硫化氢汽提塔进料段腐蚀分析

侯艳宏，于凤昌，段永峰

(1.中海炼化惠州炼化分公司，广东 惠州 516086;2.中石化炼化工程(集团)股份有限公司工程技术研发中心，河南 洛阳 471003)

某炼油企业高压加氢装置采用壳牌公司开发的加氢裂化技术和催化剂，主要加工减二线蜡油、减三线蜡油和焦化蜡油，其混合比例为49.08∶30.92∶20，处理量为4 Mt/a，生产出加氢尾油、柴油、喷气燃料和轻重石脑油等高附加值产品。该装置2009 年4 月投产，2011 年10 月停工检修发现硫化氢汽提塔热低分油进料段下侧严重腐蚀。

1 硫化氢汽提塔设计条件与材质

硫化氢汽提塔C-201 设计条件如下:塔顶操作温度164 ℃，操作压力为0.93 MPa，塔底温度为232 ℃;塔顶回流温度为50.2 ℃，流量为14.833 t/h;冷低分油进料温度为187.3 ℃，流量为282.834 t/h;热低分油进料温度281 ℃，流量为196.792 t/h。

塔主体材质:17 层塔盘以上材料为20R，17层塔盘以下为20R+0Cr13，塔内件0Cr13。

2 腐蚀现象与形貌

2011 年10 月调查发现:硫化氢汽提塔腐蚀主要发生在热低分油进料段下侧，11 到15 层塔盘大部分浮阀脱落，腐蚀程度依次增加，每层塔盘中间部位腐蚀最严重，右侧次之，左侧相对较轻。第15 层中间塔盘及靠近人孔一侧两块塔盘大部分已完全腐蚀，塔盘左侧(面向人孔方向)浮阀绝大多数脱落。右侧比左侧腐蚀严重，右侧中间部位一块塔盘部分已完全腐蚀掉(见图1)，左侧塔盘中间浮阀大部分脱落，中间部位进料分布器正对折流挡板尤其是下部表面有严重蚀坑，部分已完全腐蚀，降液板底部及支撑梁腐蚀严重。第16 层塔盘部分浮阀脱落，中间比两侧腐蚀严重。详细的硫化氢汽提塔热低分油进料段腐蚀检测数据见表1。

3 分析与讨论

硫化氢汽提塔发生严重腐蚀，为探寻腐蚀的原因，仔细观察腐蚀的塔盘，发现腐蚀的塔盘正面布满腐蚀麻点(见图2)，背面基本无明显腐蚀迹象。这表明腐蚀主要发生在液相，气相腐蚀轻微。

表1 硫化氢汽提塔进料段腐蚀检测结果

图1 热低分油进料处腐蚀

图2 塔盘正面布满腐蚀麻点

硫化氢汽提塔塔顶操作温度:164 ℃，操作压力0.93 MPa，塔底温度232 ℃;热低分油进料温度281 ℃，是否存在液态水导致严重水相腐蚀需要进一步核算。硫化氢汽提塔相关温度下水饱和蒸汽压见表2。

表2 硫化氢汽提塔相关温度下水饱和蒸汽压

以塔顶为例计算对应的蒸汽分压:塔底汽提蒸汽4 167 kg/h;塔顶摩尔流量为1 520.6 kmol/h，所以蒸汽摩尔分数为15.2%。塔顶压力为0.93 MPa，所以蒸汽分压为0.93 MPa ×15.2%即0.141 MPa。考虑硫化氢等不能提高水的露点温度，因此在硫化氢汽提塔内不能形成连续的液态水相，仅有可能在冷回流区域形成液态水点。因此断定硫化氢汽提塔热低分油进料段下部的腐蚀不是由于水相腐蚀导致的。

热低分油进料温度281 ℃，硫化氢设计值为摩尔分数0.2%，根据McConomy 曲线，0Cr13 的腐蚀速率约为0.025 mm/a，据此很难解释硫化氢汽提塔11 至15 层塔盘严重腐蚀。

为进一步寻找硫化氢汽提塔发生如此严重腐蚀的原因，调取了硫化氢汽提塔开工2 年来的运行数据，热低分油进料流量变化见图3。

图3 热低分油进料流量

热低分油进料设计流量为196.79 t/h，图3表明实际热低分油进料流量最高290.51 t/h，平均229.04 t/h，最大超负荷47.6%，平均超负荷16.34%。热低分油从热低压分离器来，热低压分离器压力为3.02 MPa，硫化氢汽提塔操作压力为0.93 MPa，因此热低分油从热低压分离器到硫化氢汽提塔的过程中必然有部分油品气化，产生很多微气泡。这些微气泡需要经塔下部来的气相与进料的液相传质交换脱离液相，塔底汽提蒸汽设计流量4 167 kg/h，但是查看塔底汽提蒸汽流量变化(见图4)，最大为4 173 kg/h，最小为1 007 kg/h，平均3 748 kg/h。

图4 塔底汽提蒸汽流量

根据以上数据，基本可以断定，热低分油中的很多微气泡不能被塔下部来的气相汽提出液相，结合硫化氢汽提塔热低分油进料处温度最高，液相在向塔底流动过程中，温度逐渐降低，导致液相中部分微气泡液化，可引发汽蚀，这与发现腐蚀的塔盘正面布满腐蚀麻点，背面基本无明显腐蚀迹象相吻合。气泡位置靠近或依附塔盘上时对塔盘上表面的冲击压更大。

综上所述，硫化氢汽提塔热低分油进料段下侧的腐蚀是热低分油超设计负荷运行引起汽蚀导致的。

4 腐蚀对策与效果

依据硫化氢汽提塔热低分油进料段下侧腐蚀的分析，在2011—2014 生产周期进行如下措施:

(1)控制热低分油进料，使硫化氢汽提塔在设计条件内运行;

(2)如生产超负荷，则加大塔底汽提蒸汽流量，使汽提塔内具有足够的气相流量，保证气相可汽提出热低分油进料液相中的各种微气泡。

2011—2014 生产周期实际操作中较好地贯彻了上述策略，控制热低分油进料与汽提蒸汽流量。实际热低分油进料流量平均202.43 t/h，汽提蒸汽流量平均3 986 kg/h。2014 年10 月检修期间检查硫化氢汽提塔热低分油进料段未发现明显的腐蚀，进一步证明了硫化氢汽提塔热低分油进料段下侧的腐蚀是热低分油超设计负荷运行引起汽蚀导致的。

5 结语

热低分油超负荷运行可引起硫化氢汽提塔热低分油进料段下侧的塔内件的汽蚀。实践证明通过控制热低分油进料量使硫化氢汽提塔在设计条件内运行;以及配合调节塔底汽提蒸汽流量，保证塔内具有足够的气相流量，则可避免腐蚀的发生。

同时，该腐蚀案例表明:炼油装置的腐蚀问题多种多样，除了典型腐蚀问题外，工艺操作对炼油装置的腐蚀具有巨大影响，炼油工艺防腐蚀操作细则也明确要求处理量应控制在设计范围内。