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重整裝置預(yù)加氫蒸發(fā)脫水塔進料換熱器腐蝕原因及預(yù)防措施

文檔作者：潘誠文檔來源：塔西南石化廠		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年09月21日
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石油和化工設(shè)備
-70-
腐蝕防護
2016年第19卷
重整裝置預(yù)加氫蒸發(fā)脫水塔進料換熱器腐蝕
原因及預(yù)防措施
潘誠
(塔西南石化廠，新疆澤普844804)
[摘要]本文介紹了預(yù)加氫蒸發(fā)脫水塔進料換熱器腐蝕的原因及采取的控制措施。
[關(guān)鍵詞]蒸發(fā)脫水塔；換熱器；腐蝕；電化學(xué)腐蝕；沖蝕
塔西南石化廠催化重整裝置由洛陽石化工程
公司設(shè)計，新疆獨山子建設(shè)集團有限公司施工，
占地面積6240m2,裝置最大規(guī)模為15×104t/a(以
重整進料為基準)。催化重整裝置由原料預(yù)處
理、重整系統(tǒng)和汽油脫苯系統(tǒng)三部分構(gòu)成，主要
產(chǎn)品為高辛烷值汽油，副產(chǎn)品為石腦油、氫氣和
液化石油氣等。
1問題現(xiàn)象
2014年9月重整裝置檢修時抽出蒸發(fā)脫水塔進
圖2
料換熱器E1104芯子，發(fā)現(xiàn)E1104芯子外表面和大
浮頭結(jié)滿銹渣，同時在換熱器試壓時發(fā)現(xiàn)128根管
束堵了76根，堵管率為59.38%，超出報廢堵管率
T1101
(30%)29個百分點，說明蒸發(fā)脫水塔進料換熱器
預(yù)加氫反應(yīng)
E1104運行期間管殼程腐蝕嚴重。蒸發(fā)脫水塔進料
器生成油
蒸發(fā)脫水塔
換熱器E1104檢修時外貌見圖1、圖2。
底油
2蒸發(fā)脫水塔進料換熱器E1104簡介
2.1蒸發(fā)脫水塔進料換熱器E1104流動介質(zhì)
E1104
E1107/AB
預(yù)加氫反應(yīng)油首先經(jīng)過分餾塔底換熱器
E1107/AB殼程和分餾塔底油進行換熱，然后經(jīng)蒸
發(fā)脫水塔E1104殼程和經(jīng)E1104管程的蒸發(fā)脫水塔
圖3
底油進行換熱后進入蒸發(fā)脫水塔。
2.2蒸發(fā)脫水塔進料換熱器E1104結(jié)構(gòu)介紹
蒸發(fā)脫水塔進料換熱器E1104為臥式U型管
換熱器，型號BIU500-2.5/2.5-90-6/19-2I,設(shè)計壓
力：管程/殼程2.45MPa/2.45MPa;設(shè)計溫度：管
程/殼程200℃/200℃；換熱面積90m2,管束材料為
作者簡介：潘誠(1986一)，男，陜西安康人，大學(xué)本科，助理
圖1
工程師，塔西南石化廠煉油二車間設(shè)備工程師。
第2期
潘誠重整裝置預(yù)加氫蒸發(fā)脫水塔進料換熱器腐蝕原因及預(yù)防措施
-71-
10°鋼，筒體材料為16MnR。
生成H2S、NH3、HCl、H2O等物質(zhì)，因原料中硫含
3蒸發(fā)脫水塔進料換熱器E1104腐蝕原因分析
量較高，大量的H2S溶解在油氣中沒有解吸出來，
系統(tǒng)會發(fā)生電化學(xué)腐蝕，而高速流動的油氣又會
3.1腐蝕原因
在換熱器入口管引起沖蝕腐蝕，油氣進入換熱器
原料油通過預(yù)加氫反應(yīng)器R1101,在一定的壓
流速降低又引起管內(nèi)結(jié)垢，在共同作用下造成蒸
力、溫度和催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)，加氫反應(yīng)
發(fā)脫水塔進料換熱器E1104發(fā)生嚴重腐蝕。
表12013年12月原料硫含量數(shù)據(jù)
日期
12.5
12.7
12.8
12.9
12.11
12.17
12.19
原料油硫含量(mg/L)
16.3
25.0
34.2
12.4
20.1
25.8
23.2
V1102氣相硫(ppm)
39.27
32.77
47.2
37.35
48.0
47.91
表22014年2月原料硫含量數(shù)據(jù)
表32013年12月以前各月原料油硫含量
日期
2.2
2.3
2.24
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
原料油硫含量(mg/L)
20.7
18.8
86.1
原料油硫
7.1
7.5
5.0
6.3
5.8
7.0
9.5
10.0
7.8
V1102氣相硫(ppm)
33.2
256.4
含量(mg/L)
從上述數(shù)據(jù)可以看出，以往裝置加工的原料
其中系統(tǒng)中H2S、H2O主要源自預(yù)加氫反應(yīng)系
油硫含量較低，平均硫含量不超過10.0mg/L,在
統(tǒng)，Cl主要源自預(yù)加氫反應(yīng)系統(tǒng)和重整注氯劑二
2013年12月至2014年2月期間原料平均硫含量約為
氯乙烷。
28.26mg/L,而2013年2月24日原料油的硫含量高
4減緩換熱器腐蝕的預(yù)防措施
達86.1mg/L,主要原因為2013年12月至2014年2月
4.1煉制硫含量低的原料油
期間裝置摻煉的含硫量較高的塔中原油比例有所
提高。
可以看出，造成蒸發(fā)脫水塔進料換熱器E1104
的腐蝕主要原因是原料中含有大量的硫，因此若
3.2腐蝕類型
要根本上杜絕腐蝕就必須加工含硫量低的原油。
蒸發(fā)脫水塔進料換熱器E1104殼程入口溫度為
4.2換熱器采用管板式換熱器
100℃左右，管程入口溫度約為150-160℃，所以
發(fā)生的腐蝕主要為低溫H2S電化學(xué)腐蝕(H2S-H2O
現(xiàn)蒸發(fā)脫水塔進料換熱器E1104為U型管換熱
腐蝕，H2S-HCl-H2O腐蝕)、銨鹽腐蝕和油氣沖
器，而蒸發(fā)脫水塔進料換熱器管殼程所走介質(zhì)不
蝕。
是清潔介質(zhì)，介質(zhì)中存在著大量的酸性氣體，酸
性氣體在換熱器中發(fā)生反應(yīng)從而造成蒸發(fā)脫水塔
3.3腐蝕機理
進料換熱器管殼程腐蝕和管束被堵，采用U型管換
通常，H2S可與Fe反應(yīng)生成FeS,FeS沉積在設(shè)
熱器，被堵管束很難被清洗和疏通。
備的表面上，形成保護膜，將金屬表面與酸性介
4.3采用不銹鋼等耐腐蝕材料的換熱器
質(zhì)隔離，可防止進一步腐蝕：
采用不銹鋼合金材料的換熱器可以增強換
Fe+H2S=FeS+H2
熱器的耐腐蝕能力，但設(shè)備成本將大大增加，換
但是，在預(yù)加氫系統(tǒng)中存在NH3、HCl、H2O
材質(zhì)是否劃算，應(yīng)結(jié)合裝置的具體情況論證可行
等物質(zhì)，其中HCl被冷凝液吸收或遇水形成鹽酸，
性。
能夠?qū)⑸鲜鯢eS保護膜溶解破壞，過量的氨又可形
成硫氫化氨的垢下腐蝕。
4.4涂防腐層、注緩蝕劑
FeS+2HCl=FeCl2+H2S
采用涂防腐層、注緩蝕劑的方法可在一定程
度上減緩酸性氣體對設(shè)備的腐蝕，但應(yīng)注意高速
同時，HCl在H2O的作用下也可直接與Fc發(fā)生
油氣對防腐層的沖擊作用以及沖刷下來的防腐物
反應(yīng)：
對重整催化劑性能是否產(chǎn)生影響。
Fe+2HCl=FeCl2+H2
4.5采用有效的脫氯劑
石油和化工設(shè)備
-72-
腐蝕防護
2016年第19卷
從上述介紹可以看出油氣中的HCl遇水形成鹽
中起著關(guān)鍵作用。目前中石油、中石化使用在線
酸，將FeS保護膜溶解破壞造成換熱設(shè)備腐蝕，可
監(jiān)測系統(tǒng)的有38個企業(yè)（中石油16個，中石化22
以利用脫氯劑的吸附作用脫除系統(tǒng)中的HCl,從而
個)。使用在線檢測技術(shù)可以很好地掌握裝置關(guān)
避免因HCl存在造成的設(shè)備腐蝕。
鍵設(shè)備的腐蝕情況，預(yù)防和控制腐蝕的發(fā)展，從
4.6優(yōu)化操作，脫除油氣中的H2S
而很好地保證裝置的安全平穩(wěn)生產(chǎn)。
現(xiàn)階段進行優(yōu)化操作是減少換熱器腐蝕的主
5結(jié)束語
要手段，在操作上要盡量提高預(yù)加氫分液罐V1102
塔西南石化廠因原油短缺，摻煉含硫高的原
和蒸發(fā)脫水塔T1101回流溫度以及T1101底溫，加
料油比例將越來越大，只有做好裝置防腐控制措
大V1102的尾氣排放量，讓大量H2S進入燃料系統(tǒng)
施，才能確保預(yù)加氫系統(tǒng)中的設(shè)備運轉(zhuǎn)周期，保
中，以減少油氣中所含的H2S氣體量。
證裝置“長、穩(wěn)、安、滿、優(yōu)”地運行。
4.7應(yīng)用在線檢測技術(shù)
采取在線監(jiān)測指導(dǎo)防腐，在工藝、設(shè)備防腐
收稿日期：2015-12-17；修回日期：2016-01-07
(上接75頁)
收，而不能盲目采用波紋管膨脹節(jié)，如單式軸向
[4] ASME B31.3-2012, Process Piping[S].
波紋膨脹節(jié)不能承受內(nèi)推力和軸向偏轉(zhuǎn)力⑥，須在
[5]GB/T20801.2-2006,壓力管道規(guī)范工業(yè)管道第2部分：材
料[S].
兩邊設(shè)置固定支架，否則會造成安全事故。
[6]李強，李強，毛民·阿斯哈爾.淺析一起天然氣管道爆裂事
故[J].石油和化工設(shè)備，2013,16(11)：70-71.
參考文獻
[1]GB/T12777-2008,金屬波紋管膨脹節(jié)通用技術(shù)條件[S].
基金項目：江蘇省高等職業(yè)院校高級訪問工程師計劃資助項
[2] Charles Becht [V.工藝管道ASME B31.3實用指南[M].北
目(2015FG002)
京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006：221-222.
[3]Charles Becht [V.工藝管道ASME B31.3實用指南[M].北
京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006：229-233.
收稿日期：2016-01-06；修回日期：2016-01-13
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