郝新煥 江 臣

（中國石油獨(dú)山子石化分公司，新疆 獨(dú)山子 833699）

0 引言

重整裝置E-205A/B/C穩(wěn)定塔進(jìn)料換熱器為從比利時(shí)雪夫隆煉油廠引進(jìn)的二手設(shè)備，原投產(chǎn)于1970年，1991年6月再次投入使用，2019年8月大修期間設(shè)備定期檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，三臺(tái)換熱器的殼體內(nèi)部均有局部腐蝕減薄的情況，減薄率達(dá)50%左右，車間監(jiān)護(hù)運(yùn)行，于2021年4月檢修窗口期進(jìn)行更換，對(duì)更換下來的設(shè)備殼體減薄部位切割下來進(jìn)行分析，以查明原因，避免類似腐蝕情況再次發(fā)生。

1 工藝流程及設(shè)備參數(shù)

重整加氫裝置主要分為預(yù)加氫部分和重整兩部分，原料為蒸餾裝置的低辛烷值直餾汽油、加氫裂化裝置的重石腦油及芳烴抽提裝置的抽余油。

表1 穩(wěn)定塔進(jìn)料換熱器E-205A/B/C工藝參數(shù)

預(yù)加氫來的精制油與重整循環(huán)壓縮機(jī)C-201來的氫氣混合，然后進(jìn)入原料換熱器E-201管程與重整反應(yīng)產(chǎn)物換熱到440℃左右，依次經(jīng)過F-201，R-201，F(xiàn)-202，R -202，F(xiàn)-203，R-203，F(xiàn)-204，R-204完成重整反應(yīng)。重整采用兩段混氫，C-201出口氫氣一部分補(bǔ)入E-201管程入口，與重整原料混合，另一部分進(jìn)E-202管程與重整反應(yīng)產(chǎn)物換熱到420℃左右，然后補(bǔ)在R-202出口、F-203入口。重整反應(yīng)后的產(chǎn)物進(jìn)入E-202殼程、E-201殼程與重整原料換熱到100℃左右，然后依次通過空冷E-203、水冷E-204殼程，冷卻到30～40℃后進(jìn)入氣液分離罐V-201。V-201頂部氫氣一部分進(jìn)C-201進(jìn)行壓縮循環(huán)，C-201出口氫氣分兩部分作為兩段混氫用；一部分經(jīng)過脫氯罐V-105進(jìn)行脫氯后進(jìn)往復(fù)壓縮機(jī)C-202，C-202出口氫氣經(jīng)E-212冷卻到40℃左右，進(jìn)入再接觸罐V-204，V-204頂部氫氣分別供給加氫裂化、芳烴抽提和預(yù)加氫。 V-201底的液體經(jīng)P-205升壓后與C-202出口氫氣混合一起進(jìn)入E-212，然后進(jìn)入V-204。V-204底油與V-202頂來的瓦斯混合進(jìn)入E-213，冷卻到40℃左右，進(jìn)入V-205，V-205底油經(jīng)P-202升壓后進(jìn)E-205A/B/C殼程與穩(wěn)定塔T-201底穩(wěn)定汽油換熱到120℃左右進(jìn)T-201；塔底穩(wěn)定汽油經(jīng)E-205A/B/C管程與V-201減油換熱到100℃左右，再經(jīng)E-214、E-209、E-210冷卻至小于40℃后外送。T-201頂出來的產(chǎn)物經(jīng)空冷E-206A/B/C，水冷換E-207冷卻到小于40℃后進(jìn)入回流罐V-202，氣相進(jìn)再接觸罐，液相經(jīng)回流泵P-203升壓，一部分打回流返塔，一部分作為液態(tài)烴外送出裝置。

穩(wěn)定塔進(jìn)料換熱器E-205A/B/C為三臺(tái)串聯(lián)，浮頭式換熱器。

圖2 穩(wěn)定塔進(jìn)料換熱器E-205A/B/C

1.2 工藝變更情況

2012年在重整自產(chǎn)氫進(jìn)C-202前增加了脫氯罐一臺(tái)V-105，采用低溫脫氯劑W-407進(jìn)行脫氯。

2013年新增氫氣洗滌塔T-602，以洗去脫硫系統(tǒng)氫中MDEA液滴及部分氨，消除結(jié)晶鹽堵塞壓縮機(jī)組隱患。

2013年7月增加了脫硫水洗，水洗后氫氣中的硫降低，水含量上升，即使經(jīng)過聚結(jié)器脫水，氫氣中水仍然較高，進(jìn)入V-204后V-204油品含水，V-204切液與重整生成油（未脫氯）匯合后進(jìn)液態(tài)烴分液罐V-205，然后進(jìn)入E-205A/B/C換熱后進(jìn)入穩(wěn)定塔

T-201。

2015年開工后，V-204凝液直接通過切液線排放至低壓安全放空罐V-410。2017年7月增加污油外送線至拔頭油線流程，在接觸罐V-204凝液不再去低壓安全放空罐V-410，改為直接排放至液態(tài)烴回收罐V-205后進(jìn)入穩(wěn)定塔T-201。

2 腐蝕檢查及檢測

2.1 超聲測厚

2019年8月，對(duì)換熱器進(jìn)行定檢，發(fā)現(xiàn)外部宏觀檢驗(yàn)合格，殼體內(nèi)壁底部可見減薄腐蝕凹坑，超聲波測厚，原始壁厚11mm，E-205A/B/C最小壁厚值分別為：5.9mm、5.5mm、5.2mm，無損檢測UT、MT抽查均未發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷。換熱器殼體減薄部位均處于相同部位的底部（見圖3標(biāo)紅處），其余部位無明顯減薄。

圖3 穩(wěn)定塔進(jìn)料換熱器E-205A/B/C超聲波測厚情況

2.2 宏觀檢查

2021年4月對(duì)舊換熱器殼體減薄部位進(jìn)行切割，打開后看到，管束及殼體內(nèi)壁覆蓋厚厚一層紅褐色的腐蝕產(chǎn)物，呈片狀，疏松、容易剝落，隔板處聚集有黑色物料沉積物，底部有大量的物料和腐蝕產(chǎn)物的沉積物。內(nèi)部管束表面腐蝕輕微，結(jié)垢嚴(yán)重部位管束外表面覆蓋一層褐色腐蝕產(chǎn)物。如圖4所示。

圖4 穩(wěn)定塔進(jìn)料換熱器E-205打開情況

2.3 殼程垢樣分析

換熱器E-205殼程為重整反應(yīng)后的生成油，對(duì)換熱器減薄部位殼程垢樣進(jìn)行能譜分析，結(jié)果如圖5所示。

圖5 換熱器E-205殼程垢樣分析結(jié)果

從垢樣分析結(jié)果來看，主要成分均為C、Fe、O、S，還含有少量Cl，腐蝕性介質(zhì)主要為S、Cl，結(jié)合工藝流程，應(yīng)是穩(wěn)定進(jìn)料中存在重整原料及反應(yīng)過程中帶來的。

3 原因分析

3.1 腐蝕性介質(zhì)分析

同時(shí)每次開工時(shí)，在對(duì)新鮮或再生后的還原態(tài)重整催化劑又必須注硫以降低其初活性（如圖1所示），雖含量較小，但隨著設(shè)備的使用年限會(huì)隨著腐蝕產(chǎn)物積聚。在有水存在的情況下，就會(huì)對(duì)后序流程中的設(shè)備及管線產(chǎn)生H2S+HCl+H2O酸性腐蝕環(huán)境[1-5]。

圖1 重整單元流程

從工藝流程來看，在正常生產(chǎn)中，重整反應(yīng)為維護(hù)重整催化劑較高活性，要不斷補(bǔ)充氯，以維持催化劑的酸性功能。氯的含量受原料中水的影響，需要保證水氯平衡。而原料重石腦油中本身含硫，

從工藝變更情況來看，雖然后期（2012年開始）重整系統(tǒng)逐步增加了脫硫、脫氯、脫水工藝，而E-205A/B/C使用了30多年，期間重整工藝流程的多次調(diào)整，仍然造成E-205A/B/C殼程進(jìn)料中含有一定的H2S、HCl、水，在低溫部位，會(huì)形成H2S+HCl+H2O酸性腐蝕環(huán)境。結(jié)合能譜分析腐蝕性介質(zhì)主要為S、Cl。

3.2 工藝流程分析

根據(jù)設(shè)備超聲測厚來看，減薄部位均位于遠(yuǎn)離換熱器殼程入口端相同部位的底部，其它部位均無明顯減薄情況（如圖3所示）。結(jié)合現(xiàn)場換熱器的流程，進(jìn)口和出口處于同一端，腐蝕減薄部位在換熱器進(jìn)出口的另一端，遠(yuǎn)離進(jìn)出口，應(yīng)是物料流動(dòng)至此，流速降低，均在相同部位聚集，腐蝕性介質(zhì)沉積，對(duì)此部位長期腐蝕造成。根據(jù)現(xiàn)場宏觀檢查來看，減薄部位處均有擋板，擋板側(cè)及底部有大量物料沉積物，為物料流動(dòng)受擋板的影響在此聚集。而換熱器E-205A殼程進(jìn)口溫度40℃左右，E-205C出口溫度在120℃左右，殼程中的水分在低溫部位呈液態(tài)，也為在此部位形成H2S+HCl+H2O酸性腐蝕環(huán)境創(chuàng)造條件，腐蝕性介質(zhì)長期沉積、在換熱過程濃縮，對(duì)沉積部位的殼體及接觸的換熱管束造成局部腐蝕減薄。

3.3 主要腐蝕機(jī)理

由于重整原料中本身含有一定量的硫、氮、氧、氯等物質(zhì)，在預(yù)加氫過程中會(huì)與氫反應(yīng)生成H2S、NH3、H2O、HCl等，而重整反應(yīng)催化劑通過硫、氯活化，硫、氯在反應(yīng)器中會(huì)生成H2S、HCl，部分隨氣相進(jìn)入循環(huán)氫，循環(huán)氫中帶水，在后續(xù)流程低溫及滯流部位，物料中的雜質(zhì)混合沉積在殼程擋板及底部等死角處，在垢下產(chǎn)生酸性腐蝕，造成換熱器殼體的局部嚴(yán)重的腐蝕。反應(yīng)方程式為：

4 結(jié)論

（1）E-205A/B/C殼程進(jìn)料中含微量H2S、HCl和H2O是腐蝕的來源；

（2） 換熱器的工藝流程及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，造成換熱器一端形成盲端，有擋板的存在，物料在此部位易積聚，形成垢下H2S+HCl+H2O酸性腐蝕，造成換熱器殼程局部腐蝕減薄。

5 建議

（1）控制好重整反應(yīng)的水氯平衡，并提高脫硫、脫氯效果，避免過多的硫、氯隨工藝帶入下流設(shè)備中，對(duì)設(shè)備造成腐蝕；

（2）做好穩(wěn)定塔進(jìn)料的脫水工作，防止將再接觸罐V-204中的水帶入穩(wěn)定系統(tǒng)，加劇設(shè)備的腐蝕；

（3）改善換熱器的工藝流程或內(nèi)部結(jié)構(gòu)，避免物料在換熱器殼程局部積聚，形成垢下腐蝕；

（4）加強(qiáng)物料腐蝕性介質(zhì)的監(jiān)測及換熱器殼體厚度監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，避免腐蝕泄漏風(fēng)險(xiǎn)。