连续重整装置的腐蚀检查与防护措施*

侯艳宏1，孙 亮1，王 宁，段永锋，于凤昌

(1.中海油惠州石化有限公司，广东 惠州 516086；2.中石化炼化工程集团洛阳技术研发中心，河南 洛阳 471003)

停工期间开展炼化装置的腐蚀检查是加强炼化设备防腐蚀和安全管理的必要环节，也是炼化企业设备完整性管理的重要环节[1-4]。为了掌握装置的腐蚀状况，及时发现腐蚀隐患，分析腐蚀原因并提出有针对性的防护措施，对国内某炼化企业2.0 Mt/a连续重整装置开展了停工期间的腐蚀检查工作。

1 预加氢产物冷却系统

1.1 主要腐蚀问题

检查的预加氢产物冷却系统设备主要包括7台进料与反应产物换热器、3台空冷器、1台产物分离罐和1台循环氢入口分液罐。该系统主要腐蚀类型有高温H2-H2S腐蚀、氯化铵腐蚀和硫氢化铵腐蚀。

(1)预加氢产物分离罐材质为16MnR+316L，壳体和封头内表面光洁无垢物，壳体和封头焊缝等部位的测厚数据正常。循环氢入口分液罐材质为20R，壳体和封头内表面覆盖有一层黑褐色的垢物，质地疏松易清除，部分区域存在轻微腐蚀坑，各部位厚度和硬度数据正常。空冷器管束在入口端内衬316L保护管，因此入口管端在检查中未发现腐蚀减薄现象。

(2)预加氢产物冷却系统的腐蚀主要发生在预加氢进料与反应产物换热器(E-101)。E-101由7台换热器串联组成，管程介质为反应产物+循环氢，壳程介质为预加氢进料+氢气，管程设计压力为2.732 MPa，壳程设计压力为3.375 MPa。设备材质和温度等参数见表1。

表1 预加氢产物换热器E101基本参数

(3)对换热器E-101A/B/C/D进行检查发现：其管口被催化剂堵塞，管板覆盖银灰色垢层，垢层易清除；管束外表面附着有银灰色的垢层，无明显腐蚀；管箱内隔筒箱、分层隔板、内套筒以及压紧件、密封件未见腐蚀(见图1)。各部位厚度和硬度数据正常。

(4)对换热器E-101E/F/G进行检查发现：其管板结垢严重，部分管子入口已被垢物堵满，其中，E-101E运行期间发生泄漏，管束外表面附着黄褐色的锈斑,局部腐蚀减薄严重；换热器E-101G 在运行期间堵管30多根，管板垢物相对较少、容易清除，管束外表面附着黄褐色的锈斑,局部腐蚀减薄严重(见图2)。壳程侧均未发现明显腐蚀痕迹，厚度和硬度数据正常。

图1 换热器E-101A/B/C/D各部位的宏观形貌

1.2 腐蚀分析

(1)腐蚀检查发现，预加氢反应器R-101的催化剂过滤网出现局部破损，导致部分催化剂随着反应产物进入换热器E-101的管程，造成换热器管束堵塞。

(2)换热器E-101A/B/C管程介质温度较高，其腐蚀应为高温H2-H2S腐蚀。管程材质分别为不锈钢和铬钼钢，其腐蚀不明显。

(3)换热器E-101D/E/F/G的出口温度较低，反应产物中NH3和HCl随温度降低生成氯化铵盐，其结晶温度为160～220 ℃,形成氯化铵盐沉积会造成铵盐垢下腐蚀，严重时可直接造成换热器管束腐蚀穿孔。

(4)为减轻设备的氯化铵盐沉积和垢下腐蚀，分别在换热器E-101C/E/G的入口管线设了注水口，其中在E-101C和E-101G入口间断注水，在E-101E入口连续注水。腐蚀检查表明，换热器E-101E/F/G内出现了铵盐沉积和腐蚀，说明注水量不足以及时冲掉所有的铵盐，这是换热器E-101E/G管束发生腐蚀泄漏的主要原因。

图2 换热器E-101E/F/G各部位的宏观形貌

1.3 改进措施

(1)修复预加氢反应器的催化剂过滤网，在操作中防止过滤网破损。

(2)基于预加氢原料中硫、氮和氯等元素含量，结合反应产物工艺参数，核算氯化铵结晶温度和注水量[5]。建议增加换热器E-101E入口管线的注水量，同时应避免因注水量超过设计值，导致反应产物分离罐油相中水含量增加而造成的后续设备腐蚀问题。

(3)装置运行期间注意观测换热器E-101C/D的压力降变化，在E-101C入口管线注水期间，调整E-101E入口管线的注水量，保证总注水量不超过设计值。

2 预加氢产物分离系统

2.1 主要问题

预加氢产物分离系统的工艺流程示意见图3。对该系统汽提塔C-101、串联进料/塔底油换热器E-103A/B/C、空冷器A-102A/B、塔顶水冷器E-104和塔底油水冷器E-102A/B进行了腐蚀检查。

2.1.1 汽提塔情况

汽提塔C-101筒体和封头的材质为20R，塔盘材质为0Cr13。检查发现，其各部位测厚数据正常，未发现明显腐蚀(见图4)。

2.1.2 换热器情况

(1)进料/塔底油换热器E-103A/B/C的筒体和管束材质分别为16MnR和10号钢。检查发现：各换热器的管板、管束外表面及筒体表面均覆盖一层灰黑色垢物，质地疏松易清除，未见明显腐蚀，胀焊口良好，各部位厚度和硬度数据正常。

(2)水冷器E-102A/B筒体和管束材质分别为16MnR和08Cr2AlMo， 管束外表面及筒体内表面均覆盖一层灰黑色垢物，质地疏松易清除，未见明显腐蚀；管板和管箱内表面覆盖一层黄褐色的垢物，封头的垢物厚度为1～2 mm，比较容易清除，未发现明显腐蚀，但是管板表面存在局部涂层脱落现象(见图5和图6)。

图3 预加氢产物分离系统工艺流程

图4 汽提塔检查部位宏观形貌

(3)水冷器E-104筒体和管束材质分别为16MnR和08Cr2AlMo。检查发现：管束外表面及筒体内表面呈现黑褐色，干净无垢物；管板和管箱内表面覆盖一层黄褐色垢物，管板局部涂层脱落，清除垢物后，发现管板局部存在轻微腐蚀(见图6)。水冷器的胀焊口良好，各部位厚度和硬度数据正常。

图5 水冷器各部位的宏观形貌

图6 水冷器E-104管板的宏观形貌

2.2 腐蚀分析

(1)对汽提塔上部的垢层元素组成进行了能谱分析(EDS)，分析结果见表2。从表2可以看出，垢层中主要含有O，S和Fe元素，另有少量的Al，Si，Cl和K元素。

表2 汽提塔垢层的EDS分析结果 w,%

(2)水冷器的管程走循环水介质，管板及管束均覆盖一层黄褐色的垢物，并且管程部位的涂层出现局部脱落，这是由于循环水质量控制不稳定及涂层质量或涂装施工质量不达标造成的。水冷器E-104管板局部存在轻微腐蚀。虽然这次腐蚀检查未发现严重的垢下腐蚀，但仍需关注循环水侧的垢下腐蚀问题。

2.3 改进措施

水冷器腐蚀的防护措施主要是材质升级、碳钢管束表面处理(如涂层、镀层)和牺牲阳极的阴极保护等。采用碳钢管束表面处理是最经济的防护措施，应严格把握涂料的施工质量，防止涂层剥落或破损，再结合阴极保护，可以抑制水冷器的腐蚀。

3 重整产物冷凝与分馏系统

3.1 主要腐蚀问题

重整产物冷凝与分馏系统包括重整产物分离单元、脱戊烷塔单元和脱丁烷塔单元。

(1)重整产物分离罐D-202、重整氢增压机入口分液罐D-203、一级再接触罐D-204和二级再接触罐D-205的材质均为碳钢(16MnR或20R)，腐蚀形貌相同。罐内表面覆盖一层难清除的黄褐色垢层，清除垢物后发现表面存在轻微腐蚀，罐壁的焊缝无腐蚀，内构件无变形破损，各部位测厚数据正常。

(2)脱戊烷塔顶空冷器运行期间出现过腐蚀泄漏，发生在A-205中下部3根管子，管束材质为10号碳钢。脱戊烷塔C-201筒体和封头材质为16MnR，塔盘为0Cr13，检查发现：塔壁和塔盘表面覆着一层易清除的红褐色垢层，清除后表面光亮，塔壁焊缝无腐蚀；C-201整体腐蚀轻微，各部位测厚数据正常(见图7)。脱戊烷塔进料/塔底油换热器E-204A/B/C为串联流程，壳体和管束材质分别为16MnR和10号钢，检查发现：管束外表面及筒体内表面均覆盖一层灰黑色垢物，质地疏松易清除，垢物清除后表面光亮；管板和管箱内表面覆盖一层红色的垢物，质地疏松易清除，清除后管板及管箱存在轻微腐蚀。

(3)脱丁烷塔单元属于油品精制系统，工艺条件决定了精制油中含有微量的硫化物、氯化物等介质，腐蚀检查发现，相关设备腐蚀轻微。

图7 脱戊烷塔C-201检查部位的宏观形貌

3.2 腐蚀分析

(1)对重整产物分离罐D-202的垢层进行能谱分析(EDS)和X射线衍射分析(XRD)物性分析。EDS分析结果见表3。由表3 可以看出，垢物中主要元素为Fe和O，还有少量的Cl和Al元素。XRD分析表明，垢层主要由四氧化三铁、三氧化二铁等铁的氧化物构成。

表3 D-202垢层的EDS分析结果 w,%

(2)对脱戊烷塔C-201上部的垢层进行EDS分析，结果见表4。结合垢物的颜色，可以推断垢物主要是由铁的氧化物和氯化物组成。

表4 C-201垢层的EDS分析结果 w,%

该系统正常情况下会有轻微的油品腐蚀，腐蚀检查发现设备的垢样中存在氯离子，如果工艺条件变化使介质中出现凝结水，会造成系统中出现盐酸水溶液腐蚀。

3.3 改进措施

针对脱戊烷塔顶冷凝系统腐蚀，在脱戊烷塔顶的挥发线增设注水管线，注水量约为塔顶流量的1%；同时监测脱戊烷塔顶回流罐排出水的pH值，如果pH值低于6，则需在注水中加注少量缓蚀剂或中和剂[6]。

4 结论及建议

(1)炼化装置停工期间的腐蚀检查是加强设备腐蚀安全管理的重要环节。通过腐蚀检查，可以掌握装置的腐蚀状况，及时发现腐蚀隐患，分析腐蚀原因，提出有针对性的防护措施。

(2)针对预加氢反应产物换热器的腐蚀问题，应增加换热器E-101E入口管线的注水量，并监测反应产物分离罐油相中的水含量，避免因注水量超过设计值，进而导致分离罐分水不充分造成的后续设备腐蚀问题。

(3)针对装置水冷器的循环水侧腐蚀问题，需统一考虑循环水质量控制，就碳钢材质的管束而言，涂层+牺牲阳极的防护措施较为经济合理。

(4)针对重整产物脱戊烷塔顶腐蚀问题，建议在塔顶挥发线增设注水管线，注水量约为塔顶流量的1%；同时监测回流罐排水的pH值，如果pH值低于6，则需在注水中加注少量缓蚀剂或中和剂。