缓蚀技术在加氢裂化装置高压空冷系统的应用.docx

图 1 高压空冷系统流程 缓蚀技术在加氢裂化装置高压空冷系统的应用郭仕清（中国石化扬子石油化工股份有限公司芳烃厂，江苏南京 210048）摘 要 为避免加氢裂化装置加工高硫原料后高压空冷系统的腐蚀，选择 KURITA E-4560 型缓蚀剂进行了实验，结果表明它有效减缓了高压空冷器、高压水冷器的腐蚀速率，高压分离器酸 性水中铁离子含量下降明显，降低了高压空冷器和高压水冷器腐蚀泄漏的风险，保证了装置安全 稳定长周期运行。关键词 加氢裂化 高压空冷系统 缓蚀技术漏和产品质量不合格等一系列问题。目前，加氢裂化装置原料硫体积分数平均为 6 14510-6，已经 达到装置的设计上限。循环氢中 H2S 体积分数最高已超过 9 00010-6。随着公司高硫原油加工比 例逐步提高，原料中硫含量将进一步上升，因此，高压空冷系统材质必将遭受严重的腐蚀。2 缓蚀技术的实施2.1 加注缓蚀剂流程为了降低加氢裂化装置高压 空 冷 系 统 的 腐 蚀，拟对高压空冷系统在线加注缓蚀剂,流程简图见图 1。随着扬子石化公司 800104 t/a 含硫原油改造工程的完成，原油资源的多样化和中东高硫油 加工比例逐年提高，尤其是沙特、伊朗等高硫原油比重的逐步加大，使加氢裂化装置的原料 VGO 中 的硫含量随之增加。由于加氢裂化装置原设计及改造设计均以国内低硫原料为依据，原料 VGO 中硫含量的增加给装置的工艺操作、设备运行、产品 质量及安全环保等方面带来相应的影响。寻求合适的防腐技术已成为亟待解决的难题。1 加氢裂化装置存在的主要问题加氢裂化装置的一 、二 系 列 高 压 空 冷 器 和 一 、二系列高压水冷器 ，材质均为 RST35.8 ，该系统设备、管线未进行材质升级。反应器排出系统 中的盐沉积会引起压差上升，在有少量水存在的情况下，HS- 和 Cl- 会与铁反应产生金属垢下腐蚀 和点蚀的问题。对同类装置调研的情况也表明，装置自加工高硫原油后，相继出现高压空冷管束泄15SAFETY HEALTH & ENVIRONMENT收稿日期：2008-06-30 作者简介：郭仕清，工程师，1986 年毕业于常州 化工学校石油炼制专 业 ，扬子石化有限公司 芳烃厂加氢裂化装置技术副主任，现从事装置 管理工作。图 2 缓蚀剂加注流程示意 、和健康环境安 全 技 术2.2 准备工作a） 缓蚀剂采用美 国 BAKER PETROLITE 公 司生产、栗田工业(大连)有限公司代销的 KURITAE-4560 型缓蚀剂,缓蚀剂物性见表 1。加氢裂化装 置高压空冷系统的腐蚀主要 是 NH3、H2S 和 HCl，反 应 生 成 NH4Cl 和 NH4SH 的盐沉积在反应器排 出系统中，反应器排出系统中的盐沉积可能会引起压差上升或金 属 垢 下 腐 蚀 、 点 蚀 。 KURITAE-4560 型缓蚀剂正是针对以上问题开发的，主成 分为季胺烷基嘧啶、有机膦酸脂的水溶性缓蚀剂，工艺水相中 KURITA E-4560 在金属管壁成膜，具 有良好的成膜和防腐性能。表 1 KU RITA E-4560 型缓蚀剂物化性质 2.3 加注缓蚀剂的实验情况加氢裂化装置于 2006 年 1 月 23 日开始分 4 次对高压空冷系统采用在线缓蚀措施。a）第 1 次加注情况：1 月 23 日 10 时，开始 加注高压空冷缓蚀剂，初始加注量为装置反应系统注水量的 20010-6。1 月 24 日 8 时，轻石脑油 中硫含量超标，质量分数为 3.110-6，联系调度将轻石脑油改送不合格线。同时逐步降低缓蚀剂注入量，经过多次调整，轻石脑油中硫含量有下降趋 势但仍然超标，18 时 45 分，停止加注缓蚀剂，22时分析轻石脑油中硫质量分数 0.510-6，合格， LN 恢复正常流程。b）第 2 次 加 注 情 况 ：2 月 23 日 9 时 15 分 ， 第 2 次加注高压空冷缓蚀剂，反应系统注水量中缓蚀剂的质量分数为 4010-6。2 月 24 日 8 时，轻石脑油中硫含量超标，质量分数为 1.810-6， 联系调度将轻石脑油改送不合格线。同时降低缓蚀剂注入量质量分数 30 10-6，14 时分析，轻石脑 油中硫 质量分数为 0.810-6，合格；16 时，轻石脑油中硫质量分数为 0.610-6，仍合格且有下降趋势。但 2 月 25 日 8 时，轻石脑油中硫含量又超标， 为质量分数 1.110-6，9 时 20 分，停止加注缓蚀剂，再次分析轻石脑油中硫质量分数 0.510-6， 合格。c）第 3 次加注情况：经过对前 2 次加剂情 况的分析，对导致轻石脑油中硫质量分数超标的原因还不能确定 。鉴于制氢装置已增 设 脱 硫 设 备，决定将轻石脑油中硫质量分数指标放宽到510-6。3 月 20 日 9 时 30 分，第 3 次加注高压空 冷缓蚀剂，反应 系统注水量中的质量分数为 40 10-6。4 月 5 日加注量质量分数提 至 100 10-6，6 月 3 日 ，由 于 装 置 停 车 处 理 ，停 止 加 注 缓 蚀剂。d）第 4 次 加 注 情 况 ：6 月 9 日 10 时 ， 第 4 次加注高压空冷缓蚀剂，反应系统注水量中的质量分数为 100 10-6。7 月 11 日将缓蚀剂加注量 质 量 分 数 提 至 150 10-6， 经与缓蚀剂厂家交流 后，认为质量分数按 150 10-6 加剂满 1 个月后可进行考核，遂于 8 月 11 日至 20 日对缓蚀剂加 注情况进行标定，自 21 日开始按正常加注量进行缓蚀剂的添加，注水中的质量分数 为 100 10-6。b）按图 2 所示安装缓蚀剂加注泵（柱塞式计量泵）及进出管线，缓蚀剂加注泵流量为 9 L/h，压 力为 3 MPa，电机功率 250 W，缓蚀剂缓冲罐至注水罐管线直径为 25 mm。c）对缓蚀剂加注泵进出管线进行试漏、吹扫和置换。d）对缓蚀剂缓冲罐液面计进行清理，保持液 面计清洁、透明、畅通，便于准确计量。通过临时泵 将缓蚀剂加入缓蚀剂缓冲罐。e）清洗缓蚀剂加注泵入口过滤器。f）缓蚀剂加注泵进行试运转，确认缓蚀剂加 注泵运行无卡阻、柱塞填料无泄漏、流量调节灵活自如。162008 年第 8 卷第 10 期项 目技术指标相对体积质量 (20)0.9981.000 闪点（SFCC，ASTM D-3828）/2830 凝固点（ASTM D-97）/ -40黏度 (16)/ mPas810安全安 全 技 术郭仕清.缓蚀技术在加氢裂化装置高压空冷系统的应用硫含量超过原设计质量控制指标 (硫质量分数110-6)，暂时停止加注缓蚀剂。该剂为水溶性缓 蚀剂，其防腐机理为在内壁形成保护膜的同时，亦清除内壁由于腐蚀已形成的硫化亚铁；至于硫为 何进入轻石脑油产品中，缓蚀剂厂家目前也解释不清；鉴于制氢装置转化炉系统为满足天然气脱 硫工艺要求，已增设了脱硫装置，对转化炉的保护具有一定的作用。因此通过缓蚀剂生产厂家、芳烃厂有关技术人员进一步讨论，将轻石脑油的硫质 量分数质量控制指标改为510-6，加注期间应加强对轻石脑油硫含量的监控，根据其硫含量变 化情况对加注量作相应调整。3 运行情况及效果a）运行情况。根据实验确定的缓蚀剂加量加 注缓蚀剂，运行情况良好。b）运行效果分析。根据与缓蚀剂厂家技术 交 流 ，由 于 受 6 月份装置停车处理影响 ，再次加 剂后需要在质量分数 为 150 10-6 条 件 下 运 行 1 个月后进行考核。加剂前后对比情况见表 2。从表2 中可以看出，加剂后高压分离器酸性水中铁离 子质量分数由 2.79710-6 降至 0.53710-6，缓蚀率为 80.8，其中质量分数 1 10-6 的 比 例 为90。表 2 高压分离器酸性水中铁离子质量分数比较 10-66 参考文献1 李大东主编.加氢催化剂、工艺和工程技术.北京：中国石化出 版社，20032 韩崇仁主编.加氢裂化工艺与工程. 北京：中国石化出版社，2001Application of Corrosion Inhibition Technology inHigh-pressure Air Cooler System ofHydro-cracking Unit4 项目实施后装置运行效益评估4.1 直接经济效益a）加氢裂化装置高压空冷系统加注缓蚀剂 以后，高压分离器酸性水中铁离子含量下降明显，说明助剂的缓蚀效果显著，缓蚀率达 80.8，有效延长了高压空冷和高压水冷的运行周期，预期高 压空冷和高压水冷运行周期由 6 年延长为 12 年，每年减少设备折旧费用 660 万元。b）从加氢裂化装置 近年运行情况来看 ，因 一、二系列高压空冷器和一、二系列高压水冷器泄 漏原因，约 2 年就发生一次非计划停车。加氢裂化装置高压空冷系统加注缓蚀剂以后，预计非计划停车将大为减少，将由 2 年一次减少到 4 年一次， 从而减少停车造成的损失约每年 250 万元。总的经济效益可达每年 910 万元。4.2 间接效益和社会效益加注缓蚀剂后，非计划停车将大为减少，从 而也减少停车期间的不正常排放和检修造成的污染，降低装置综合能耗，以及开停车带来的安全风险和对设备的不良影响。Guo Shiqing(SINOPEC YPC Aromatic Plant, Jiangsu, Nanjing,210048)Abstract: Corrosion inhibitor KURITAE-4560 is used on the basis of analyzing the corrosion mechanism ofhigh-pressure air cooler system in hydro-cracking unit processing high sulfur crude oil. The results show thatthe corrosion rate of high-pressure air cooler and high-pressure water cooler can be reduced effectively.The iron content in acid water of high-pressure sepa-rator declined obviously. Their risk of leakage cause by corrosion can be reduced remarkably.Therefore it isbeneficial to keep the unit running safely and steadily for a long period