加氢裂化高压空冷器的防腐现状和对策分析

赵明亮

摘 要：在石油化工企业生产过程中，加氢裂化高压空冷器占有举足轻重的地位，但是因为运行环境的影响，容易发生腐蚀泄露状况。该文首先对加氢裂化高压空冷器的腐蚀原因进行了分析，然后在此基础上，从生产控制和检修两方面入手，提出了有针对性的防治策略。

关键词：加氢裂化高压空冷器;腐蚀;脱氧水

中图分类号：TE986      文献标志码：A

0 引言

随着我国石油资源的不断萎缩，原油性质和质量不断下降，其中表现较为突出的是原油中硫含量显著增加，再加上生产工艺装置的改扩建，使得在原油生产中，不断地出现影响设备稳定性、产品质量、运行安全等方面的问题，主要特别注意的是，在加氢裂化工艺钟，高压空冷器容易出现腐蚀问题，已经影响到石油化工行业的可持续发展。

1 加氢裂化高压空冷器腐蚀现状

加氢裂化装置具有高温、高压、易燃易爆等特点，而且多在有毒的介质中运行，该装置的主要功能是对目标产品进行精炼，同时去除掉非理想成分比如硫、氮、氧等，在此过程中会产生大量的H2S，HCl，NH3，HCN等物质，这些物质遇水会生成NH4Cl、NH4HS等盐类物质，其中H2S、Cl-、NH4+等具有较强的腐蚀性，并且在发生化学反应过程中会产生大量的热量。此外，因为原油中硫含量的增加，使得加氢原料中硫含量增加，这也是造成设备腐蚀的重要原因之一。例如，某炼油厂两台改造后的加氢裂化高压空冷器，在投入使用后的8月～15月，共计发生3次腐蚀泄漏事故，炼油厂被迫停产45天，相关的调查及研究结果显示，造成设备泄漏的直接原因是在改造后，高压空冷器出入口温度降低，同时原料中硫含量增加。原料物质中含有大量NH4Cl、NH4HS等物质，其中硫化氢、氯离子的腐蚀作用明显，特殊情况下还会遇到难控制的放热反应，腐蚀作用明显。如国内某炼油厂的重油加氢装置中2台空冷器在一年时间曾发生3次腐蚀泄漏事故，造成非计划停工时长累积高达45天。腐蚀原因是工艺条件变化后原料中硫元素的比例增加。注水后生成腐蚀性物质，继而引发电化学腐蚀，最终引发穿孔、泄露等事故，对生产而言危害巨大。为此加强加氢裂化装置空冷器防腐措施的分析具有较高的重要性。

2 加氢裂化空冷器腐蚀原因分析

2.1 装置设计量低

对于部分企业的加工原料进行分析后发现，实际运营原料中N、S的比例较设计阶段高。受原设计方案限制，无法进一步提高进水量，最终结果就是原料中腐蚀性氮硫化物浓度较高。据报告，部分装置工艺模拟计算后，其NH4HS质量浓度已经超过10 %。近年来，国家扩能改造项目逐渐增多，加工原料成分比例发生变化，高硫油比例大幅增加，但是相应的空冷设备尚未做出相应调整，这一状况导致实际操作中空冷器的流速、高分水的NH4HS比例偏高。当下国内部分的炼油厂尚未进行循环氢脱硫装置的设置。

2.2 改造后装置存在一定弊端

首先，改造后的空冷设备可能存在流速高的现象，易引发腐蚀泄漏事故。如某些装置初始设计流速为5.5 m/s，后续扩能改造期间进行了流速限制。但是装置投运后，内部介质流速超过6 m/s，便会引发压降变化、腐蚀程度变化等状况。

其次，改造后物流分配不均也是增加高压空冷设备腐蚀速度的主要原因。设计初期一般会对空冷器进行对称设计布置，多年生实际弯头和直管段布置比例存在缺陷问题，易引发物料分配不均的后果。

2.3 操作条件影响

从空冷器投运后的运行状况出发进行分析，操作稳定性差会增加腐蚀程度。装置进料对N含量控制精度不足，或者N元素比例存在显著波动等均会引发空冷器的操作参数随之发生改变，包括空冷入口温度、内部介质流速等。此外，部分企业从节能降噪的角度出发，会擅自关闭空冷风机，此时易形成温度场分布不均、热风回流等现象引发的腐蚀。百叶窗开闭不合理也会引发类似结果。

3 加氢裂化空冷器防腐对策分析

3.1 生产运行方面防腐对策分析

第一，提高高压空冷器的流速。高压空冷器一般具有较高流速，这是腐蚀事故发生的常见原因，为此空冷设计期间需要合理地进行流速控制，不可超出设计上限。允许含水硫化氢的环境中，管道内部介质流速不可高于6 m/s。第二，提高操作参数控制的稳定性，缩减核心参数波动幅度。操作不平稳会增加腐蚀效应。如进料中N含量会对空冷器的入口温度产生影响，因此，需要加强平衡计算方面的管理，避免空冷介质中NH4HS物质含量高引发的腐蚀。第三，尽量维持风机对称开停处理。避免仅考虑节能效果而随意关闭风机，提高空冷岛温度场分布的合理性、均匀性。同理，空冷器百叶窗的开闭也需要注重对称性。第四，加强空冷器注水水质的检验。在空冷器运行厂区内，需要加强对脱氧水、除盐水等水质的检验分析，避免污水装置处理水不满足空冷器运行要求。相关资料表明，当下国内炼油厂空冷岛注水水质经常无法满足相关标准的要求。第五，定期进行工艺参数检测。原料油内部元素种类较多，包括氮、硫、氯等。如果厂区内部是热联合装置，主要监测对象为N、S元素的含量，一旦发现空冷器中N、S元素的比例高于设计值、开工初期数值，需要严格对Kp数值进行限制。需要引起厂区人员注意的是一旦原料水質发生明显变化，需要及时地对高分排水水质进行分析和检测。第六，注水量的控制需要满足设计要求。注水量需要高于装置处理量的6 %，合理地控制冷高分水铵盐的浓度，Incoloy825材料的控制范围可适当放宽。碳钢空冷器中注水点管理方面，需要保证剩余水量不低于25 %。主要原因在于吸收注水点气象的氯化物，降低NH4Cl结晶频率。如果厂区运行水质可采用脱氧水或蒸汽冷凝水，则后期防腐效果将会更加明显。第七，空冷器在冬季低温天气运行时，百叶窗出口温度不可过低，必要时可借助百叶窗进行温度的调节管理。第八，原料油劣质化状况发生后，需要对腐蚀因子Kp值进行控制。对于厂区内部含有循环氢装置的设备来说，需要先保证循环氢装置运行稳定性和安全性。可采取适当排放、部分提纯法对循环氢中硫化氢含量进行管控。第九，空冷器运营后，现场操作人员检测内容需要包括下述几项：高压空冷器运行状况、管束外表形状，是否出现渗漏、弯曲、膨胀等问题;针对高压空冷器丝堵、密封面和垫片的密封效果进行核对，一旦发现故障问题及时进行上报。每周检测并记录一次高压空冷器的出口温度，最大程度地降低偏流、结垢现象。

3.2 检修方面防腐对策分析

加氢裂化高压空冷器的检修环节中，需要及时地对高压空冷器内部检查进行分析。单台高压空冷器的管束检查中，需要随机抽取5～10根翅片管进行详细检查，拆开两端丝堵后对衬管腐蚀状况、衬管和基管贴合状况、管子腐蚀程度、管子结垢程度等进行核查。检查方法包括管端目视、内窥镜或涡流探伤几种形式。一旦发现管子内部出现结垢现象，需要对所有翅片管、管箱等进行高压水清洗或化学清洗，彻底消除结垢隐患后方可投入运营。其次，针对高压空冷器翅片管剩余壁厚进行核查，方法包括内部翅片拆除法、局部翅片拆除法。可借助超声手段进行厚度测量，必要时可对管子进行破坏性检测，切开部分翅片管进行内部核查。借助剩余壁厚核对腐蚀速率，从而确定管子的剩余寿命。

参考文献

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