重整装置预处理系统腐蚀原因分析及对策

杨建刚

摘 要：分析了玉门炼化总厂重整装置预处理系统发生腐蚀的原因，通过对装置的腐蚀状况、腐蚀机理的分析，总结出相应的防护措施。

关键词：重整装置;预处理;腐蚀

玉门油田炼化总厂重整装置于1997年建成投产，现有生产能力45万t/a。装置主要由预处理部分与重整部分组成，装置原料主要是常压直馏石脑油和柴油改质粗汽油，生产高辛烷值汽油、拔头油、液态烃和氢气。重整装置腐蚀问题一直是国内外炼油企业关注的焦点，也是装置能否长周期运行的重中之重。虽然预处理系统设有脱氯设施，但是由于原料氯含量增加，催化剂活性下降，导致反应生成物中氯含量越来越高，造成系统结盐和设备腐蚀。

1 预处理系统腐蚀状况

2016年重整装置检修时对预分馏塔附属设备进行腐蚀检查，发现预分馏部分存在严重腐蚀问题，如E-108预分馏塔塔顶后冷器严重坑蚀缺陷，D-101分馏塔顶回流罐罐体内中上部有多处鼓包分层。2018年2月装置运行过程中发现预加氢产物后冷器E-104/1.2管束腐蚀泄露，装置紧急停工抢修。这些由腐蚀带来的设备堵塞、冷却器管束泄漏问题，降低了设备的工作效率，增加了设备的能耗，成为影响着装置的安全平稳长周期运行的隐患。

2 预处理系统腐蚀形成机理

2.1 NH4Cl沉积及垢下腐蚀

催化重整原料加氢反应生成的NH3和HCl发生反应，生成的NH4Cl低于250℃可以变成固体，NH4Cl沉积在金属表面，NH4Cl吸水性强，从而在NH4Cl垢层之下与金属接触处形成一个溶解层，发生水解反应，盐酸破坏FeS膜，使金属表面暴露出来，新的表面继续与盐酸反应发生腐蚀，两者形成耦合，互相促进，加剧腐蚀，这种腐蚀体系的腐蚀速度要比单纯的HCI或H2S腐蚀要强烈的多，最终导致设备局部穿孔报废。

2.2 湿H2S腐蚀

在回流冷却过程中，随着温度的进一步降低，凝结水增加，凝结水溶液被稀释，pH值上升，腐蚀应有所缓和。但是在这一过程中，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-使阳极溶解得到催化，并促进原子态氢的聚积，阴极析氢，一部分原子态氢通过吸附扩散进入金属，在金属内表面的缺陷处聚积。阴极析氢扩散电流密度与搅拌或冲刷作用关系很大，而随着pH值降低，温度升高克服反应活化能，腐蚀速度会更快，腐蚀形态表现为局部腐蚀，部分为应力腐蚀开裂。

2.3 HCl+H2S+NH3+H20腐蚀

在酸性环境下，其对碳钢设备形成极强的腐蚀，装置的腐蚀是多种作用机理造成的，但基本上是原中原有的有机硫、N和Cl等化合物，在预加氢这种特定条件下形成很强的电化学腐蚀环境，造成设备的严重腐蚀损坏。

3 预处理系统腐蚀原因分析

3.1 重整催化剂持氯能力下降

由于重整装置自上次检修后已经运行3年，进入生产末期，催化剂的活性、比表面积、持氯能力均有下降，为了保证重整反应系统的水氯平衡以及生产对辛烷值汽油的需求，需要注入更多的氯。催化剂由于活性下降，比表面积减少，只能吸附少量的氯，大量的氯无法被催化剂吸附，就被带入到氢气中，循环氢气通过增压机进入预加氢系统，导致预加氢系统氯含量的升高，进而加剧预加氢系统腐蚀。

3.2 脱氯总体能力较低

2016年7月更换新的脱氯剂后，按照技术协议规定脱氯剂JX-5A氯容为≥35%，使用期限为3年，实际运行过程中由于原料、氢气氯含量等原因使脫氯罐的氯容达不到3年运行周期，而脱氯是不可逆过程，当氯容达到饱和时就丧失了脱氯能力。目前装置只有一具高温脱氯罐，运行时无法更换脱氯剂，当脱氯罐吸附饱和后，原料中的氯被加氢成氯化氢，最终造成设备腐蚀。

3.3 原料中氯含量的影响

原油开采过程中大部分使用含氯添加剂来提高采出率，而这些氯化物一般存在于130℃以下的馏分中，氯极易带入到轻组分中去，而且很难脱除，由于重整进料大部分是常减压的直馏石脑油，很容易把氯带入到进料中，给重整预加氢系统带来了较严重的腐蚀问题。

4 预处理系统腐蚀预防措施及建议

4.1 加强易腐蚀部位监控

对预分馏塔顶循环冷却系统、预加氢产物冷却系统、蒸发塔顶循环冷却系统进行在线探针和测厚等腐蚀监测措施;掌握装置关键部位腐蚀动态状况，提高设备维护的主动性、有效性，避免过多非计划性停工现象，将腐蚀降到最低。

4.2 加强脱氯工艺管理

定期对脱氯罐取样分析，确保脱氯效果，避免因脱氯效果下降导致后续物料中氯离子高引起换热器、空冷结盐，造成腐蚀加剧。此外车间建议新增一具高温脱氯罐，避免因脱氯剂活性下降造成的装置停工，提高操作灵活性。

4.3 控制重整催化剂水氯平衡

严格控制重整注氯量，找到一个最佳注氯量，既可以满足催化剂的水氯平衡，又不会对后续系统带入过多的氯。除此之外，车间调整流程，氢气进脱氯罐脱氯后再由K-202改进预加氢系统，降低氢气中氯化氢含量，减缓预加氢系统腐蚀。

5 结论

重整加氢装置加强原料氯含量和预加氢高温脱氯剂的监控，及时更换脱氯剂;优化工艺流程，加强工艺防腐监控和管理力度;严格重整系统氯加注量，降低氢气中氯化氢含量;目前装置安全平稳运行，未出现因腐蚀泄露造成的装置停工。