汽柴油加氢装置反应流出物系统的腐蚀与对策

张志庚

中海油东方石化有限责任公司 海南东方 572600

1 汽柴油加氢装置发展现状分析

伴随时代的进步，“新老更替”也是目前的发展趋势，柴油相较原油，有着同样功能的同时，其价格更为低廉，深受行业的推崇。而在技术水平的不断提高中，催化裂化技术逐步趋于成熟，在行业中是应用较为广泛的技术之一，在应用此技术时还不断地进行改进，中压加氢（MHUC）技术的特性能够更好地进行催化，是目前石油业技术发展的目标，也会是近十年发展的主要技术。

2 汽柴油加氢装置构造及流程

为了能够深入分析汽柴油加氢装置反应流出物系统的腐蚀与对策，解决腐蚀性因素汽柴油加氢装置的影响，减少腐蚀情况频发状况，现对汽柴油加氢装置进行全面分析，包括汽柴油加氢装置的建造形象、组成、构造、流程等，以保证对汽柴油加氢装置反应流出物的了解更透彻，方便为之后腐蚀性因素的分析。

2.1 分析反应流出物系统的组成

在加氢装置中反应流出物系统的组成大体由六个部分组成，第一部分为换热系统；第二部分为冷高压分离器；第三部分为空冷器；第四部分为循环氢压缩机；第五部分为反应器、第六部分为分馏塔。

2.2 分析其工作流程

最开始就是注入原料，原料会经过汽柴油加氢装置操作人员规范操作下进入汽柴油加氢装置当中，原料会与部分气体在加氢装置的反应器中发生基础的反应。待所有的反应完全反应后，原料会经由反应变成流出物会并在加氢装置的反应器中流出，然后开始换热步骤，主要是与原料油以及低分油进行换热。之后开始冷却步骤的进行，其进行部位在高压空冷器当中，待冷却完成后，将会在冷高压分离器的操作下，将其中的气体、液体以及水分进行分离，这时氢气会进入循环氢压缩机中，以保证氢气在汽柴油加氢装置中能够循环。经过第一次分离后，要确保其分离效果，高分油还要再进行第二次分离，其会再次进入低压分离器，将气体、液体等物质的二次分离，最终进入分馏塔中。在看似简单的步骤中其反应的步骤缺一不可，要全面依据其工作流程进行。

3 汽柴油加氢装置反应流出物系统的腐蚀因素分析

为更好地促进加氢装置技术水平提高，在其出现不足时就要对原因进行分析，以此来解决或降低反应流出物系统的腐蚀能力，保证加氢装置的生产效率和安全性，防止事故的发生。以下会细致分析汽柴油加氢装置反应流出物系统中的腐蚀性因素。

3.1 高温部分的腐蚀性分析

在汽柴油加氢装置中反应流出物系统含有高温部分，其高温部分具有的腐蚀因素是因为高温部分中的氢气、氨气、水蒸气等产生反应后具备腐蚀性。在多种类的气体中，受加氢装置中的高温效果影响，多种气体会发生热化学反应以及其他因素的反应，其腐蚀的形式也大多会呈均匀分布，即腐蚀表面较为均匀，极少有不均匀情况出现。由于汽柴油加氢机械设备中存在部分铁，当和硫酸氢接触后会产生一系列的热化学反应，其反应式为：Fe+H2S→FeS+H2。

大量的不良反应产生的情况最终都会导致高温性氢元素损伤，高温性氢元素损伤简称高温氢损伤，而高温性氢元素损伤主要是在高温条件下，由于氢、碳之间发生的基本化学反应导致的汽柴油加氢装置碳剥离现象。而碳剥离现象又分为表层脱碳和内层脱碳两个大体情况，但如果在氢、碳发生基本化学反应过程中导致的汽柴油加氢装置表层碳剥离现象，则并没有对汽柴油加氢装置产生重大负面影响，而仅降低了普通碳钢的硬度，并没有裂缝的产生，则可以继续正常使用。若在氢与碳反应过程中造成汽柴油加氢装置内部碳脱离现象，此现象就较为严重，在高温影响下，碳钢内部已经被渗入，在碳化合物作用下已经形成了甲烷气体，甲烷气体会从内部开始渗出，在碳钢表明会有明显裂缝，此现象危害程度极高，对人身安全和机械都具备摧毁性的危害，较大规模的内部碳剥离会造成汽柴油加氢装置操作人员及管理、监督人员的伤亡，企业经济也会受到较大规模的冲击。

3.2 低温部分的腐蚀性分析

低温部分相对高温部分恰恰相反，流出物进入空冷器之后，其温度会迅速下降，直至下降到50～55℃左右。这时的氯化铵会发生溶解现象，并迅速溶于水中，这时就具备了腐蚀的特性，对设备、管道等进行腐蚀，影响汽柴油的生产，其腐蚀特性一般呈现如高温部位腐蚀那样的具有均匀性的腐蚀，其腐蚀效果导致开裂、裂缝等不良现象出现。表明了硫化铁和硫化氢反应会形成六氨合压铁离子、氢气及硫化氢。

3.3 换热部分的腐蚀性分析

反应流出物在原理换热器中流出时，其温度会高达200℃，只有进入低分油换热器时，其温度才会下降，由于氯化铵沉淀所产生的沉淀物具有腐蚀性，所以在换热部位会有腐蚀现象发生，而氯化铵其本事并不与碳钢发生反应造成腐蚀，其只有在潮湿情况中才会产生腐蚀性，其腐蚀性具有快速、高效等特点。

在反应流出物离开低分油时，其温度一般在140～150℃之间，不能太低也不能太高，若温度过低或造成大量沉淀物，造成大面积均匀腐蚀，会造成设备的损坏，对效益、经济都会产生很大影响。

4 汽柴油加氢装置反应流出物系统防腐蚀解决对策

4.1 进行注水对反应流出物系统清洗

由于反应流出物中含有很多水解硫化氢和水溶氯化铵，要对其进行冲洗处理，冲洗时最好采用连续注水冲洗法，这样可以避免在间断冲洗时造成的水中氯离子产生大幅度波动引发其他因素的腐蚀。冲洗过程中要尽量全面，最好连同汽柴油加氢装置一起冲洗，确保水解腐蚀性因素全部流出汽柴油加氢装置，避免因氯化铵沉淀产生垢下腐蚀。此方法极大地增加汽柴油加氢装置的清洁度，并且能够延长汽柴油加氢装置的使用寿命，减少设备成本和维修成本，进而能够保证汽柴油加氢装置流出物系统的安全性，对人员和设备都是强有力的保障。

4.2 选用质量较好的原料

原材料的质量也是影响设备是否被腐蚀的主要原因，选用高质量的石油原理及优秀的汽柴油加氢装置能够在一定程度上提升设备的使用寿命，还能够使其产能增加。高效的生产能力能够促进经济效益的良好发展，因此要对原理进行筛选，提高原料的质量，减少腐蚀情况发生的频率，降低腐蚀因素的产生，其质量影响的效果也是经过科学统计后得出的结论，对整个汽柴油加氢装置，甚至分馏系统都是极为有利的。我国也出台多项规定，如《钢制化工容器材料选用规定》（HG 20581—1998）中的规定，硫化氢应力腐蚀环境的材料一般要使用抗氢致开裂的碳钢。原材料的质量不仅影响了汽柴油加氢装置，还引导市场的走向，高质量原理能够迅速占据石油市场，带给石油产业良好的经济效益。目前的材料中对汽柴油加氢装置构成较好的有Cr- Mo 钢以及奥氏不锈钢，其中Cr- Mo 钢具备几号的高温抗损性能，能够在高温条件下持续抗高温，保证刚度强度。而奥氏不锈钢具有极高的抗腐蚀性能，在换热部位能够充分发挥其抗腐蚀性能，保证设备的正常运转以及钢材不受腐蚀开裂，有效防止泄漏造成的危害。科技的进步使汽柴油加氢装置多项技术全面开展，其中包括了高压空冷器材质逐步由碳钢转向更适应其发展的材料，如（Incoloy825）等材料。经研究表明高压空冷器的腐蚀是与水溶液中硫氰化铵的含有率及流速有一定的关系，在选材时应按照一定原则进行选材，如反应流出物腐蚀系数为：Kp=｛H2S｝×｛NH3｝，其中｛H2S｝代表了硫化氢的摩尔百分数；｛NH3｝代表的是氨的摩尔版分数（见表1）。若Kp 值越大，则相应代表硫氰化铵的含有率越多，其腐蚀性也就越强，在选用在汽柴油加氢装置中的碳钢时，要尽量保证Kp 在0.5%左右，流速要尽量控制在4.60～6.09m/ s；若Kp 值大于0.5%时，且流速低于1.50～3.50m/ s 或者其流速高于7.62m/ s 时，要选用双相钢、Monel 和Incoloy800 等（见表2），且要按照全对称布置原则，防止偏流造成局部腐蚀。在原材料的选择上要贯彻可持续发展宗旨，坚持节能减排，以保护环境为核心，这样不仅能够减少汽柴油加氢装置在生产过程中的能耗，还能达到降本增效的效果。

表1 化学式解读表

表2 汽柴油加氢装置反应流出物摩尔反应式及碳钢选择

4.3 完善监管制度并严格进行监督、管理

监管和管理是保证生产顺利进行的主要应对手段，也是大部分行业都采用的有效手段，在汽柴油加氢装置反应流出物系统中也不例外。管理和监管是所有制度和体系中最具有约束性的存在，其能够保证汽柴油加氢装置操作人员的规范性、正确性、流畅性等，同时也是对汽柴油加氢装置、设备和汽柴油加氢装置操作人员最基本的约束。完善监管制度并严格按照其执行，能够有效防止因操作不当、操作失误、步骤不规范所引起的腐蚀情况。当然引起腐蚀现象不仅有汽柴油加氢装置操作人员操作不当，其他因素也有很多，在监管时还要注意其他方面的因素。如要时刻监管原材料的质量，包括采购、进出厂等，进出厂时，要有专人邀约相关检测部门进行质量把控以及原材料中所含有的硫、氮等元素的含有率，通过软件或其他方式，按照标准规范，精确、准确计算出汽柴油加氢装置反应流出物的腐蚀系数。在监管过程中还要对其流速进行控制，把控其流动速度，以确保其安全性。注水量是否符合规范要求，注水量也会影响冲洗的质量，在监管中要严格按照设计值进行掐算，特别要注意注水量与设计的数值之间的比例，不能够让其多于设计的数值。如果发现注水量超出设计的数值，将会导致汽柴油加氢装置反应流出物产生腐蚀等不良情况出现，其原因是高压分离器和低压分离器分离效果不理想，或未达到分离的标准，则会导致低分油水含量升高，造成轻微腐蚀或重大腐蚀情况，对企业、个人、设备等造成较为严重的后果。

5 结语

在汽柴油加氢装置反应流出物系统中，要不断深化分析其设计、生产、化学反应等一系列影响汽柴油加氢装置正常使用的情况，优化汽柴油加氢装置的抗腐蚀性，确保在诸多气体产生负面效应时，汽柴油加氢装置不受腐蚀性损害，并要积极寻找、发现新型气体的存在，使之替代汽柴油加氢装置中的气体。要在反应过程中尽量不产生或减少产生腐蚀性及其他负面效果，甚至可以产生对汽柴油加氢装置极为有利的反应，帮助汽柴油加氢装置能够延长使用时间，减少维修所消耗的经济支出，提高汽柴油加氢装置的功能和生产效率及生产质量。