加氢裂化装置反应部分防腐选材设计

闫孟杰，聂世超

（洛阳瑞泽石化工程有限公司，河南洛阳 471003）

加氢裂化装置反应部分防腐选材设计

闫孟杰，聂世超

（洛阳瑞泽石化工程有限公司，河南洛阳 471003）

介绍了加氢裂化装置反应进料和反应流出物管道内主要存在有高温 H2+H2S 腐蚀和低温湿硫化氢腐蚀，分析了腐蚀发生的主要部位，并结合影响腐蚀水平的因素，提出了各个腐蚀环境下选材依据及要求。

加氢裂化；反应部分；腐蚀；选材

Abstract：In this paper，the hydrothermal cracking unit is introduced into the reaction feed and the effluent of the hydrocracking unit.There are high temperature H2+H2S corrosion and low temperature wet hydrogen sulfide corrosion.The main parts of the corrosion are analyzed，and the factors influencing the corrosion level are put forward.Selection of corrosive environment under the basis and requirements.

Key words：hydrocracking；reaction part；corrosion；material selection

加氢裂化是重要的重油轻质化加工手段，它是以上游装置的重质馏分油、渣油或二者的混合油为原料，在一定的温度、压力条件下，并在催化剂的作用下与氢气发生化学反应，其主要产品有高级汽油、航空煤油、低凝固点柴油和石脑油等[1]。由于加氢裂化面临高温、高压、临氢、易燃及易爆的苛刻条件，因此充分了解其工艺过程的特点，综合考虑介质工况的腐蚀、材料性能等因素，合理地进行选材对保障装置的“安稳长满优”操作运行具有重大意义。从近年来加氢裂化装置的运行情况看，腐蚀破坏主要集中在装置的反应部分[2]。

1 原料油管道

加氢裂化用原料油一般属于重油，在经过换热升温之前基本不考虑介质的腐蚀，管材选用碳钢即可满足要求。从反应流出物-混合进料换热器出来的原料油及循环氢气混合物的温度达到了 370℃之后，经过反应进料加热炉进一步升温达到385℃后进入反应器。在此温度下，原料油中的非活性硫分解为可与金属发生化学反应的 H2S，并且分解出来的 H2S 也能进一步的分解为 H2和 S，会加剧腐蚀的进行[3]。所以此时存在的腐蚀类型主要是 H2+H2S 腐蚀，管道材质可根据管道最高操作温度加 20～40℃的裕量和介质中氢气的分压，参照纳尔逊曲线进行预选材，然后根据管道操作温度和介质中硫化氢含量参见柯柏曲线估算预选材质的腐蚀速率，所选材质的腐蚀速率不宜超过 0.25mm/a。该部分管道宜选用 321 型稳定化奥氏体不锈钢，且管道焊缝需要进行稳定化热处理。

2 反应流出物管道

原料油与氢气在反应器内反应完成后，反应流出物经过一系列的换热及热高/低压分离器、冷高/低压分离器的单元操作，实现氢气与油品的分离。这一过程中，管道的温度相差较大，主要的腐蚀类型有所不同，需要分开考虑管道的选材设计。

2.1 高温管道

加氢裂化反应属于放热反应，反应器出口产物的操作温度均达到 430℃左右，此时的腐蚀类型仍按 H2+H2S 腐蚀考虑，管道材质仍为 321 型稳定化奥氏体不锈钢，管道焊缝需要进行稳定化热处理。

反应产物经过反应流出物-混合进料换热器温度降到260℃后进入热高压分离器进行汽液分离，由于温度仍较高，仍然需要考虑高温 H2+H2S 腐蚀，选材依据依然是纳尔逊和柯柏曲线。此时的管道材质主要选择 Cr-Mo 合金钢（如15CrMo），此时腐蚀余量可适当的加大，管道的焊缝需要进行应力消除热处理。

2.2 低温管道

热高压分离器顶部出口介质在进入冷高压分离器进一步汽液分离之前，需要经过热高分器/冷低分油换热器、热高分器/混合氢换热器和热高分气空冷器降温至 50℃。在冷却过程中，当温度低于 200℃时，介质开始出现结露，并呈现出湿硫化氢腐蚀环境。同时，由于氯化铵和硫氢化铵的结晶温度分别为 210℃、121℃[3]，此部分管道通常还通过连续注入除盐水的措施以防止铵盐在换热器及空冷器处的结垢，这样会使硫化氢的腐蚀增强。所以此段管线的材质需要考虑湿硫化氢引起的均匀腐蚀、硫化物应力腐蚀开裂、氢致开裂、氢鼓泡和应力导向氢致开裂等腐蚀类型。其中硫化物应力腐蚀开裂和氢致开裂是主要考虑的失效形式，虽然二者发生的环境相同，不同的是前者常与管道的加工和焊接残余应力有关，而后者不受外部应力的影响，主要与氢通量和钢材质量有关。综合以上分析，这部分管道用钢应符合以下要求：①碳钢必须是镇静钢；②承压部件宜采用低强度材料，材料标准规定的屈服强度不大于 355MPa，材料实测的抗拉强度不大于630MPa；③材料的供货状态应为正火、正火+回火或者退火，且基体金属的硬度不超过 22HRC；④低碳钢的碳质量分数不超过 0.42%，碳当量应不大于 0.40%；⑤焊缝及变形量超过 5%碳钢必须进行应力消除热处理，且焊缝硬度不应大于HB200；⑥无缝钢管应符 GB 9948—2013 的要求；⑦承压部件及焊缝的表面不允许有深度大于 0.4mm 的尖锐缺陷的存在。

3 结束语

加氢裂化装置反应部分的腐蚀主要包括高温 H2+H2S 腐蚀和低温湿硫化氢腐蚀，其中高温 H2+H2S 腐蚀可以通过选择合理的材质解决，但是低温湿硫化氢腐蚀的程度受介质环境、应力水平及材料性能的影响较大，构成了管材防腐的复杂性，所以应综合考虑各方面的影响，才能实现安全经济的选材。

[1] 张建芳，山红红，涂永善.炼油工艺基础知识[M].北京：中国石化出版社，2006.

[2] 杨建成.汽柴油加氢装置反应流出物系统的腐蚀与对策[J].石油化工腐蚀与防护，2012，29（1）：20-22.

[3] 张澄清.加氢裂化装置管道腐蚀类型及材料的选用[J].炼油技术与工程，2009，39（6）：33-35.

Design of Partial Anticorrosive Selection for Reaction of Hydrocracking Unit

Yan Meng-jie，Nie Shi-chao

TE986

A

1003–6490（2017）09–0121–01

2017–07–14

闫孟杰（1987—），男，河南尉氏人，助理工程师，主要研究方向为配管管道设计。