论加氢裂化装置的腐蚀分析和防腐措施

周小臻(中海石油宁波大榭石化有限公司，浙江 宁波 315000)

1 加氢裂化装置相关的腐蚀机理

1.1 反应系统产生腐蚀的机理

加氢裂化技术在应用时需要用到相关的装置设备，在装置中会发生一些反应，腐蚀大部分都在反应产物的热交换器和反应产物的空气冷却器上。通过分析发现，虽然通过他们的工艺物料有所不同，但是腐蚀机理都是大致一样的，因此在探究时通常将二者放在一起进行研讨。根据经验分析，虽然发生的腐蚀问题不是非常严重，但是我们可以看出管壁附着硫化氢铵或氯化铵晶体，这种晶体的来源是原料油中的氮、硫以及其它一些杂质，在高温的环境中，它们可以与氢产生反应得到产物硫化氢以及氨气、氯化氢，通过再深入的结合会得到硫化氢氨以及氯化氢。这两种物质在反应物中占据较大比重，一旦温度以及压强突破临界值，它们便会以晶体的形式沉淀并粘附在设备的壁面上，从而导致腐蚀现象的产生。加氢裂化工艺条件下，氯化铵在180～200 ℃时形成结晶，在150 ℃的温度时，硫氢化铵会形成结晶。另外加氢反应系统为高压临氢环境，在特定的状态下氢气对设备的损伤腐蚀不可忽视。根据氢与钢材在不同环境和形式下的相互作用来分类，常见类型有钢材脱碳、氢脆、氢鼓泡、氢剥离等。一般情况下，腐蚀部位主要集中在高温、高压、临氢系统的设备管线上。加氢裂化反应器内部表面奥氏体不锈钢堆焊层位置，就比较多见。

1.2 分馏系统的腐蚀机理

分馏系统的腐蚀问题主要会出现在塔顶以及塔底。塔顶之所以会出现腐蚀，与低温湿硫化氢有关，塔底的腐蚀则和高温硫脱不开联系。由于在分馏系统中，其顶部距离热源比较远，因此温度相对而言是比较低的，通常情况下不会在这一位置发生高温腐蚀问题，但是由于这一位置长时间都会接触到水和硫化氢，它们都会对设备的管壁造成不同程度的腐蚀，除此之外还会造成一定的应力腐蚀。这种腐蚀的程度与原料中的硫含量有着密切联系。随着原料中硫含量的不断增多，产生的硫化氢也会随之增多，这样也会加剧腐蚀程度。相比较于塔顶的腐蚀问题，塔底部的腐蚀问题更为特殊，在分馏系统中，其底部基本上是与硫或氢分离的，含量非常低，结合理论知识分析，塔底部应该是没有腐蚀的。但是从实际情况来看，就算塔底部的硫含量非常少，但是受高温湍流的环境影响，各种硫化物也会随之产生，进而也会造成严重的腐蚀问题出现。塔底部的这种腐蚀问题很难进行准确的预测，并且分析难度也比较高，由于特殊情况所造成的事故是非常严重的。

1.3 循环水系统自身的腐蚀机理

系统当中的循环水产生的主要腐蚀类型就是垢下腐蚀产生的位置，主要在系统当中的水冷管、管束热管以及板管这三个不同的位置，因为使用水自身就存在较多的腐蚀源，再加上系统之间的反应，很有可能存在大量的垢下腐蚀现象，所以循环水系统的腐蚀概率相对较高。通过对循环水系统当中的物质进行分析，可以发现氧化铁、氢氧化钠、钙盐和镁盐这4种不同的物质是腐蚀垢产生的内容。这些物质都是由循环水自身存在的杂质组成的。

2 加氢裂化装置设备腐蚀的原因

2.1 水腐蚀

与其他类型的金属设备相比加氢裂化装置设备需要接触的原材料相对较多，而且原材料之间也有可能发生一系列的化学反应，化学反应结束之后产生的物质会具备一定的腐蚀作用，而由水造成的腐蚀是常见的一种腐蚀因素，它的影响程度相对较高。设备运行过程需要完全处于含水的环境当中，所以整个设备的湿度比较大，硫氢化铵晶体无法产生沉积作用，而设备也非常容易结垢。通过对雨水以及自来水进行检测，可以发现他们都存在偏酸性的特点，而且这些水当中含有很多的氯离子、硫酸根离子等等，在设备当中发生反应之后，就会产生具有氧化性的腐蚀作用。

2.2 氧腐蚀

氧腐蚀是加氢裂化装置设备当中常见的一种腐蚀方式，会使得腐蚀的程度以及腐蚀的速度大幅度提高，因为氧气与装置当中的各种物质，例如氢气硫等等直接接触之后就会产生氧化反应，并产生硫化铁、氧化铁。就算在装置当中已经放入干燥剂或者防腐蚀剂，但是在氧的作用下也会逐渐失效，并形成含硫的腐蚀物质。

2.3 高温腐蚀

很多金属以及物质在常温的环境下，并不会受到氢气的影响和直接产生腐蚀的作用，当环境一旦进入到高温高压的状态时，空气当中的氧氢化物结构就会直接发生变化，此时设备当中的氧化铁就会形成，那么该物质在装置当中与其他的产品产生直接接触之后，设备的强度以及设备的精度都会受到影响[1]。

2.4 原料油含硫腐蚀

加氢裂化装置在运行的过程当中需要直接与原料油进行接触，加之原料油当中含有硫化物，如果工作人员不能够对硫化物进行严格的控制，那么设备的腐蚀增多会不断的加快。而且随着含硫物质的增加设备的运行效果会更慢。如果工作人员不能够对原料油当中的原油脱盐工作进行妥善的安排处理，那么二次原料油当中含有的金属物质也不能得到有效的清除。同时因为进行了多次的加工，所以原料油的防腐物质含量不断上升，设备的腐蚀和开裂现象发生的概率也比较大。

3 加氢裂化装置的防腐措施

3.1 通过适当注水防范腐蚀

注水防范腐蚀涉及到整个装置的反应系统。因为该系统的主要腐蚀机理是铵盐的晶体规模，所以工作人员只需要对晶体进行及时的清洁，并且防止晶体附着在设备上并有效控制。注水的方式可以将铵盐溶解在水中，并且流出设备。需要注意的是注水过程应该保持平稳的原则，能够对注水量进行计量和调节计量，保证注水点有10%～25%的液态水。

3.2 通过原料控制防止腐蚀

原料引发的腐蚀问题较为严重，从源头上来看，能够导致整个装置出现腐蚀的因素，大部分是由于原料中含有多种类型的杂质，所以要想控制设备的腐蚀现象，最有效的方法就是对原料进行杂质的清除，只有原料当中的腐蚀类杂质含量减少，才能够避免系统腐蚀性的增强。尽管就目前为止我们还没有一种技术将装置当中原料中的全部杂质进行清除，但是控制原料的方案能够有效的降低原料当中硫、氮、氯离子和铁离子等物质含量，将其控制在相关的质量范围之内，就可以保证装置的稳定性。

3.3 通过高质量焊接防范腐蚀

因为焊接的作用使得设备出现腐蚀开裂的现象概率相对较高，所以工作人员必须要保证设备焊接的质量，避免由于焊接的因素而引发一系列的生产安全问题。从焊接的准备到焊接工艺，甚至是焊后的热处理，都必须严格的控制工艺的进行，同时将焊接的各项参数与设备和材料的指标进行有效分析之后，选择合适的焊接方法。当然，强化腐蚀监测与检测，因为腐蚀的现象是不可避免的，所以只有加强腐蚀的监控以及检测才能够及时的解决复杂的问题，避免腐蚀程度的加深。工作人员需要在具体的工艺流程当中，对设备的腐蚀程度以及介质的腐蚀性参数进行定期的分析以及反应，并根据分析的结果，及时对产品生产的工艺操作进行调整。

3.4 选择合适防腐保护层

防腐保护层的作用可以对加氢裂化装置的表面以及内部起到保护作用，可有效地杜绝氧气或空气中的物质与装置发生直接的化学反应，同时也可以对腐蚀的程度进行严格的控制。一般情况下，系统内防腐保护采用化工注剂方式，在不同的部位注入相应的阻垢剂、缓蚀剂、缓蚀阻垢剂，起到溶解结垢物质和形成防腐保护膜的作用。外部防腐保护层的喷涂选择机油或者瓦瓷等非金属材料，当然，除了使用这些非金属材料之外，通过电镀的方法将防腐物质喷涂在设备的表面，也可以对设备起到防腐的作用。常见的喷涂材料主要有锌硒铬等。这类型的金属物质发生氧化作用之后，就会形成一层氧化薄膜，而氧化薄膜则能够有效的抵挡水和空气对装置产生的腐蚀作用[2]。

3.5 加强装置设备清洁

设备在经过一段时间的使用之后，会出现表皮退化的情况，一些表层也有可能附着各种各样的灰尘和产品原料进而产生腐蚀层或氧化皮。这些生产过程产生的物质附着在装置的表面，会使得装置的腐蚀程度进一步加大。这些物质本身就表现为阴极，如果不及时的清理，那么设备的腐蚀程度会越来越强。针对于这一情况，设备管理人员就需要定时定期进行设备的清洁工作。在进行实际清洁操作时，可以通过使用碱性溶液对设备存在的酸性物质进行中和，避免设备的腐蚀性加强。而一些高流系统的设备在使用之前则需要使用水对表面的复合硫化氢物质进行清洗，避免在使用期间出现自然性的伤害。每一个设备在使用结束之后都需要实施退油处理，否则设备的预警过程会遭受污染物的侵袭。

3.6 加强工艺参数控制

对于氢损伤类腐蚀要严格控制相关工艺参数，尤其是在装置紧急降温降压及停工降温降压过程中，一定要根据钢材性质和系统压力制定合理的控制方案，严格控制降温降压速度，保证有足够的氢释放时间。另外尽量避免“飞温”工况和紧急停工、异常降温等特殊情况的发生，减少氢损伤对设备的破坏。

4 结语

在进行产品生产的过程当中，设备需要直接接触生产期间所需要的各种原料，例如原料油，二次油等等，这些产品当中都含有非常多的重金属物质以及硫化物，经过高温高压氧化之后会生成具有腐蚀性的物质，因此加氢裂化装置设备内会时时刻刻发生不同的化学反应。一旦含有腐蚀性的氧化物质经过化学反应产生之后未能得到有效的清理或防护，那么整个设备的使用寿命会大大降低，产品的生产质量和生产过程的安全性都会受到严重的影响。