加氢裂化装置高压换热器腐蚀泄露分析及对策

发表时间:2021/6/11   来源:《基层建设》2021年第5期   作者:薛志新
[导读] 摘要:高压换热器属于一种柴油加氢装置设备,其性能的好坏对于生产质量有着直接的影响,特别是在其运行的过程中,很容易受到原料性质、操作条件等因素的影响,从而导致腐蚀泄露问题的出现,这必然会影响高压换热器的性能及应用效果,最终为炼油厂带来严重的经济损失和不良影响。
        中国石油化工股份有限公司天津分公司炼油部联合三车间  天津市  300270
        摘要:高压换热器属于一种柴油加氢装置设备,其性能的好坏对于生产质量有着直接的影响,特别是在其运行的过程中,很容易受到原料性质、操作条件等因素的影响,从而导致腐蚀泄露问题的出现,这必然会影响高压换热器的性能及应用效果,最终为炼油厂带来严重的经济损失和不良影响。所以,为了更好地保障炼油厂的顺利生产,则需要对加氢裂化装置高压换热器的应用加以重视,避免腐蚀泄露的情况出现。对此,文章中对加氢裂化装置高压换热器腐蚀泄露的原因进行了分析,并提出几点解决对策。
        关键词:加氢裂化;高压热换器;腐蚀泄露;对策
        加氢裂化装置属于一种化工设备,其长期在高温、高压、临氧环境中工作,这也使得其具有易燃易爆的特点,近些年来人们对于该设备运行的安全性更为关注。在近些年来,原有内的含硫化物质含量逐渐地增多,这对于加氢裂化装置高压换热器来说则是一个不利的影响,不进加剧了腐蚀情况,还难以保证设备生产的安全性。因此,在加氢裂化装置高压换热器日常运行的过程中,工作人员必须极强对设备的防腐工作,在本质上分析其腐蚀泄露的原因,并以此为依据制定相应的防护措施,以此来保证设备的性能与功能。
        一、高压换热器腐蚀机理分析
        (一)高温氢损伤
        由于高压换热器常常在高温、高压环境中运行,在进行加氢反应时,入侵到钢中的氢会与钢材中的不稳定碳化物产生反应生成甲烷,这就会造成钢材出现内部脱碳的情况,由于甲烷不能从钢中逸出,其就会聚集在晶界及其附近的空隙并形成甲烷空隙。在这种情况下,随着压力的升高,高压换热器就会出现微小的裂缝与鼓泡,其刚性、韧性、延性等性能都会下降,最终会出现较大的裂缝出现泄漏的情况。
        (二)高温硫化氢腐蚀
        原料油中的硫在温度超过204℃后就会与钢发生明显的反应对高压换热器产生腐蚀的作用,在最初腐蚀的速度比较快,经过一定的时间之后腐蚀速率就会保持恒定。
        (三)硫氢化铵腐蚀
        加氢裂化反应形成的产物含有H2S和NH3,其在温度冷却之后便会形成NH4HS,氯化铵会堆积在高压空冷及下游管道中导致管路堵塞,在生产的过程中通常利用给管道注水的方式来缓解堵塞,但会加速腐蚀的速度。
        二、加氢裂化装置高压换热器腐蚀泄露原因分析
        (一)工艺操作缺陷
        加氢裂化装置高压换热器在具体的运行过程中,加氢裂化反应过程中主要是加氢脱硫、加氢脱氮、加氢脱氧、烯烃饱、加氢脱金属等反应。由于在加氢的过程中所生成的氨与氯化物会与硫化物的反应产物在一定温度下生成氯化盐、硫氢化铵等固体物质,这主要是因为工艺条件决定的,以此来避免NH4Cl和NH4HS对高压换热器产生堵塞的情况,所以在装置设计的过程中,则需要在高压换热器设置注水点并进行注水冲洗。另外,在加氢裂化装置运行后,通常只是对裂化柴油、焦化柴油进行加工和催化,然而由于腐蚀成分比较复杂,尤其是在原材料和重整氢中都可能会含有微量的Cl-,这就很可能会导致高压换热器出现腐蚀泄露的现象。


        (二)设计条件不足
        高压换热器在使用几年后,由于操作条件并没有达到其设计值,这就很容易导致铵盐结晶的形成,其会出现在管程入口,形成管束上部的现象。
        三、加氢裂化装置高压换热器腐蚀泄露优化对策
        文章中通过对加氢裂化装置高压换热器腐蚀泄露的原因进行了分析与探究,可以发现导致高压热换器腐蚀泄露的原因主要在于化工原料中氯、氮、硫的含量比较高,在综合反应生成NH4Cl后堆积过多必然会对高压热换器产生腐蚀的作用,所以在具体制定解决措施的过程中,必须保证措施的针对性。
        (一)应用原油脱氯技术
        在高压换热器运行的过程中,因为加氢裂化的原料主要是经过蒸馏与延迟焦化后的原料油,对蒸馏装置获得的数据分析来看,因为原料油中包含着大量的有机氯,所以在具体的生产过程中可以应用脱氯技术将有机氯盐转化成无机氯盐,并将其洗涤到水相之中,以此来在源头上减少原油中的氯化物含量,避免对高压换热器产生腐蚀的作用,以此来确保性能。
        (二)改进防腐技术措施
        在高压换热器运行的过程中,相关的工作人员则需要严格的依据原料油中的氯含量、氮含量、加工负荷等数据,对高压换热器的注水量进行准确的核算。由于高压换热器注水量超过标准后就会造成生成油的温度下降过快,对高压换热器的换热效果产生影响,还会加速冷却器的冷却,同时采取注水的措施主要是为了在最大程度上将结晶NH4Cl冲洗掉,以此来减缓高压换热器腐蚀的情况。但是,由于注水的水质不同也会对设备长周期的运行产生一定的影响,所以必须严格按照相关的标准来选择注水水质。
        (三)先加氢反应后脱氯
        高压换热器运行的过程中,在反应器与高压换热器之间增设一个脱硫吸附罐,也是控制腐蚀泄露的一种有效措施。但是由于原料油中含有较高量的硫,所以在实际采取该种措施时,必须对吸附罐饱和进行研究。同时,由于加氢反应所得的产物处于高温、高压、临氨的环境下,所以换罐的过程中存在着较大的安全风险,甚至会对工作人员的生命健康产生威胁,必须对此进行深入的研究,在保证安全的基础上来应用该种操作。
        (四)升级高压换热器材质
        在高压换热器生产制作的过程中,则需要对其材质进行升级,采用耐腐蚀性较高的钢材,但是这会在一定程度上增加高压换热器装置的投资运行成本。
        结束语
        总而言之,高压换热器腐蚀泄露问题的成因主要在于加氢原料中的有机氯含量较高和原料油中氮、硫等含量较高,在综合反应之后容易出现盐垢板结的情况,最终对高压换热器产生腐蚀的作用。从现阶段高压热换器的运行情况来看,其所出现的腐蚀泄露问题成因大多相似,造成的影响确实是非常严重。因此,在加氢裂化装置高压换热器正常应用和运行的过程中,必须制定有效的防腐措施,以此来延长加氢裂化装置高压换热器的使用寿命,确保装置能够平稳、安全的运行,避免造成较大的损失。
        参考文献:
        [1]李涛,张中洋.加氢裂化装置高压换热器腐蚀开裂原因分析及对策[J].石油化工设备技术,2020,38(04):57-61+8.
        [2]徐胜.加氢裂化装置高压换热器管束腐蚀原因分析[J].石油化工设备技术,2019,35(04):45-47+8.
        [3]王国庆.加氢裂化装置高压换热器的腐蚀与防护[J].石油化工腐蚀与防护,2018,31(03):38-43.
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