石化企業(yè)催化重整設(shè)備腐蝕原因分析及對(duì)策

李偉++夏露++于洋

河南洛陽 471012；3.中國(guó)石油化工股份有限公司洛陽分公司四聯(lián)合車間 河南洛陽 471012）

摘 要：該文結(jié)合石化企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，針對(duì)企業(yè)催化重整設(shè)備中的預(yù)分餾系統(tǒng)、預(yù)加氫系統(tǒng)、重整反應(yīng)系統(tǒng)、燃料氣系統(tǒng)等環(huán)節(jié)產(chǎn)生腐蝕的原因和主要部位進(jìn)行了分析，并針對(duì)這些原因和部位，提出了防腐蝕的相關(guān)措施。

關(guān)鍵詞：催化重整設(shè)備 有害物質(zhì) 防腐蝕

中圖分類號(hào)：TE98 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）05（c）-0062-02

近年來，石化企業(yè)為了提升成品油產(chǎn)量，采取了國(guó)內(nèi)供應(yīng)和國(guó)外進(jìn)口兩種方式獲取原油。不同來源的原油-對(duì)于設(shè)備的影響是有差異的。以進(jìn)口原油為例，雖然進(jìn)口原油酸值低，但是由于含硫量較高，很容易對(duì)設(shè)備造成腐蝕。

重整設(shè)備在運(yùn)行過程中，為提升生產(chǎn)效率和完成工藝流程，加入了各種助劑，比如消蠟劑、酸化劑以及降凝劑等，它們大多是氯代烯烴或氯代烷烴類物質(zhì)。這些氯化物具有不溶于水、熱穩(wěn)定性好的特性，很難通過電脫鹽的方法除去。大部分助劑將穩(wěn)定地存在于石腦油餾分中。催化重整流程以直餾石腦油作為原料，生產(chǎn)高辛烷值汽油調(diào)和組分以及相應(yīng)的化工原料（芳烴），同時(shí)產(chǎn)生氫氣。這些助劑在生產(chǎn)流程中會(huì)通過化學(xué)反應(yīng)以各種形式腐蝕設(shè)備，使設(shè)備性能降低甚至無法使用。重整設(shè)備的腐蝕將帶來安全隱患，也將明顯降低生產(chǎn)效益。因此，對(duì)設(shè)備腐蝕的原因進(jìn)行分析，提出有針對(duì)性的對(duì)策，是該文的主要研究目的。

1 催化重整設(shè)備腐蝕的原因分析

造成設(shè)備腐蝕的主要原因在于有害物質(zhì)及其化學(xué)反應(yīng)。此處將結(jié)合催化重整裝置的流程和結(jié)構(gòu)分析腐蝕的主要部位及其原因。

1.1 預(yù)分餾系統(tǒng)

硫?qū)υO(shè)備和管線的腐蝕幾乎是全過程的。在預(yù)分餾系統(tǒng)中，硫?qū)υO(shè)備腐蝕很明顯。裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間越長(zhǎng)，硫?qū)︻A(yù)分餾系統(tǒng)中的進(jìn)料換熱器和后冷器腐蝕就越嚴(yán)重，部分情況甚至?xí)虼嗽斐赏９ぁＴ诠P者所在的石化企業(yè)，就出現(xiàn)過水冷器內(nèi)漏、減料泵平衡管破裂等情況。

產(chǎn)生這種情況的主要原因是濕硫化氫的腐蝕。重整設(shè)備中原料含有硫化氫和水分，多數(shù)是以氣態(tài)形式進(jìn)入到預(yù)分餾塔，在塔頂回流系統(tǒng)中，形成濕硫化氫的腐蝕環(huán)境?？紤]到該系統(tǒng)的運(yùn)行溫度在100 ℃以下，屬于露點(diǎn)溫度范圍，對(duì)于回流系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕。在生產(chǎn)流程中，原料中所含的大部分硫化氫和水分會(huì)進(jìn)入塔頂，但也會(huì)有一定比例流出塔底。水分躲在低點(diǎn)沉積，因此塔底系統(tǒng)會(huì)受到硫化氫和水分的長(zhǎng)期腐蝕。

1.2 預(yù)加氫系統(tǒng)

預(yù)加氫系統(tǒng)在助劑的催化作用下，發(fā)生了復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)，包括脫硫反應(yīng)、脫氮反應(yīng)和脫金屬反應(yīng)等。這些反應(yīng)中會(huì)產(chǎn)生水、氯化氫和硫化氫等腐蝕物質(zhì)，這些腐蝕物質(zhì)含量遠(yuǎn)大于進(jìn)料中含有的腐蝕物數(shù)量?；瘜W(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的腐蝕物質(zhì)在預(yù)加氫系統(tǒng)中形成了作用力極強(qiáng)的混合腐蝕體系。

1.3 重整反應(yīng)系統(tǒng)

在重整反應(yīng)系統(tǒng)中，催化劑的酸性主要有氯提供，工藝流程對(duì)于氯含量的要求是控制在1.0%～1.1%范圍內(nèi)。重整裝置的工作機(jī)理是依據(jù)不同途徑來判斷催化劑中的氯含量，依據(jù)這一含量進(jìn)行相應(yīng)的注氯和加水等方法進(jìn)行調(diào)節(jié)。

催化劑中的氯含量應(yīng)當(dāng)維持在合理水平。當(dāng)氯含量處于較低水平時(shí)，會(huì)顯著降低催化劑的活性。而氯含量過高，又會(huì)加劇裂化反應(yīng)，導(dǎo)致液體收率降低，重整生成油品質(zhì)量下降，顏色發(fā)黃。在氯的作用下，加氫裂化反應(yīng)使環(huán)烷烴和烷烴發(fā)生斷料，導(dǎo)致芳烴產(chǎn)量的下降。工藝流程中的水和氯發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成的氯化氫對(duì)于設(shè)備也會(huì)造成嚴(yán)重腐蝕。

通過上述流程分析，可以看出，在重整反應(yīng)系統(tǒng)中，降低腐蝕的關(guān)鍵在于減少氯化氫的生成量，而降低氯化氫的途徑在于合理控制反應(yīng)過程中的氯和水分含量。

1.4 燃料氣系統(tǒng)

催化重整裝置中的燃料氣主要由兩部分組成，一是外來的瓦斯氣體，二是裝置內(nèi)塔頂氣體。經(jīng)過兩種氣體混合，其中含有的硫和氯將對(duì)設(shè)備造成腐蝕。重整裝置在生產(chǎn)運(yùn)行過程中，燃料氣系統(tǒng)的阻火器經(jīng)常發(fā)生堵塞，經(jīng)常需要進(jìn)行更換和工藝切換。將阻火器拉出后，發(fā)現(xiàn)阻火器附近管路上有大量的黑色和深綠色堆積物，阻火器的濾芯被硫化物和氯化物阻塞后無法正常發(fā)揮作用。這兩類物質(zhì)也對(duì)長(zhǎng)明燈燈嘴及軟管造成了堵塞和腐蝕。

含硫燃料氣進(jìn)入反應(yīng)加熱爐后，通過氧化反應(yīng)產(chǎn)生了二氧化硫和三氧化硫。干的三氧化硫?qū)τ谠O(shè)備的腐蝕可以忽略不計(jì)，但是在與蒸汽的混合并發(fā)生反應(yīng)形成硫酸蒸汽后，大幅度提高了煙氣露點(diǎn)，在裝置的露點(diǎn)位置發(fā)生降溫、凝結(jié)，進(jìn)而對(duì)設(shè)備造成腐蝕。

2 催化重整設(shè)備防腐蝕對(duì)策分析

基于上述對(duì)催化重整裝置易產(chǎn)生設(shè)備腐蝕的環(huán)節(jié)進(jìn)行分析后，可以采取相應(yīng)的措施，減少腐蝕物質(zhì)，并且改善裝置內(nèi)部產(chǎn)生腐蝕的環(huán)境，使設(shè)備能更長(zhǎng)久地使用。

2.1 預(yù)分餾系統(tǒng)

這一環(huán)節(jié)主要采取減少硫和氯元素的方法。在裝置運(yùn)行中，應(yīng)當(dāng)在源頭盡可能減少導(dǎo)致腐蝕物質(zhì)的含量，把原料油中的硫和氯進(jìn)可能地降低。當(dāng)然，是否需要專門除硫和除氯，也需要看油了的來源和特性。同時(shí)，對(duì)于水分的恰當(dāng)處理也很重要。預(yù)分餾塔頂回流罐進(jìn)行脫水處理能夠有效降低裝置腐蝕的可能性。對(duì)于回流罐進(jìn)行多頻次脫水處理，能夠盡可能地減少硫化氫和水分對(duì)設(shè)備的腐蝕，也對(duì)下游的生產(chǎn)環(huán)節(jié)起到一定的保護(hù)作用。

2.2 預(yù)加氫系統(tǒng)

這一環(huán)節(jié)可以采用氫氣一次通過流程，即系統(tǒng)所需的氫氣經(jīng)過壓縮機(jī)增壓后一次性通過預(yù)加氫系統(tǒng)，直接從預(yù)加氫液分離器送出，與循環(huán)使用氫氣的方式相比，一次性通過可以對(duì)原料油中的腐蝕物質(zhì)及預(yù)加氫系統(tǒng)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成的水分、氯化氫以及硫化氫等物質(zhì)帶離裝置，減少這些物質(zhì)對(duì)預(yù)加氫系統(tǒng)及后續(xù)工藝流程設(shè)備的腐蝕。

2.3 重整系統(tǒng)

這一設(shè)備能夠脫出大部分殘留于預(yù)處理系統(tǒng)中的硫元素，使重整反應(yīng)進(jìn)料硫含量低于0.5×10-4，使催化劑和設(shè)備盡可能不被硫元素破壞。為使反應(yīng)順利進(jìn)行，需要保證催化劑的酸性要求，這就要求對(duì)氯含量進(jìn)行合理控制。而含氯物對(duì)重整系統(tǒng)的腐蝕是該系統(tǒng)面臨的主要腐蝕。為控制氯含量，應(yīng)當(dāng)在反應(yīng)氣液分離器的氣相出口增加脫氯環(huán)節(jié)，實(shí)踐證明，氯含量的適當(dāng)降低，能夠避免設(shè)備遭受嚴(yán)重腐蝕，也能夠抑制氯元素和水分混合環(huán)境的生成。

2.4 燃料氣系統(tǒng)

裝置內(nèi)各加熱爐排煙溫度的調(diào)節(jié)，直接影響到熱爐空氣預(yù)熱器的防腐效果。對(duì)加熱爐配風(fēng)量的調(diào)節(jié)將排煙溫度控制在露點(diǎn)溫度以上，較高溫度能夠盡可能破壞水蒸氣形成液化環(huán)境，避免煙氣中二氧化硫和三氧化硫形成硫酸氣體，通過對(duì)水分和硫酸氣體的抑制，是防止設(shè)備腐蝕最有效的措施。

2.5 緩蝕劑和防腐蝕材料的使用

從預(yù)分餾塔、蒸發(fā)塔、脫戊烷塔的塔頂注入緩蝕劑，可以有效減輕塔頂系統(tǒng)腐蝕。注入緩蝕劑時(shí)，要根據(jù)工藝介質(zhì)中的硫、氯等腐蝕物的含量來適當(dāng)?shù)恼{(diào)整劑量。緩蝕劑對(duì)于降低腐蝕物質(zhì)的作用強(qiáng)度，縮短其作用時(shí)間，效果顯著。

根據(jù)重整設(shè)備的實(shí)際使用環(huán)境，在特定部位采用抗腐蝕材料也是非常必要的，具體材質(zhì)根據(jù)情況而定，正確的選用抗腐蝕材料，能夠使設(shè)備在復(fù)雜、易被腐蝕的環(huán)境中以更高的可靠性運(yùn)轉(zhuǎn)。在石化催化裝置中的應(yīng)用也證明了防腐蝕材料能夠明顯改善設(shè)備腐蝕狀況。

3 結(jié)語

為應(yīng)對(duì)催化重整設(shè)備在各環(huán)節(jié)可能的腐蝕，需要在生產(chǎn)工藝中持續(xù)優(yōu)化。這需要技術(shù)人員和現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員及時(shí)改進(jìn)流程、加強(qiáng)巡檢和記錄，以及進(jìn)行必要的專題討論。對(duì)于易發(fā)生腐蝕的部位，作業(yè)人員應(yīng)做好日常的監(jiān)測(cè)工作，如對(duì)工藝介質(zhì)定期采樣分析或?qū)υO(shè)備進(jìn)行定期測(cè)厚，時(shí)刻掌握設(shè)備的腐蝕情況。對(duì)日常腐蝕所表現(xiàn)出來的小細(xì)節(jié)，如介質(zhì)含雜質(zhì)多或設(shè)備發(fā)生堵塞等現(xiàn)象要足夠重視，認(rèn)真分析原因并將問題消滅在萌芽狀態(tài)。確保重整裝置的安全平穩(wěn)高效運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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