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基于加氢裂化装置的腐蚀分析和防腐对策

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  摘 要:加氢裂化技术已经成为炼油工业的支柱技术,发挥着其他炼油技术替代不了的作用。由于该加工过程处在高温高压、临氢的环境,并且石油里存在一定的硫、氮、金属等杂质,因此加氢裂化装置经常会出现腐蚀问题。这样的腐蚀不但会使得设备自身的使用寿命受到影响,同时也会危及到生产安全。基于此,本文主要针对加氢裂化装置里经常出现几种腐蚀现象以及腐蚀原因,并依此指出相对的防腐措施,希望可以对于加氢裂化工艺的优化以及工艺安全提供帮助。
  关键词:加氢裂化装置;腐蚀分析;防腐对策
  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
  在加氢裂化装置的反应部分中,腐蚀主要集中在反应产物的热交换器和反应产物的空气冷却器上,虽然通过他们的工艺物料不同,但腐蚀机理基本相同,所以两者一并在此讨论。从经验来看,虽然可能没有出现明显和严重的腐蚀现象,但一般会发现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、硫以及氯与其他杂质,它们在高温下与加入的氢反应形成硫化氢和氨气,以及氯化氢,并进一步结合形成硫化氢铵和氯化氢。这两种物质在反应产物中大量存在,只要温度和压降超过临界值,它们就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。通常情况下,硫氢化铵的结晶温度为120℃,氯化铵为220℃,结晶的临界压力根据工艺和具体组分而变化。
  1.2 分馏系统的腐蚀机理
  分馏系统的腐蚀主要集中在塔顶和塔底。塔顶腐蚀的主要来源是低温湿硫化氢,塔底腐蚀的主要来源是高温硫。分馏系统的顶部远离热源,所以温度低,基本没有高温腐蚀现象,但这部分长期有水和硫化氢通过,两者的腐蚀会均匀减薄设备壁厚,并造成一定的应力腐蚀。这种腐蚀的程度高度依赖于原料的硫含量。硫含量越高,形成的硫化氢越多,腐蚀程度越高。塔底部的腐蚀更加特殊,因为分馏系统的底部基本上与硫或氢分离,含量极低。从理论上讲,应该没有明显的腐蚀现象。然而,事实证明,即使极少量的硫在塔底部的高温湍流的特殊环境中也会产生各种硫化物,导致复合材料严重腐蚀。这种腐蚀难以预测同时也无法分析,特殊情况造成的事故极为严重。
  1.3 循环水系统自身的腐蚀机理
  循环水系统产生的主要腐蚀类型为垢下腐蚀,其产生腐蚀位置主要是汇集到了管板和水冷器管束以及换热管这三个位置,可是其自身的腐蚀源和反应系统之间存在的垢下腐蚀存在一定的差异。循环水系统里产生的腐蚀垢质其核心为氧化铁和氢氧化钠,以及钙盐与镁盐这四种,这些物质都是源自于循环水自身存在的杂质。
  2 加氢裂化装置的防腐措施
  2.1 通过适当注水防范腐蚀
  该措施主要涉及加氢裂化装置的反应系统。由于该系统的主要腐蚀机理是氨盐的晶体规模,只要可以清洁晶体并防止晶体粘附到器件的壁上,就可以有效地减轻腐蚀和堵塞。注水可以将铵盐溶解在水中并流出,对结晶铵盐具有冲洗作用,可以清洁表面,大大降低腐蚀源的浓度。注水过程应连续平稳,并能够计量和调节,尽力保证注水点有10-25%液态水。
  2.2 通过原料控制防止腐蚀
  从源头上来看,令加氢裂化装置产生腐蚀的主要原因是反应原料里存在的多种杂质。因此如果想要减少其自身产生的腐蚀作用,最根本的一個方式还是对原料里杂质的含量进行控制,只要原料里腐蚀类杂质的含量减少了,才能够使得加氢裂化装置多个系统的腐蚀性降低。尽管当前仍然无法消除全部的腐蚀,可是这种措施对于抑制整个装置的腐蚀状态能够起到良好的效果。在实际的操作中,需要事先对于需要要加入装置的氢与原料油给予详尽的检验与分析,从而对于其中存在的杂质成分进行确认,将原料中硫、氮、氯离子、铁离子和金属含量等应严格控制在设计值范围内;然后采取加入脱氯剂等措施,尽量的清除将要进入裂化装置中的新氢存在的氯;最后,极大限度的令加氢裂化过程中的反应保持稳定,防止出现超压和超温以及超负荷等因素令腐蚀成分增加。
  2.3 通过高质量焊接防范腐蚀
  设备由于焊接变形和焊接应力引起的腐蚀开裂是常见的运行风险,因此必须提高焊接质量以减少风险。具体措施包括过程监控和质量检查。应对整个焊接过程中进行过程监控。从焊前准备到焊接工艺到焊后相关的热处理,必须将所使用的工艺,设备和材料与特定标准进行比较。性能经过严格测试,质量检验必须全面。为此,有必要综合运用各种检测方法进行各种检查,质检的关键部分应以管道焊接为重点。主要设备,主管道或出现问题的部件易造成重大危害的部件应实现100%检测。
  2.4 强化腐蚀监测与检测
  对于易发生腐蚀、可能会对生产和安全带来严重影响的设备,应建立定期监测制度,设置固定监测点,由专门人员定期进行监测。腐蚀监检测方式包括在线监测(高温电感或电阻探针、低温电感或电阻探针等),化学分析、定点测厚、腐蚀挂片、红外热测试、烟气露点测试等。各装置应根据实际情况建立腐蚀监检测系统,保证生产的安全运行。对工艺流程中反映设备腐蚀程度及介质腐蚀性的参数进行定期分析,并根据分析结果及时调整工艺操作。
  3 结语
  加氢裂化装置腐蚀自身的腐蚀特性非常复杂,其不仅仅含有较多腐蚀性物质,并且很多造成腐蚀的原因很多。因此,只有利用腐蚀机理针对具体的腐蚀特征进行分析,才可以使防腐措施起到的作用得到充分的发挥,使加氢裂化装置的生产更安全。
  参考文献:
  [1]侯红战.加氢裂化装置与防腐[J].中国石油和化工,2012(8).
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