重整稳定塔进料换热器减薄原因分析

郝新焕 江 臣

（中国石油独山子石化分公司，新疆 独山子 833699）

0 引言

重整装置E-205A/B/C稳定塔进料换热器为从比利时雪夫隆炼油厂引进的二手设备，原投产于1970年，1991年6月再次投入使用，2019年8月大修期间设备定期检验时发现，三台换热器的壳体内部均有局部腐蚀减薄的情况，减薄率达50%左右，车间监护运行，于2021年4月检修窗口期进行更换，对更换下来的设备壳体减薄部位切割下来进行分析，以查明原因，避免类似腐蚀情况再次发生。

1 工艺流程及设备参数

重整加氢装置主要分为预加氢部分和重整两部分，原料为蒸馏装置的低辛烷值直馏汽油、加氢裂化装置的重石脑油及芳烃抽提装置的抽余油。

表1 稳定塔进料换热器E-205A/B/C工艺参数

预加氢来的精制油与重整循环压缩机C-201来的氢气混合，然后进入原料换热器E-201管程与重整反应产物换热到440℃左右，依次经过F-201，R-201，F-202，R -202，F-203，R-203，F-204，R-204完成重整反应。重整采用两段混氢，C-201出口氢气一部分补入E-201管程入口，与重整原料混合，另一部分进E-202管程与重整反应产物换热到420℃左右，然后补在R-202出口、F-203入口。重整反应后的产物进入E-202壳程、E-201壳程与重整原料换热到100℃左右，然后依次通过空冷E-203、水冷E-204壳程，冷却到30～40℃后进入气液分离罐V-201。V-201顶部氢气一部分进C-201进行压缩循环，C-201出口氢气分两部分作为两段混氢用；一部分经过脱氯罐V-105进行脱氯后进往复压缩机C-202，C-202出口氢气经E-212冷却到40℃左右，进入再接触罐V-204，V-204顶部氢气分别供给加氢裂化、芳烃抽提和预加氢。 V-201底的液体经P-205升压后与C-202出口氢气混合一起进入E-212，然后进入V-204。V-204底油与V-202顶来的瓦斯混合进入E-213，冷却到40℃左右，进入V-205，V-205底油经P-202升压后进E-205A/B/C壳程与稳定塔T-201底稳定汽油换热到120℃左右进T-201；塔底稳定汽油经E-205A/B/C管程与V-201减油换热到100℃左右，再经E-214、E-209、E-210冷却至小于40℃后外送。T-201顶出来的产物经空冷E-206A/B/C，水冷换E-207冷却到小于40℃后进入回流罐V-202，气相进再接触罐，液相经回流泵P-203升压，一部分打回流返塔，一部分作为液态烃外送出装置。

稳定塔进料换热器E-205A/B/C为三台串联，浮头式换热器。

图2 稳定塔进料换热器E-205A/B/C

1.2 工艺变更情况

2012年在重整自产氢进C-202前增加了脱氯罐一台V-105，采用低温脱氯剂W-407进行脱氯。

2013年新增氢气洗涤塔T-602，以洗去脱硫系统氢中MDEA液滴及部分氨，消除结晶盐堵塞压缩机组隐患。

2013年7月增加了脱硫水洗，水洗后氢气中的硫降低，水含量上升，即使经过聚结器脱水，氢气中水仍然较高，进入V-204后V-204油品含水，V-204切液与重整生成油（未脱氯）汇合后进液态烃分液罐V-205，然后进入E-205A/B/C换热后进入稳定塔

T-201。

2015年开工后，V-204凝液直接通过切液线排放至低压安全放空罐V-410。2017年7月增加污油外送线至拔头油线流程，在接触罐V-204凝液不再去低压安全放空罐V-410，改为直接排放至液态烃回收罐V-205后进入稳定塔T-201。

2 腐蚀检查及检测

2.1 超声测厚

2019年8月，对换热器进行定检，发现外部宏观检验合格，壳体内壁底部可见减薄腐蚀凹坑，超声波测厚，原始壁厚11mm，E-205A/B/C最小壁厚值分别为：5.9mm、5.5mm、5.2mm，无损检测UT、MT抽查均未发现超标缺陷。换热器壳体减薄部位均处于相同部位的底部（见图3标红处），其余部位无明显减薄。

图3 稳定塔进料换热器E-205A/B/C超声波测厚情况

2.2 宏观检查

2021年4月对旧换热器壳体减薄部位进行切割，打开后看到，管束及壳体内壁覆盖厚厚一层红褐色的腐蚀产物，呈片状，疏松、容易剥落，隔板处聚集有黑色物料沉积物，底部有大量的物料和腐蚀产物的沉积物。内部管束表面腐蚀轻微，结垢严重部位管束外表面覆盖一层褐色腐蚀产物。如图4所示。

图4 稳定塔进料换热器E-205打开情况

2.3 壳程垢样分析

换热器E-205壳程为重整反应后的生成油，对换热器减薄部位壳程垢样进行能谱分析，结果如图5所示。

图5 换热器E-205壳程垢样分析结果

从垢样分析结果来看，主要成分均为C、Fe、O、S，还含有少量Cl，腐蚀性介质主要为S、Cl，结合工艺流程，应是稳定进料中存在重整原料及反应过程中带来的。

3 原因分析

3.1 腐蚀性介质分析

同时每次开工时，在对新鲜或再生后的还原态重整催化剂又必须注硫以降低其初活性（如图1所示），虽含量较小，但随着设备的使用年限会随着腐蚀产物积聚。在有水存在的情况下，就会对后序流程中的设备及管线产生H2S+HCl+H2O酸性腐蚀环境[1-5]。

图1 重整单元流程

从工艺流程来看，在正常生产中，重整反应为维护重整催化剂较高活性，要不断补充氯，以维持催化剂的酸性功能。氯的含量受原料中水的影响，需要保证水氯平衡。而原料重石脑油中本身含硫，

从工艺变更情况来看，虽然后期（2012年开始）重整系统逐步增加了脱硫、脱氯、脱水工艺，而E-205A/B/C使用了30多年，期间重整工艺流程的多次调整，仍然造成E-205A/B/C壳程进料中含有一定的H2S、HCl、水，在低温部位，会形成H2S+HCl+H2O酸性腐蚀环境。结合能谱分析腐蚀性介质主要为S、Cl。

3.2 工艺流程分析

根据设备超声测厚来看，减薄部位均位于远离换热器壳程入口端相同部位的底部，其它部位均无明显减薄情况（如图3所示）。结合现场换热器的流程，进口和出口处于同一端，腐蚀减薄部位在换热器进出口的另一端，远离进出口，应是物料流动至此，流速降低，均在相同部位聚集，腐蚀性介质沉积，对此部位长期腐蚀造成。根据现场宏观检查来看，减薄部位处均有挡板，挡板侧及底部有大量物料沉积物，为物料流动受挡板的影响在此聚集。而换热器E-205A壳程进口温度40℃左右，E-205C出口温度在120℃左右，壳程中的水分在低温部位呈液态，也为在此部位形成H2S+HCl+H2O酸性腐蚀环境创造条件，腐蚀性介质长期沉积、在换热过程浓缩，对沉积部位的壳体及接触的换热管束造成局部腐蚀减薄。

3.3 主要腐蚀机理

由于重整原料中本身含有一定量的硫、氮、氧、氯等物质，在预加氢过程中会与氢反应生成H2S、NH3、H2O、HCl等，而重整反应催化剂通过硫、氯活化，硫、氯在反应器中会生成H2S、HCl，部分随气相进入循环氢，循环氢中带水，在后续流程低温及滞流部位，物料中的杂质混合沉积在壳程挡板及底部等死角处，在垢下产生酸性腐蚀，造成换热器壳体的局部严重的腐蚀。反应方程式为：

4 结论

（1）E-205A/B/C壳程进料中含微量H2S、HCl和H2O是腐蚀的来源；

（2） 换热器的工艺流程及内部结构，造成换热器一端形成盲端，有挡板的存在，物料在此部位易积聚，形成垢下H2S+HCl+H2O酸性腐蚀，造成换热器壳程局部腐蚀减薄。

5 建议

（1）控制好重整反应的水氯平衡，并提高脱硫、脱氯效果，避免过多的硫、氯随工艺带入下流设备中，对设备造成腐蚀；

（2）做好稳定塔进料的脱水工作，防止将再接触罐V-204中的水带入稳定系统，加剧设备的腐蚀；

（3）改善换热器的工艺流程或内部结构，避免物料在换热器壳程局部积聚，形成垢下腐蚀；

（4）加强物料腐蚀性介质的监测及换热器壳体厚度监测，发现问题及时处理，避免腐蚀泄漏风险。