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        加氫裂化高壓空冷器的防腐現(xiàn)狀和對策分析

        2019-10-09 11:44:25趙明亮
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2019年1期
        關(guān)鍵詞:腐蝕

        趙明亮

        摘 要:在石油化工企業(yè)生產(chǎn)過程中,加氫裂化高壓空冷器占有舉足輕重的地位,但是因為運行環(huán)境的影響,容易發(fā)生腐蝕泄露狀況。該文首先對加氫裂化高壓空冷器的腐蝕原因進行了分析,然后在此基礎(chǔ)上,從生產(chǎn)控制和檢修兩方面入手,提出了有針對性的防治策略。

        關(guān)鍵詞:加氫裂化高壓空冷器;腐蝕;脫氧水

        中圖分類號:TE986? ? ? 文獻標志碼:A

        0 引言

        隨著我國石油資源的不斷萎縮,原油性質(zhì)和質(zhì)量不斷下降,其中表現(xiàn)較為突出的是原油中硫含量顯著增加,再加上生產(chǎn)工藝裝置的改擴建,使得在原油生產(chǎn)中,不斷地出現(xiàn)影響設(shè)備穩(wěn)定性、產(chǎn)品質(zhì)量、運行安全等方面的問題,主要特別注意的是,在加氫裂化工藝鐘,高壓空冷器容易出現(xiàn)腐蝕問題,已經(jīng)影響到石油化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

        1 加氫裂化高壓空冷器腐蝕現(xiàn)狀

        加氫裂化裝置具有高溫、高壓、易燃易爆等特點,而且多在有毒的介質(zhì)中運行,該裝置的主要功能是對目標產(chǎn)品進行精煉,同時去除掉非理想成分比如硫、氮、氧等,在此過程中會產(chǎn)生大量的H2S,HCl,NH3,HCN等物質(zhì),這些物質(zhì)遇水會生成NH4Cl、NH4HS等鹽類物質(zhì),其中H2S、Cl-、NH4+等具有較強的腐蝕性,并且在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)過程中會產(chǎn)生大量的熱量。此外,因為原油中硫含量的增加,使得加氫原料中硫含量增加,這也是造成設(shè)備腐蝕的重要原因之一。例如,某煉油廠兩臺改造后的加氫裂化高壓空冷器,在投入使用后的8月~15月,共計發(fā)生3次腐蝕泄漏事故,煉油廠被迫停產(chǎn)45天,相關(guān)的調(diào)查及研究結(jié)果顯示,造成設(shè)備泄漏的直接原因是在改造后,高壓空冷器出入口溫度降低,同時原料中硫含量增加。原料物質(zhì)中含有大量NH4Cl、NH4HS等物質(zhì),其中硫化氫、氯離子的腐蝕作用明顯,特殊情況下還會遇到難控制的放熱反應(yīng),腐蝕作用明顯。如國內(nèi)某煉油廠的重油加氫裝置中2臺空冷器在一年時間曾發(fā)生3次腐蝕泄漏事故,造成非計劃停工時長累積高達45天。腐蝕原因是工藝條件變化后原料中硫元素的比例增加。注水后生成腐蝕性物質(zhì),繼而引發(fā)電化學(xué)腐蝕,最終引發(fā)穿孔、泄露等事故,對生產(chǎn)而言危害巨大。為此加強加氫裂化裝置空冷器防腐措施的分析具有較高的重要性。

        2 加氫裂化空冷器腐蝕原因分析

        2.1 裝置設(shè)計量低

        對于部分企業(yè)的加工原料進行分析后發(fā)現(xiàn),實際運營原料中N、S的比例較設(shè)計階段高。受原設(shè)計方案限制,無法進一步提高進水量,最終結(jié)果就是原料中腐蝕性氮硫化物濃度較高。據(jù)報告,部分裝置工藝模擬計算后,其NH4HS質(zhì)量濃度已經(jīng)超過10 %。近年來,國家擴能改造項目逐漸增多,加工原料成分比例發(fā)生變化,高硫油比例大幅增加,但是相應(yīng)的空冷設(shè)備尚未做出相應(yīng)調(diào)整,這一狀況導(dǎo)致實際操作中空冷器的流速、高分水的NH4HS比例偏高。當下國內(nèi)部分的煉油廠尚未進行循環(huán)氫脫硫裝置的設(shè)置。

        2.2 改造后裝置存在一定弊端

        首先,改造后的空冷設(shè)備可能存在流速高的現(xiàn)象,易引發(fā)腐蝕泄漏事故。如某些裝置初始設(shè)計流速為5.5 m/s,后續(xù)擴能改造期間進行了流速限制。但是裝置投運后,內(nèi)部介質(zhì)流速超過6 m/s,便會引發(fā)壓降變化、腐蝕程度變化等狀況。

        其次,改造后物流分配不均也是增加高壓空冷設(shè)備腐蝕速度的主要原因。設(shè)計初期一般會對空冷器進行對稱設(shè)計布置,多年生實際彎頭和直管段布置比例存在缺陷問題,易引發(fā)物料分配不均的后果。

        2.3 操作條件影響

        從空冷器投運后的運行狀況出發(fā)進行分析,操作穩(wěn)定性差會增加腐蝕程度。裝置進料對N含量控制精度不足,或者N元素比例存在顯著波動等均會引發(fā)空冷器的操作參數(shù)隨之發(fā)生改變,包括空冷入口溫度、內(nèi)部介質(zhì)流速等。此外,部分企業(yè)從節(jié)能降噪的角度出發(fā),會擅自關(guān)閉空冷風(fēng)機,此時易形成溫度場分布不均、熱風(fēng)回流等現(xiàn)象引發(fā)的腐蝕。百葉窗開閉不合理也會引發(fā)類似結(jié)果。

        3 加氫裂化空冷器防腐對策分析

        3.1 生產(chǎn)運行方面防腐對策分析

        第一,提高高壓空冷器的流速。高壓空冷器一般具有較高流速,這是腐蝕事故發(fā)生的常見原因,為此空冷設(shè)計期間需要合理地進行流速控制,不可超出設(shè)計上限。允許含水硫化氫的環(huán)境中,管道內(nèi)部介質(zhì)流速不可高于6 m/s。第二,提高操作參數(shù)控制的穩(wěn)定性,縮減核心參數(shù)波動幅度。操作不平穩(wěn)會增加腐蝕效應(yīng)。如進料中N含量會對空冷器的入口溫度產(chǎn)生影響,因此,需要加強平衡計算方面的管理,避免空冷介質(zhì)中NH4HS物質(zhì)含量高引發(fā)的腐蝕。第三,盡量維持風(fēng)機對稱開停處理。避免僅考慮節(jié)能效果而隨意關(guān)閉風(fēng)機,提高空冷島溫度場分布的合理性、均勻性。同理,空冷器百葉窗的開閉也需要注重對稱性。第四,加強空冷器注水水質(zhì)的檢驗。在空冷器運行廠區(qū)內(nèi),需要加強對脫氧水、除鹽水等水質(zhì)的檢驗分析,避免污水裝置處理水不滿足空冷器運行要求。相關(guān)資料表明,當下國內(nèi)煉油廠空冷島注水水質(zhì)經(jīng)常無法滿足相關(guān)標準的要求。第五,定期進行工藝參數(shù)檢測。原料油內(nèi)部元素種類較多,包括氮、硫、氯等。如果廠區(qū)內(nèi)部是熱聯(lián)合裝置,主要監(jiān)測對象為N、S元素的含量,一旦發(fā)現(xiàn)空冷器中N、S元素的比例高于設(shè)計值、開工初期數(shù)值,需要嚴格對Kp數(shù)值進行限制。需要引起廠區(qū)人員注意的是一旦原料水質(zhì)發(fā)生明顯變化,需要及時地對高分排水水質(zhì)進行分析和檢測。第六,注水量的控制需要滿足設(shè)計要求。注水量需要高于裝置處理量的6 %,合理地控制冷高分水銨鹽的濃度,Incoloy825材料的控制范圍可適當放寬。碳鋼空冷器中注水點管理方面,需要保證剩余水量不低于25 %。主要原因在于吸收注水點氣象的氯化物,降低NH4Cl結(jié)晶頻率。如果廠區(qū)運行水質(zhì)可采用脫氧水或蒸汽冷凝水,則后期防腐效果將會更加明顯。第七,空冷器在冬季低溫天氣運行時,百葉窗出口溫度不可過低,必要時可借助百葉窗進行溫度的調(diào)節(jié)管理。第八,原料油劣質(zhì)化狀況發(fā)生后,需要對腐蝕因子Kp值進行控制。對于廠區(qū)內(nèi)部含有循環(huán)氫裝置的設(shè)備來說,需要先保證循環(huán)氫裝置運行穩(wěn)定性和安全性??刹扇∵m當排放、部分提純法對循環(huán)氫中硫化氫含量進行管控。第九,空冷器運營后,現(xiàn)場操作人員檢測內(nèi)容需要包括下述幾項:高壓空冷器運行狀況、管束外表形狀,是否出現(xiàn)滲漏、彎曲、膨脹等問題;針對高壓空冷器絲堵、密封面和墊片的密封效果進行核對,一旦發(fā)現(xiàn)故障問題及時進行上報。每周檢測并記錄一次高壓空冷器的出口溫度,最大程度地降低偏流、結(jié)垢現(xiàn)象。

        3.2 檢修方面防腐對策分析

        加氫裂化高壓空冷器的檢修環(huán)節(jié)中,需要及時地對高壓空冷器內(nèi)部檢查進行分析。單臺高壓空冷器的管束檢查中,需要隨機抽取5~10根翅片管進行詳細檢查,拆開兩端絲堵后對襯管腐蝕狀況、襯管和基管貼合狀況、管子腐蝕程度、管子結(jié)垢程度等進行核查。檢查方法包括管端目視、內(nèi)窺鏡或渦流探傷幾種形式。一旦發(fā)現(xiàn)管子內(nèi)部出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象,需要對所有翅片管、管箱等進行高壓水清洗或化學(xué)清洗,徹底消除結(jié)垢隱患后方可投入運營。其次,針對高壓空冷器翅片管剩余壁厚進行核查,方法包括內(nèi)部翅片拆除法、局部翅片拆除法??山柚暿侄芜M行厚度測量,必要時可對管子進行破壞性檢測,切開部分翅片管進行內(nèi)部核查。借助剩余壁厚核對腐蝕速率,從而確定管子的剩余壽命。

        參考文獻

        [1]趙繼文,胡艷梅,朱榮欣,等.加氫裂化裝置高壓空冷器防腐蝕控制事項[J].全面腐蝕控制,2013(12):31-32.

        [2]王靜,李淑娟.加氫高壓空冷器腐蝕原因分析及對策[J].石油化工腐蝕與防護,2016,33(5):13-16.

        [3]周素達.加氫裂化高壓空冷器腐蝕分析與防護[J].引文版:工程技術(shù),2015(45):237.

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