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浅析加氢高压空冷腐蚀及防护措施

文档作者：丁大卫文档来源：中国石油锦西石化公司		点击数：	更新时间： 2021年10月15日
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- 86 - 腐蚀防护
石油和化工设备
2017年第20卷
浅析加氢高压空冷腐蚀及防护措施
丁大卫
（中国石油锦西石化公司， 辽宁 葫芦岛 125001）
[摘 要] 本文简要介绍了加氢高压空冷系统的腐蚀，对其腐蚀原因进行分析并提出了防护措施，旨在为其它同类场合同类
设备的操作维护提供参考。
[关键词] 加氢高压空冷器；腐蚀；防护措施
作者简介：丁大卫（1983—），男，江苏涟水人，2005年7月中国
石油大学（北京）毕业，工学学士，现为锦西石化加氢裂化车间副
主任（设备），中级工程师。
加氢高压空冷腐蚀涉及的工艺操作条件苛
刻，设备及管线材质繁多，腐蚀机理复杂。现代
炼油装置的紧凑型布局及空冷的高层布置，加之
加氢高压空冷内含有易燃油品、氢气、硫化氢
等，因此对加氢高压空冷的腐蚀进行分析和合理
防护很有必要。
1 高压空冷腐蚀简介
加氢装置原料中的S和N在加氢反应中转变成
H2S和NH3，在加氢反应结束后的冷却过程中与系
统中的Cl-生成NH4Cl和NH4HS。资料显示：NH4Cl
的结晶温度为176～204℃， NH4HS的结晶温度约
为26～65℃。为防止NH4HS结晶堵塞高压空冷器
换热管，通常在加氢反应之后进高压空冷前分几
路注水冲洗。
加氢高压空冷腐蚀及危害主要有以下特点：
(1)腐蚀机理复杂。根据各加氢装置反应系
统选材不同，经过充分调研论证表明：注水前的
换热器主要为NH4Cl的垢下腐蚀；注水后主要为
NH4HS溶液的冲蚀。但加氢反应系统Cl-的存在环
境，再加上注水水质、注水量，空冷管束的偏流
与否，系统选材不同等因素，导致加氢高压空冷
腐蚀复杂，难以精准判断和控制。
(2)腐蚀具有普遍性。所有炼厂的加氢装置，
加氢反应随着反应流出物温度的降低，都不可避
免地存在腐蚀，尤其在高压空冷附近，不可避免
地处于铵盐的结晶温度区和注水环境。
(3)高压空冷泄漏危害性大。加氢装置高压空
冷内介质通常含有易燃油品、氢气、硫化氢等，
一旦泄漏，极易爆炸起火。现代炼油装置布局紧
凑，再加上空冷布置在高处，高压空冷起火后极
易引起次生事故。
2 设计选材原则
加氢高压空冷腐蚀的机理综合归纳为硫氢化
铵结晶和稠环芳烃积聚引起的垢下腐蚀。控制该
空冷器的腐蚀一般可以采取进出管线对称布置、
控制流速和物流的腐蚀系数KP、出入口加衬里等
措施。
KP=[H2S]×[NH3]
式中：KP是物流的腐蚀系数；[H2S]是物流中
的H2S的摩尔分数，mol%；[NH3]是物流中的NH3
的摩尔分数，mol%。
KP＜0.07%时，材料为碳钢，最高流速可控制
在9.3m/s；
KP=0.1%～0.5%时，材料为碳钢，流速适宜范
围控制在4.60～6.09 m/s；
KP＞0.5%时，流速低于1.50～3.05 m/s或流速
高于7.62m/s时，宜选用3RE60Monel或Incoloy800
高合金钢[1-2]。
3 腐蚀原因分析
(1)KP值变化。部分装置原设计加工原料中S、
N含量低，因加工原料的变化及扩能改造，高压空
冷实际操作中的KP值比原设计高。
(2)注水量不足。特别是碳钢空冷器，需要维
持注水点足够的剩余水相（保持剩余水相量大于
25%），目的主要是吸收气相HCl以免产生露点腐
蚀和NH4Cl结晶。
万方数据
第8期 - 87 -
(3)流速变化。因实际生产运行控制和扩能改
造等，导致实际流速高于设计流速。同时也要注
意控制流速的下限。
(4)物流分配不均，温度不均。为保证尽可
能的分配均匀，设计会对空冷器及其进出口管线
进行对称分布。但是生产波动及长周期运行的累
积，实际运行中难免有物流分配不均。另外实际
操作中空冷风机和百叶窗开度操作不一致，也易
导致温度分布不均。
(5)注水水质差。部分企业对加氢注水水质不
重视，没有进行严格监控。尤其是新建加氢利用
低分切水补入脱氧水进行注水，更要密切监控水
质。
(6)操作波动大。炼油企业受原油加工量，
油品销售，内部生产链平衡等影响加氢生产加工
量，此外加工的原油品质不同也易导致炼油装置
生产波动。
(7)原料中Cl-含量的控制。Cl-来源主要是原料
油、补充氢和装置注水。通常合理注水是防止Cl-
腐蚀的手段。但是，当Cl-含量较高时，对空冷器
的腐蚀影响比较复杂，尚需进一步研究确认。
4 加氢高压空冷腐蚀防护措施
(1)设计时精确计算KP值和流速，合理选材；
(2)空冷制造过程中要严控设备质量关；
(3)操作过程中尽可能保证物流均匀不偏流，
温度均布；
(4)操作过程中尽可能减缓操作波动。生产波
动时要密切关注S、N含量，空冷介质流速变化，
温度变化等；
(5)注水的水质要密切监控。根据温度调整好
不同注水点的注水量分配比；
(6)控制反应流出物的Cl-含量。
此外，还有必要对高压空冷进行定期测厚，
对腐蚀状况跟踪分析，增加紧急切断阀门等措
施，减小高压空冷泄漏的危害。
5 结论
加氢装置高压空冷腐蚀是个复杂的系统问
题。需要科学合理的设计规划，设计单位各专业
系统的分析设计，设备制造商按设计要求和标准
规范严格控制产品质量，使用单位严格执行设备
操作使用说明和操作规程，才能保证加氢高压空
冷长周期安全运行。
收稿日期：2017-04-24；修回日期：2017-06-22
◆参考文献
[1] 韩崇仁主编. 加氢裂化工艺与工程[M].北京：中国石化出
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收稿日期：2017-06-09；修回日期：2017-07-10
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