加氢高压空冷器腐蚀原因及对策分析

孟志红

摘 要：在加氢高压空冷器运行过程中，往往会出现系统被腐蚀的状况。高压空冷器容易出现腐蚀不易控制、泄露风险较大、制造质量不过关等缺点，因为空冷系统的设计容量有限，在原料中硫和氮含量增加的状态下，注水量没有做出相应的调整，这是造成腐蚀状况的主要原因，此外空冷器流量过大、操作不当等也是空冷器腐蚀状况出现的重要原因，本文在此基础上提出了有针对性的措施对腐蚀状况进行控制。

关键词：加氢高压空冷器；腐蚀原因；对策

中图分类号：TE965 文献标志码：A

0 引言

随着原油开采量的扩大以及原油资源的枯竭，原油质量不断下降，原油中硫和氢处于较高的浓度，这在一定程度上增加腐蚀性，在加氢高压空冷器内，会形成具有强腐蚀性的硫化氢、氨、氯化铵以及硫氢化氨 ，在原油的炼制过程中，会影响到设备的安全运行、产品的质量保证以及环境保护等诸多问题，最终会影响到整个企业的稳定运营。所以应该给予加氢高压空冷器腐蚀问题足够的重视，并通过改良生产工艺以及各项运行参数来使这一问题得到妥善的解决。

1 加氢高压空冷器腐蚀特点及原因探讨

1.1 加氢高压空冷器腐蚀特点

原料中的硫和氮会在加氢反应器中产生硫化氢和氨，同时也会伴有氯化氢的生成，在后续的冷却过程中还会产生氯化铵以及硫氢化氨的结晶，氯化铵的结晶温度在176℃～204℃，结晶过程从换热器开始，而硫氢化氨的结晶温度在26℃～65℃，起结晶过程发生在空冷器内，这样就会造成高压空冷器换热管的堵塞，虽然冲洗过程可以在一定程度减轻堵塞的程度，但是这一过程却形成了硫氢化氨的溶液，该溶液具有较强的腐蚀性。此外，氯化铵具有较强的吸水性，在吸收水分之后会形成垢下腐蚀。加氢高压空冷器的腐蚀特点主要表现在以下几个方面：

（1）腐蚀难以控制，相关的研究资料显示，其腐蚀过程主要是硫氢化氨注水溶解后形成的，同时因为氯离子以及注水水质水量的影响，往往会造成腐蚀状况更加复杂。在进行注水前，氯化铵吸水而容易形成垢下腐蚀，在注水后，因为不同空冷器和换热器的构造和材质不尽相同，会存在程度不同的局部腐蚀和泄露的状况。

（2）腐蚀广泛存在，在加氢装置中，在反应产物不断降温的过程中，势必会造成高压空冷器处于会产生结晶的温度区间，而现阶段所使用的空冷器，其材质大部分为塑钢，这样就不可避免地会发生腐蚀状况，而且腐蚀程度与温度有很大的联系，与压力关系不密切。

（3）空冷器存在泄露风险，因为高压空冷器长期处于高压状态，并且介质中含有大量的易燃物质，一旦发生泄露将后产生严重的后果。

（4）很难保证空冷器质量，現阶段空冷器的丝堵结构使空冷器存在安全隐患，这就需要进行空冷器焊后的无损检验，这方面只能依靠空冷器制造厂的工艺以及质管员的责任心来保证了。

1.2 加氢高压空冷器腐蚀原因探究

（1）加氢装置设计处理量以及设计原料的硫和氮含量低，当下，在炼油企业不断扩大规模以及原油质量变化的背景下，原油的含硫量显著的增强，而相应的高压空冷器却没有进行相关的改造，这就造成了空冷器各项运行参数都远远的高于设计值，导致腐蚀状况的加剧。

（2）进料中的氮含量在不断地提高，因为原设计的限制，无法提升装置的注水量，这就会在很大程度上提高硫氢化氨的浓度，对装置进行模拟运算，可以发现硫氢化氨的浓度超出标准值的10%。

（3）因为原料的变化，需要对空冷器进行改造，而改造后装置内的流速过高，这也在一定程度上加剧了腐蚀泄露状况。大部分的空冷器设计流速在5.5m/s左右，尽管在改造过程中，已经充分考虑到对流速进行限制，但是在实际的运行中，真实流速往往会超过上限流速6m/s，给空冷器的安全运行带来威胁。

（4）物流分配不均是造成空冷器腐蚀加剧的一大重要因素，虽然从表面上看，空冷器以及进出口管线处于较为均匀的状态，但是在管线的弯头以及直管段的设置中可能存在不合理的地方，此外，当空冷器发生泄漏而停用时，也会造成装置的物料分配不够均匀。

（5）操作不稳定也是诱发空冷器腐蚀的因素，员工在进料时，没有对进料中氮、硫的含量以及进料的数量进行控制，这样会造成空冷器的相关运行参数发生剧烈变化。若是进料中的氮含量增加，又没有增加注水量，则势必会增加装置中硫氢化氨的浓度，此外，空冷器的温度也会影响到液相中水的含量，这些都会造成空冷器的腐蚀加剧。

（6）某些企业为了减少生产成本，会经常性的关闭空冷器风机，这样会造成空冷器的内部温度分布不均匀，进而会造成物流分配不均匀，空冷器出现腐蚀的状况。若是空冷器百叶窗开闭状态不同，也会出现同样的现象。

（7）空冷器进水水质较差同样会造成空冷器的腐蚀，进水可以是除盐水、也可以是处理达标的污水，但是现阶段，绝大部分的空冷器进水水质不能达到进水标准的要求。

（8）空冷器中的氯离子是装置出现腐蚀的又一原因，氯离子主要来自于原油、补充氢以及进水，不合理的进水方式会加剧因氯离子产生的腐蚀风险，位于空冷器前的换热器，会因为氯化铵的结晶而造成堵塞和腐蚀，通过间断注水不能有效的解决腐蚀问题。由此可见，通过合理改善注水方式，可以有效地防止或者减轻腐蚀状况，但需要注意的是，当氯离子浓度过高时，其所产生的腐蚀机理较为复杂，需要进行进一步的探讨。

2 加氢高压空冷器防止腐蚀对策

（1）从整体上看，在原油质量不断下降的背景下，原油中的硫和氮的含量显著升高，造成空冷器在实际的运行过程中各项参数都要远大于设计值，进而导致腐蚀状况的加剧，因此应该对原油中的氮和硫含量加以控制，使腐蚀状况得到抑制。

（2）空冷器的各项运行参数直接影响着空冷器的腐蚀程度，而在实际的操作中，对这些参数的控制是比较复杂的，尤其是对于硫、氮含量较高的原料，对于高压空冷器的操作条件要求更为苛刻，这就要求企业在操作过程中更为小心谨慎，更为科学、合理、有序地进行生产管理。

（3）在原油质量不断下降的同时，氯离子对换热器及空冷器的腐蚀情况的影响越来越大，而且在存在其他不合理因素的前提下，腐蚀状况会越发的加剧，所以一方面应该给予氯化铵造成的腐蚀问题足够的重视；另一方面可以对空冷器的材质进行优化，选择Incoloy825合金，相较于碳钢，其具有更为突出防止氯离子腐蚀的能力，但是当氯离子的浓度过高时，其防腐蚀能力有待进一步的提高。

（4）对空冷器的结构进行优化，选择更为科学合理的方式进行管道布置，这样可以保证流体分配的均匀性，这也是目前效果比较好的方式，可以进行推广，但是还需要对空冷器结构进一步的优化，这样才能够保证腐蚀问题得到进一步的解决。

（5）对注水进行控制，特别是当空冷器的材质是碳钢时，需要保证注水点有足够的剩余水相，一般需要维持在25%以上，这样可以有效的抑制因为氯化氢而造成的腐蚀，此外，还需要将盐浓度稀释到4%～8%，并且根据空冷器的运行状态进行适时适度的调整，这样才能够保证空冷器安全、稳定的运行。

结语

加氢高压空冷器的腐蚀受诸多因素的影响，所以需要从设计、制造、运行等多方面多角度进行认真的分析和总结，《加氢高压空冷器系统设计、材料、制造、操作和检测指导》文件的出台，明确地规定了对加氢高压空冷器腐蚀控制的基本原则，相关企业应该根据该规范并结合企业的实际情况，提出有针对性的防腐措施，这样才能够使高压空冷器的腐蚀问题得到妥善的解决。

参考文献

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