介質出口溫度控制高于210℃，系統壓降穩定，循環氫壓縮機出入口壓差一直穩定在0.9MPa左右，換熱效果良好。2017-05該熱交換器檢修結果良好，管程出入口換熱管內干凈無垢物，換熱管內無結鹽，換熱管內壁無腐蝕痕跡。

6 結語

針對發生泄漏的某石化煉油廠柴油加氫裝置高壓熱交換器E1102，進行了設計、制造及運行工況分析，確定造成換熱管腐蝕開裂的主要原因為實際工況偏離設計工況。根據實際工況重新核算了銨鹽結晶溫度，對比了銨鹽結晶溫度與管程介質運行溫度，確認實際工況的偏離不足以造成氯化銨結晶析出。

參考文獻：

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