石化企业催化重整设备腐蚀原因分析及对策

李伟++夏露++于洋

河南洛阳 471012；3.中国石油化工股份有限公司洛阳分公司四联合车间 河南洛阳 471012）

摘 要：该文结合石化企业生产实际，针对企业催化重整设备中的预分馏系统、预加氢系统、重整反应系统、燃料气系统等环节产生腐蚀的原因和主要部位进行了分析，并针对这些原因和部位，提出了防腐蚀的相关措施。

关键词：催化重整设备 有害物质 防腐蚀

中图分类号：TE98 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）05（c）-0062-02

近年来，石化企业为了提升成品油产量，采取了国内供应和国外进口两种方式获取原油。不同来源的原油-对于设备的影响是有差异的。以进口原油为例，虽然进口原油酸值低，但是由于含硫量较高，很容易对设备造成腐蚀。

重整设备在运行过程中，为提升生产效率和完成工艺流程，加入了各种助剂，比如消蜡剂、酸化剂以及降凝剂等，它们大多是氯代烯烃或氯代烷烃类物质。这些氯化物具有不溶于水、热稳定性好的特性，很难通过电脱盐的方法除去。大部分助剂将稳定地存在于石脑油馏分中。催化重整流程以直馏石脑油作为原料，生产高辛烷值汽油调和组分以及相应的化工原料（芳烃），同时产生氢气。这些助剂在生产流程中会通过化学反应以各种形式腐蚀设备，使设备性能降低甚至无法使用。重整设备的腐蚀将带来安全隐患，也将明显降低生产效益。因此，对设备腐蚀的原因进行分析，提出有针对性的对策，是该文的主要研究目的。

1 催化重整设备腐蚀的原因分析

造成设备腐蚀的主要原因在于有害物质及其化学反应。此处将结合催化重整装置的流程和结构分析腐蚀的主要部位及其原因。

1.1 预分馏系统

硫对设备和管线的腐蚀几乎是全过程的。在预分馏系统中，硫对设备腐蚀很明显。装置运转时间越长，硫对预分馏系统中的进料换热器和后冷器腐蚀就越严重，部分情况甚至会因此造成停工。在笔者所在的石化企业，就出现过水冷器内漏、减料泵平衡管破裂等情况。

产生这种情况的主要原因是湿硫化氢的腐蚀。重整设备中原料含有硫化氢和水分，多数是以气态形式进入到预分馏塔，在塔顶回流系统中，形成湿硫化氢的腐蚀环境。考虑到该系统的运行温度在100 ℃以下，属于露点温度范围，对于回流系统产生严重的腐蚀。在生产流程中，原料中所含的大部分硫化氢和水分会进入塔顶，但也会有一定比例流出塔底。水分躲在低点沉积，因此塔底系统会受到硫化氢和水分的长期腐蚀。

1.2 预加氢系统

预加氢系统在助剂的催化作用下，发生了复杂化学反应，包括脱硫反应、脱氮反应和脱金属反应等。这些反应中会产生水、氯化氢和硫化氢等腐蚀物质，这些腐蚀物质含量远大于进料中含有的腐蚀物数量。化学反应产生的腐蚀物质在预加氢系统中形成了作用力极强的混合腐蚀体系。

1.3 重整反应系统

在重整反应系统中，催化剂的酸性主要有氯提供，工艺流程对于氯含量的要求是控制在1.0%～1.1%范围内。重整装置的工作机理是依据不同途径来判断催化剂中的氯含量，依据这一含量进行相应的注氯和加水等方法进行调节。

催化剂中的氯含量应当维持在合理水平。当氯含量处于较低水平时，会显著降低催化剂的活性。而氯含量过高，又会加剧裂化反应，导致液体收率降低，重整生成油品质量下降，颜色发黄。在氯的作用下，加氢裂化反应使环烷烃和烷烃发生断料，导致芳烃产量的下降。工艺流程中的水和氯发生化学反应，生成的氯化氢对于设备也会造成严重腐蚀。

通过上述流程分析，可以看出，在重整反应系统中，降低腐蚀的关键在于减少氯化氢的生成量，而降低氯化氢的途径在于合理控制反应过程中的氯和水分含量。

1.4 燃料气系统

催化重整装置中的燃料气主要由两部分组成，一是外来的瓦斯气体，二是装置内塔顶气体。经过两种气体混合，其中含有的硫和氯将对设备造成腐蚀。重整装置在生产运行过程中，燃料气系统的阻火器经常发生堵塞，经常需要进行更换和工艺切换。将阻火器拉出后，发现阻火器附近管路上有大量的黑色和深绿色堆积物，阻火器的滤芯被硫化物和氯化物阻塞后无法正常发挥作用。这两类物质也对长明灯灯嘴及软管造成了堵塞和腐蚀。

含硫燃料气进入反应加热炉后，通过氧化反应产生了二氧化硫和三氧化硫。干的三氧化硫对于设备的腐蚀可以忽略不计，但是在与蒸汽的混合并发生反应形成硫酸蒸汽后，大幅度提高了烟气露点，在装置的露点位置发生降温、凝结，进而对设备造成腐蚀。

2 催化重整设备防腐蚀对策分析

基于上述对催化重整装置易产生设备腐蚀的环节进行分析后，可以采取相应的措施，减少腐蚀物质，并且改善装置内部产生腐蚀的环境，使设备能更长久地使用。

2.1 预分馏系统

这一环节主要采取减少硫和氯元素的方法。在装置运行中，应当在源头尽可能减少导致腐蚀物质的含量，把原料油中的硫和氯进可能地降低。当然，是否需要专门除硫和除氯，也需要看油了的来源和特性。同时，对于水分的恰当处理也很重要。预分馏塔顶回流罐进行脱水处理能够有效降低装置腐蚀的可能性。对于回流罐进行多频次脱水处理，能够尽可能地减少硫化氢和水分对设备的腐蚀，也对下游的生产环节起到一定的保护作用。

2.2 预加氢系统

这一环节可以采用氢气一次通过流程，即系统所需的氢气经过压缩机增压后一次性通过预加氢系统，直接从预加氢液分离器送出，与循环使用氢气的方式相比，一次性通过可以对原料油中的腐蚀物质及预加氢系统进行化学反应生成的水分、氯化氢以及硫化氢等物质带离装置，减少这些物质对预加氢系统及后续工艺流程设备的腐蚀。

2.3 重整系统

这一设备能够脱出大部分残留于预处理系统中的硫元素，使重整反应进料硫含量低于0.5×10-4，使催化剂和设备尽可能不被硫元素破坏。为使反应顺利进行，需要保证催化剂的酸性要求，这就要求对氯含量进行合理控制。而含氯物对重整系统的腐蚀是该系统面临的主要腐蚀。为控制氯含量，应当在反应气液分离器的气相出口增加脱氯环节，实践证明，氯含量的适当降低，能够避免设备遭受严重腐蚀，也能够抑制氯元素和水分混合环境的生成。

2.4 燃料气系统

装置内各加热炉排烟温度的调节，直接影响到热炉空气预热器的防腐效果。对加热炉配风量的调节将排烟温度控制在露点温度以上，较高温度能够尽可能破坏水蒸气形成液化环境，避免烟气中二氧化硫和三氧化硫形成硫酸气体，通过对水分和硫酸气体的抑制，是防止设备腐蚀最有效的措施。

2.5 缓蚀剂和防腐蚀材料的使用

从预分馏塔、蒸发塔、脱戊烷塔的塔顶注入缓蚀剂，可以有效减轻塔顶系统腐蚀。注入缓蚀剂时，要根据工艺介质中的硫、氯等腐蚀物的含量来适当的调整剂量。缓蚀剂对于降低腐蚀物质的作用强度，缩短其作用时间，效果显著。

根据重整设备的实际使用环境，在特定部位采用抗腐蚀材料也是非常必要的，具体材质根据情况而定，正确的选用抗腐蚀材料，能够使设备在复杂、易被腐蚀的环境中以更高的可靠性运转。在石化催化装置中的应用也证明了防腐蚀材料能够明显改善设备腐蚀状况。

3 结语

为应对催化重整设备在各环节可能的腐蚀，需要在生产工艺中持续优化。这需要技术人员和现场作业人员及时改进流程、加强巡检和记录，以及进行必要的专题讨论。对于易发生腐蚀的部位，作业人员应做好日常的监测工作，如对工艺介质定期采样分析或对设备进行定期测厚，时刻掌握设备的腐蚀情况。对日常腐蚀所表现出来的小细节，如介质含杂质多或设备发生堵塞等现象要足够重视，认真分析原因并将问题消灭在萌芽状态。确保重整装置的安全平稳高效运行。

参考文献

[1] 张志宇.化工腐蚀与防护[M].北京：化学工业出版社，2012：25-29.

[2] 陈鸿海.金属腐蚀学[M].北京：北京理工大学出版社，2009：19-21.endprint