任亮

摘 要：高壓空冷器在石化行業(yè)中發(fā)揮著不可替代的作用，可有效地保證相關(guān)設(shè)備安全穩(wěn)定地運(yùn)行，但是在實(shí)際的工作過程中，系統(tǒng)被腐蝕的狀況屢見不鮮。因?yàn)榭绽湎到y(tǒng)的設(shè)計(jì)容量有限，在原料中硫和氮的含量顯著提升狀況下，往往注水量沒有進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，這是造成空冷器出現(xiàn)腐蝕的最為重要的原因，此外，比如空冷器流量控制不到位，操作出現(xiàn)失誤等都是造成空冷器腐蝕的原因之一，因此應(yīng)該根據(jù)腐蝕原因提出行之有效的防腐措施，保證石化行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：高壓空冷器;加氫裝置;防腐設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TE986? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

高壓空冷器廣泛地應(yīng)用于石化行業(yè)中，因?yàn)樗幍沫h(huán)境較為惡劣，容易發(fā)生泄漏或者失效的狀況，如果不進(jìn)行及時(shí)處理，容易造成較為嚴(yán)重的后果。近年來，很多油田已經(jīng)接近枯竭，所出產(chǎn)的原油質(zhì)量顯著的下降，硫、氮等元素的含量大幅提升，這樣在原油的加工過程中就容易產(chǎn)生腐蝕性氣體，比如硫化氫、氨氣等，在煉油過程中，容易造成設(shè)備或者裝置的腐蝕，給石化行業(yè)的安全生產(chǎn)帶來威脅，所以應(yīng)該給予高壓空冷器的腐蝕問題足夠的重視，這樣才能夠保證設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。

1 加氫高壓空冷器腐蝕的基本特征

在加氫反應(yīng)器中，原料中所含有的硫和氮會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成H2S和NH3，同時(shí)還有少量的HCl產(chǎn)生，在接下來的冷卻環(huán)節(jié)還會(huì)有NH4Cl以及NH4HS的結(jié)晶生成，NH4Cl的結(jié)晶溫度在176 ℃～204 ℃，結(jié)晶過程始于換熱器位置。而NH4HS的結(jié)晶溫度在26 ℃～65 ℃，在空冷器內(nèi)發(fā)生結(jié)晶，這樣就容易造成空冷器的堵塞，通過沖洗作業(yè)可以有效地減輕堵塞的狀況，但是在作業(yè)過程中，會(huì)產(chǎn)生NH4HS溶液，該溶液具有較強(qiáng)的腐蝕性。除此之外，NH4Cl的吸水性較強(qiáng)，在吸水后容易造成垢下腐蝕，加氫高壓空冷器腐蝕的基本特征主要包括3點(diǎn)。

1.1 腐蝕不易控制

相關(guān)的研究數(shù)據(jù)顯示，NH4HS注水溶解后具有較強(qiáng)的腐蝕性，這是造成空冷器腐蝕最主要的原因，此外，因?yàn)槁入x子的存在以及注水水質(zhì)的影響，使得腐蝕過程變得更加復(fù)雜。在注水前，NH4Cl吸水后往往會(huì)造成垢下腐蝕，在注水后，由于空冷器及換熱器的材質(zhì)及構(gòu)造不同，所產(chǎn)生的腐蝕和泄露情況也不盡相同。

1.2 腐蝕狀況多發(fā)

在加氫設(shè)備中，因?yàn)榉磻?yīng)產(chǎn)物的溫度在逐漸地降低，這樣就會(huì)造成高壓空冷器正好處于結(jié)晶產(chǎn)生的溫度區(qū)間，目前，空冷器的材質(zhì)以塑鋼為主，容易發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，而且腐蝕現(xiàn)象與溫度、壓力關(guān)系密切。

1.3 存在泄露風(fēng)險(xiǎn)

因?yàn)楦邏嚎绽淦鏖L期處于較差的運(yùn)行環(huán)境中，比如高溫、高壓等，而且在介質(zhì)中還常伴有易燃物質(zhì)，如果發(fā)生泄漏勢(shì)必會(huì)帶來無法想象的后果。

1.4 空冷器質(zhì)量難以保證

現(xiàn)階段，空冷器普遍采用絲堵結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有一定的安全隱患，需要嚴(yán)格控制產(chǎn)品的焊接質(zhì)量，而一些空冷器的廠家對(duì)空冷器的無損檢驗(yàn)沒有給予足夠的重視，有的甚至只停留在紙面上，這樣空冷器的質(zhì)量就難以保證。

2 加氫高壓空冷器腐蝕的主要原因

2.1 設(shè)計(jì)處理量以及設(shè)計(jì)原料硫氮比偏低

現(xiàn)階段，煉油企業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，原油的質(zhì)量卻顯著下降，原油中所含有的硫量大幅上升，但是石化企業(yè)卻沒有對(duì)高壓空冷器進(jìn)行技術(shù)改造，導(dǎo)致空冷器的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)值，這就在很大程度上促進(jìn)了腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。

2.2 進(jìn)料中含氮量過高

由于原油中的氮含量不斷提升，而因?yàn)榭绽淦髟O(shè)計(jì)上的缺陷，系統(tǒng)的注水量無法進(jìn)行調(diào)解，這樣就直接造成了HCl的濃度顯著提高，通過相關(guān)的模擬計(jì)算可以得出，NH4HS的估算濃度為標(biāo)準(zhǔn)值的1.1倍。

2.3 高壓空冷器中原料流速過快

因?yàn)樵现懈鹘M分的變化，需要對(duì)空冷器進(jìn)行相應(yīng)的改造，但是改造后的裝置原料流速顯著提升，這也在無形中加劇了腐蝕的狀況?？绽淦鞯脑O(shè)計(jì)流速一般在5.5 m/s左右，在對(duì)空冷器的改造過程中，設(shè)計(jì)人員已經(jīng)盡量地降低了原料的流速，但是改造后的裝置在運(yùn)行中，原料流速往往會(huì)超過6 m/s，這樣會(huì)嚴(yán)重地影響到空冷器安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

2.4 物料分配不均

物料分配不均是造成高壓空冷器腐蝕的重要原因之一，從表面上看，空冷器的各進(jìn)出口管線分布得較為均勻，但是在管線的有些位置比如彎頭處不可避免地會(huì)存在一些不合理的設(shè)置情況，這樣就會(huì)造成物料的分配不均，除此之外，如果空冷器出現(xiàn)泄露而停用時(shí)，同樣會(huì)引起物料的分配不均，這些都容易造成空冷器的腐蝕。

2.5 操作不穩(wěn)定

部分工作人員在進(jìn)行進(jìn)料時(shí)，沒有嚴(yán)格控制進(jìn)料的數(shù)量以及進(jìn)料中氮和硫的含量，這樣就會(huì)使空冷器的運(yùn)行狀態(tài)中出現(xiàn)明顯波動(dòng)的現(xiàn)象，比如，在進(jìn)料中的氮含量顯著增加的背景下，沒有增加注水量則會(huì)造成空冷器中的NH4HS濃度的大幅增加，此外，空冷器的溫度控制不當(dāng)，也會(huì)影響到裝置液相中水的含量，這些情況都會(huì)促進(jìn)空冷器腐蝕作用的發(fā)生。

2.6 空冷器內(nèi)部溫度分布不均勻

為了能夠有效地節(jié)省生產(chǎn)成本，有些企業(yè)會(huì)選擇性地關(guān)閉空冷器風(fēng)機(jī)，這樣就會(huì)造成空冷器內(nèi)部溫度分布不均勻，進(jìn)而會(huì)造成裝置中物料分配不均，造成腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。

2.7 進(jìn)水水質(zhì)較差

進(jìn)水水質(zhì)較差是引起空冷器腐蝕的重要原因之一，空冷器的進(jìn)水可以采用除鹽水，也可以采用達(dá)標(biāo)的污水等，但是目前，空冷器的進(jìn)水水質(zhì)普遍不能達(dá)到國家相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2.8 氯離子含量過高

空冷器中的氯離子普遍來源于原油、進(jìn)水以及補(bǔ)充氫中，而不合理的進(jìn)水方式又在一定程度上增加了氯離子在腐蝕過程中的作用。換熱器處于空冷器之前，容易因?yàn)镠H4Cl的結(jié)晶而引起堵塞或者腐蝕，間斷性的注水不能使腐蝕問題得到解決。通過改進(jìn)進(jìn)水方式，可以有效地預(yù)防或者減少腐蝕狀況的發(fā)生，但是需要注意的是，當(dāng)氯離子的濃度超出一定的界限時(shí)，空冷器的腐蝕機(jī)理會(huì)更加復(fù)雜，具體還需要進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

3 加氫高壓空冷器防腐策略分析

第一，從根本上說，近年來原油質(zhì)量顯著的下降，原油中硫和氮的含量顯著上升，這樣就會(huì)造成空冷器在運(yùn)行過程中各項(xiàng)參數(shù)遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)值，這也是空冷器發(fā)生腐蝕現(xiàn)狀的最重要原因，因此應(yīng)該采取有效的措施對(duì)原料中的硫和氮加以控制，抑制腐蝕狀況的進(jìn)一步發(fā)展;第二，空冷器的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)也很大程度上影響著空冷器的腐蝕狀況，在實(shí)際的作業(yè)過程中，需要嚴(yán)格控制各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，其中要格外注意氮和硫含量較高的原料，這就要求相關(guān)工作人員保持良好的工作作風(fēng)，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，保證生產(chǎn)過程穩(wěn)定有序地進(jìn)行;第三，在原油質(zhì)量逐漸下降的背景下，氯離子在空冷器的腐蝕中所發(fā)揮的作用越來越大，而且在某些運(yùn)行參數(shù)設(shè)置不合理的狀態(tài)下，腐蝕狀況會(huì)越發(fā)的嚴(yán)重，這就需要相關(guān)工作人員給予NH4Cl腐蝕問題足夠的重視，并且對(duì)空冷器的材質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)先選擇Incoloy825合金，相較于傳統(tǒng)的塑鋼材質(zhì)，其具有更優(yōu)的防氯離子腐蝕能力;第四，對(duì)空冷器的結(jié)構(gòu)以及管道布置方式進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，保證物料分配的均勻性，這樣也可以有效減少空冷器腐蝕狀況的發(fā)生概率;第五，科學(xué)合理地控制注水，尤其是當(dāng)空冷器的材質(zhì)為塑鋼時(shí)，需要保證各個(gè)注水點(diǎn)有足夠的剩余水相，一般控制在25 %以上，這樣可以對(duì)由于HCl而產(chǎn)生的腐蝕作用進(jìn)行充分的抑制。除此之外，還需要根據(jù)空冷器的運(yùn)行狀態(tài)對(duì)鹽濃度進(jìn)行適時(shí)的調(diào)整，保證各項(xiàng)工作的正常開展。

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