蜡油加氢装置的腐蚀调查与分析

傅 蔷

（中国石油独山子石化分公司，新疆 独山子 833699）

0 引言

200万吨/年加氢裂化装置以减压蜡油、焦化蜡油为原料，采用单段一次通过流程，最大限度生产BMCI<10的尾油（作乙烯原料）和硫含量<50ppm，十六烷值＞55的优质柴油，同时副产轻烃气体、液态烃和石脑油。

近年来，伴随原油的劣质化、设备的老化，蜡油加氢装置的腐蚀问题日益突出，严重影响了石化装置的安全长周期运行[1]。例如：高温临氢部位发生表面脱碳和氢腐蚀、奥氏体不锈钢设备在停工期间的连多硫酸应力腐蚀开裂、低温部位冷换设备的NH4Cl及NH4HS腐蚀。基于上述原因，2019年对蜡油加氢装置17台设备、79条管线采用目视、锤击、测厚、垢样分析等方法进行了腐蚀调查，对调查结果进行了汇总和分析，并以此提出了相关防腐措施，为蜡油加氢装置的腐蚀和防腐工作提供参考依据。

1 腐蚀调查方法及发现问题

1.1 腐蚀调查方法

装置停工检修期间常用腐蚀检查方法如表1所示。

表1 停工检修常用腐蚀检查方法

1.2 主要发现问题

通过对17台设备、79条管线进行腐蚀调查，发现如下问题，如表2所示。

表2 腐蚀检查发现问题汇总表

2 腐蚀原因分析

统计了2018年至2019年停工检修前蜡油加氢裂化装置混合原料油所含腐蚀性介质情况（如图1、图2所示）。结合SH/T 3096—2012《高硫原油加工装置设备和管道设计选材导则》，属低硫高酸原油。当酸值高于0.5mgKOH/g时，就会引起高温部位的酸腐蚀。

图1 蜡油加氢装置硫含量

图2 蜡油加氢装置酸值

2.1 反应系统腐蚀检查情况

2.1.1 腐蚀机理

在反应部分，由于原料中含有一定量的硫、氮、氧、氯等化合物，在加氢过程中会与氢反应生成H2S、NH3、H2O、HCl等，在一定条件下会产生氯化铵垢下腐蚀。尤其是近年来油田为了提高原油采收率而使用含有有机氯的注剂，造成原油中有机氯含量增加，而有机氯在电脱盐过程中无法脱除，这部分氯被带到下游装置的原料中，在高温下分解或与氢反应生成HCl，造成腐蚀加剧。

2.1.2 发现腐蚀问题及原因分析

此次腐蚀调查，反应部分主要检查了热高压分离器V-102、热低压分离器V-103、冷高压分离器V-104、冷低压分离器V-105、反应流出物/热原料油换热器E-102、热循环氢换热器E-101设备及部分管线。E101热循环氢换热器部分管口焊缝出现豁口，管束有两处变形，主要原因是管内表面氢损伤所导致（如图3、图4所示）。热低分气空冷器E109至V109管线存在硫化氢腐蚀与冲刷腐蚀,弯头外弯下部测厚数值为4.1～4.4mm，原设计壁厚7.0mm，与设计厚度相比较，偏差率达到-42%（如图5所示）。V104界位切液线放空阀短接由于铵盐垢下腐蚀和酸性水腐蚀，存在明显腐蚀减薄。设计壁厚5.5mm，实测最薄处壁厚3.95mm，减薄29%（如图6所示）。

图3 E-101管口焊缝

图4 E-101管束变形

图5 弯头外弯下部示意图

图6 V104界位切液线放空阀短接最薄处

V-102、V-103、V-104、V-105等反应部分设备，均未发现明显腐蚀，一方面是因为这些设备选材合理，另一方面和反应产物进入空冷器前注入除盐水，有效减轻了铵盐腐蚀。

2.2 分馏系统腐蚀检查情况

2.2.1 腐蚀机理

蜡油加氢装置的分馏部分按照温度不同，可能发生低温部位的腐蚀（如塔顶系统）和高温部位（如塔底系统）的腐蚀。

低温部位（一般指不大于 150℃）的腐蚀主要是硫化物在加工过程中分解而产生的，当环境含水时，成为H2S—H2O型腐蚀。其腐蚀机理如下：H2S为弱酸，在水中发生电离：

在H2S-H2O溶液中H+、HS-、S2-和H2S分子，对金属产生氢去极化腐蚀，其反应式为：

高温部位的腐蚀主要是指温度高于240℃时，随着温度的提高，高温硫的腐蚀逐渐加大。到400℃左右，H2S开始分解，产生单质硫，腐蚀达到最高值。

高温硫化氢的腐蚀机理为化学腐蚀，化学反应式子为：

在温度为400℃左右，发生如下反应：

2.2.2 发现腐蚀问题及原因分析

此次腐蚀调查，分馏部分主要检查了主汽提塔C-201、干气脱硫塔C-205、主汽提塔顶后冷器E-202等设备，发现 CC-201塔底封头复合板衬里分散存在着局部密集坑蚀1～1.5mm（如图7、图8所示）。判断原因为当温度超过260℃时，低分油中含有溶解的H2S和活性硫化物对设备造成高温硫腐蚀，导致塔底封头腐蚀。

图7 C-201塔底封头

图8 C-201塔底封头

3 结语

（1）总体而言，蜡油加氢装置腐蚀状况良好，设备选材较为合理，原料性质总体与设计一致，材质等级基本能够满足现在生产条件下的需要。在腐蚀调查的 17台设备、79条管线中，仅4处部位发现了明显的腐蚀；

（2）蜡油加氢装置的腐蚀防护要从原料、装置选材、工艺防腐蚀三个方面予以重点关注，第一，和上游装置合作，对原料中的腐蚀介质进行监测和控制；第二，对不符合选材导则或者实践证明材质不当的设备进行材质升级；第三，做好工艺防腐，如注水、注氨和注缓蚀剂，并对工艺防腐蚀的效果进行评价，并根据评价结果及时调整工艺防腐蚀的详细方案；

（3）加强腐蚀监测。对于重点腐蚀的设备和管线要重点监测，尤其对腐蚀状态进行实时监测。可通过定点测厚方式，进行采样分析，掌握腐蚀的动态状况以及装置关键部位，提高设备维护的主动性、有效性。提高检修主动性与设备维护水平，避免过多非计划性停工现象，将腐蚀降到最低。