化工設(shè)備防腐(共15頁(yè))

1、學(xué)年(xunin)論文 學(xué) 院： 班 級(jí)：姓 名：專 業(yè)：過(guò)程裝備與控制工程學(xué) 號(hào)： 目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc436904822 一 、催化重整工藝流程 催化重整設(shè)備腐蝕機(jī)理(j l)及防護(hù)措施摘 要催化重整作為現(xiàn)代煉油廠的主要生產(chǎn)裝置，在石油煉制工業(yè)中被廣泛應(yīng)用，隨著現(xiàn)代采油與煉油技術(shù)的發(fā)展，在催化重整裝置中由于原料與工藝(gngy)原因，產(chǎn)生了一系列的腐蝕問(wèn)題。本文主要從催化重整裝置腐蝕產(chǎn)生的原因，腐蝕物的來(lái)源以及腐蝕機(jī)理、防護(hù)措施等方面進(jìn)行了討論。關(guān)鍵詞：催化重整；腐蝕；防護(hù)(fngh)措施前 言催化重整：在有催化劑作用的條件下，對(duì)汽油餾分中

2、的烴類分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新排列成新的分子結(jié)構(gòu)的過(guò)程叫催化重整。 石油煉制過(guò)程之一，加熱、氫壓和催化劑存在的條件下，使原油蒸餾所得的輕汽油餾分（或石腦油）轉(zhuǎn)變成富含芳烴的高辛烷值汽油（重整汽油），并副產(chǎn)液化石油氣和氫氣的過(guò)程。重整汽油可直接用作汽油的調(diào)合組分，也可經(jīng)芳烴抽提制取苯、甲苯和二甲苯。副產(chǎn)的氫氣是石油煉廠加氫裝置（如加氫精制、加氫裂化）用氫的重要來(lái)源。近年來(lái)，油田為了提高原油產(chǎn)品，廣泛的采用了各種助劑:破乳劑、酸化劑、降凝劑等，其中有些有機(jī)物不易溶于水，熱穩(wěn)定性好，難以通過(guò)電脫鹽的方法脫除。再加工過(guò)程當(dāng)中，石腦油加氫后，重金屬和砷被吸附在催化劑上，而有機(jī)硫、氮、氧、氯化物則轉(zhuǎn)化成硫化氫、氨

3、、水、氯化氫。在露點(diǎn)溫度以上或干燥環(huán)境中，HCl、H2S對(duì)設(shè)備的腐蝕程度較低，但在露點(diǎn)溫度以下，H2S、HCl和水可形成酸液，產(chǎn)生HCl+H2S+H2O體系的循環(huán)腐蝕。一 、催化重整工藝流程催化重整是以C6-C11石腦油餾分為原料，在一定的操作條件和催化劑的作用下，烴分子發(fā)生重新排列，使環(huán)烷烴和烷烴轉(zhuǎn)化成芳烴或異構(gòu)烷烴，同時(shí)產(chǎn)生氫氣的過(guò)程。催化重整裝置以生產(chǎn)高辛烷值汽油為目的，其工藝流程主要包括原料預(yù)處理、重整反應(yīng)、芳烴分離部分（包含二甲苯分離、苯抽提和C6加氫等幾個(gè)部分）和催化劑再生部分四部分。原料預(yù)處理部分。原料的預(yù)處理包括預(yù)分餾、預(yù)脫砷、預(yù)加氫和脫水脫硫四部分。預(yù)分餾就是根據(jù)目的產(chǎn)品的生

4、產(chǎn)要求對(duì)原料進(jìn)行精餾以切取適當(dāng)?shù)酿s分。預(yù)脫砷即通過(guò)吸附、加氫、化學(xué)氧化等方法脫除原料中的絕大部分砷，延緩催化劑的中毒失活。預(yù)加氫就是通過(guò)加氫脫除原料中的硫、氮、氧等雜質(zhì)和砷、鉛等重金屬，并同時(shí)(tngsh)使烯烴變?yōu)轱柡蜔N。石腦油加氫單元采用撫順(f shn)石油化工研究院（FRIPP)的石腦油加氫專利技術(shù)，使用FH-40C型加氫精制催化劑。脫硫脫水即通過(guò)汽提或者(huzh)蒸餾等方式脫除原料中溶解的H2S和H2O等雜質(zhì)。重整反應(yīng)部分。脫硫后的石腦油在原料流出物換熱器中換熱后進(jìn)入加熱爐，在一系列反應(yīng)器和加熱爐中加熱到455-540。在反應(yīng)器中，碳?xì)浠衔锖蜌渫ㄟ^(guò)R234催化劑（為鉑錫基）生成重

5、排的分子，主要是有一些異鏈烷烴的芳香族。反應(yīng)器流出物通過(guò)換熱器冷卻，然后進(jìn)入分離容器。來(lái)自分離器的氣體循環(huán)進(jìn)入反應(yīng)器，液體進(jìn)入分餾塔。與加氫工藝不同，重整反應(yīng)是烴脫氫過(guò)程，分離出的氣體含有85-95v%的氫氣，經(jīng)循環(huán)壓縮機(jī)增壓后大部分作為循環(huán)氫使用，少部分去預(yù)處理部分。分離出的重整生成油進(jìn)入穩(wěn)定塔，塔頂出少量裂化氣和液化石油氣，塔底出高辛烷值汽油。為了保持催化劑的活性需注入氯，最后形成的HCl在循環(huán)氫中對(duì)下游系統(tǒng)造成危害。在催化重整的催化劑燒焦過(guò)程形成鹽酸腐蝕。芳烴分離部分。重整產(chǎn)物中的芳香烴和其它烴類的沸點(diǎn)很接近，難以用精餾分方法分離，一般采用溶劑抽提的辦法從重整產(chǎn)物中分離出芳香烴。溶劑是芳

6、香烴抽提的關(guān)鍵因素，（常用的溶劑有二乙二醇醚、三乙二醇醚、四乙二醇醚、二甲基亞砜和環(huán)丁砜等）,云南石化采用GTC公司開(kāi)發(fā)的GT-BTX抽提蒸餾工藝技術(shù)生產(chǎn)苯和抽余油，采用的該技術(shù)專利溶劑Techtiv-100,主要成分是環(huán)丁砜。重整產(chǎn)物的芳烴抽提包括溶劑抽提、提取物汽提和溶劑回收三部分。芳烴精餾分離是將混合抽提出的混合芳烴通過(guò)精餾分離成單體芳香烴。催化劑再生部分。催化劑的連續(xù)再生是催化重整的主要特點(diǎn)之一，部分結(jié)焦的催化劑從反應(yīng)器底部連續(xù)排出，通過(guò)在線燒焦、氯化、干燥、還原等過(guò)程將經(jīng)過(guò)重整反應(yīng)后結(jié)焦積炭、活性降低的催化劑重新恢復(fù)活性，實(shí)現(xiàn)催化劑不停工再生，從而可使重整反應(yīng)部分可以在更高的苛刻度下

7、操作。二 、裝置主要腐蝕介質(zhì)原料預(yù)處理部分原料經(jīng)過(guò)加氫脫硫，產(chǎn)生大量H2S，脫氮反應(yīng)使得系統(tǒng)中生產(chǎn)NH3，加氫反應(yīng)也生成H2O，重整反應(yīng)注氯形成的HCl，都是裝置的腐蝕介質(zhì)。抽提裝置中的環(huán)丁砜溶劑分解生成有機(jī)酸對(duì)鋼材造成化學(xué)腐蝕。三 、裝置主要腐蝕機(jī)理1.化學(xué)腐蝕原料預(yù)處理部分及重整反應(yīng)(fnyng)生成的H2S、NH3、H2O及HCl反應(yīng)腐蝕，芳烴抽提中抽提用溶劑(rngj)降解生成有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸，造成碳鋼腐蝕 。預(yù)處理部分(b fen)產(chǎn)生的H2S在干燥情況下不產(chǎn)生腐蝕，在有H2O的情況下產(chǎn)生H2S+H2O腐蝕。重整反應(yīng)是一個(gè)高溫臨氫環(huán)境會(huì)發(fā)生一些氫腐蝕，反應(yīng)過(guò)程中加入有機(jī)氯化物產(chǎn)生HCl

8、，若有水生成則會(huì)造成鹽酸腐蝕。腐蝕反應(yīng)如下：Fe+2HClFeCl2+H2Fe+H2SFeS+H2Fe+2HClFeCl2+H2S芳烴抽提裝置環(huán)丁砜氧化分解會(huì)產(chǎn)生SO2，當(dāng)系統(tǒng)中存在溶解氧時(shí)，其氧化生成的SO3，其反應(yīng)式可以表示如下：SO3+H2O=H2SO4Fe+H2SO4=FeSO4+H2環(huán)丁砜降解物呈酸性，有S2-離子生成，和酸性H+生成H2S，在水存在的情況生成H2S+H2O電化學(xué)腐蝕環(huán)境條件，即與鐵基金屬管才發(fā)生電化學(xué)腐蝕，其反應(yīng)機(jī)理過(guò)程如下：硫化氫水溶劑是弱酸，在水溶液中按下式分步離解：H2S=H+HS-=2H+S2-2.電化學(xué)腐蝕在硫化氫溶液中，含有H+、HS-、S2-和H2S分

9、子他們對(duì)鋼制管道的腐蝕是氫去極化過(guò)程，反應(yīng)式如下：陽(yáng)極反應(yīng)Fe-2e-Fe2+陰極反應(yīng)2H+2e-H+HH2Fe2+和溶液中的H2S反應(yīng)：xFe2+yH2SFexSy+2yH+3.沖刷腐蝕沖刷腐蝕本身即可被FeS膜，而在腐蝕介質(zhì)的作用下，金屬不斷以離子狀態(tài)被沖刷離去。一方面沖刷帶走腐蝕產(chǎn)物，暴露出新鮮的金屬表面。另一方面，使腐蝕介質(zhì)在流體中更加分散而與金屬表面接觸的機(jī)會(huì)增多，因此這些部位的金屬壁會(huì)很快變薄。4.應(yīng)力(yngl)腐蝕應(yīng)力腐蝕是金屬在固定拉應(yīng)力和特點(diǎn)介質(zhì)共同作用下所引起的破裂。金屬或者合金發(fā)生應(yīng)力腐蝕時(shí)，大部分表面并未受到腐蝕，只是在局部出現(xiàn)一些由表及里的細(xì)裂紋，這些裂紋可能是穿過(guò)

10、晶粒的，也可能是沿著晶界延伸的，隨著裂紋的擴(kuò)展，材料受力截面減小。在應(yīng)力腐蝕后期，當(dāng)材料截面減小到超過(guò)材料的極限強(qiáng)度時(shí)，合金或金屬迅速發(fā)生機(jī)械斷裂。因?yàn)榱鸭y發(fā)生時(shí)務(wù)任何征兆，一旦發(fā)生獎(jiǎng)迅速擴(kuò)展形成(xngchng)更大的泄漏。5. 縫隙(fngx)腐蝕縫隙腐蝕常發(fā)生在腐蝕介質(zhì)中的金屬表面上，是在縫隙和 其他隱蔽的區(qū)域內(nèi)發(fā)生的一種局部腐蝕?？籽ā|片接觸面、搭接縫 內(nèi)、沉積物下、緊固件縫隙內(nèi)是常發(fā)生縫隙腐蝕的地方。凡是依靠氧 化膜或鈍化層抗腐蝕的金屬特別易發(fā)生這種腐蝕。在許多介質(zhì)中，特 別是含氧的介質(zhì)中會(huì)發(fā)生縫隙腐蝕?？p隙腐蝕也是一種電化學(xué)腐蝕。 這是由于金屬溶解入介質(zhì)中后便放出電子，如果有氧，

11、特別是有氯離 子，將與電子在水溶液中形成OH 或H Cl ，使金屬不斷腐蝕。即使縫 隙中的氧消耗完，但由于氯離子有快速遷移能力，得以使金屬在縫隙 中的氯化物濃度增加，即縫隙中加快了腐蝕。四 、催化重整易腐蝕部位催化重整裝置的易腐蝕部位主要包括：預(yù)處理部分的預(yù)分餾塔塔頂系統(tǒng)、預(yù)部位加氫進(jìn)料及反應(yīng)產(chǎn)物餾出系統(tǒng)；重整部分重整塔塔頂及反應(yīng)產(chǎn)物后冷系統(tǒng)；抽提部分汽提塔、再生塔、回收塔、塔底重沸器等；臨氫設(shè)備管線；加熱爐等。圖14-1為預(yù)處理和反應(yīng)部分易腐蝕部位工藝流程示意圖，圖14-2為抽提部分易腐蝕工藝流程示意圖。表14-1列出了催化重整裝置易腐蝕部位的腐蝕機(jī)理、腐蝕類型。圖1 預(yù)處理和反應(yīng)(fnyn

12、g)部分易腐蝕部位工藝流程示意圖圖2 抽提部分(b fen)易腐蝕工藝流程示意圖表1 催化重整裝置易腐蝕(fsh)部位的腐蝕機(jī)理、腐蝕類型部位編號(hào)描述材質(zhì)腐蝕形態(tài)1預(yù)分餾塔塔頂及冷凝 冷卻系統(tǒng)碳鋼NH3+HCl+H2S+H2O腐蝕，均勻減薄腐蝕0Cr13Al（0Cr13）NH3+HCl+H2S+H2O腐蝕，點(diǎn)蝕304 等奧氏體不銹鋼NH3+HCl+H2S+H2O腐蝕，應(yīng)力腐蝕開(kāi) 裂/點(diǎn)蝕2進(jìn)料/反應(yīng)產(chǎn)物換熱 器，反應(yīng)產(chǎn)物餾出系 統(tǒng)的空冷器、后冷器、 管線、油氣分離罐等碳鋼NH3+HCl+H2S+H2O腐蝕，均勻減薄腐 蝕0Cr13Al（0Cr13）NH3+HCl+H2S+H2O腐蝕，點(diǎn)蝕304

13、 等奧氏體不銹鋼NH3+HCl+H2S+H2O腐蝕，應(yīng)力腐蝕開(kāi) 裂/點(diǎn)蝕3預(yù)加氫加熱爐合金鋼高溫硫化、氧化4預(yù)加氫反應(yīng)器碳鋼、合金鋼、不銹鋼高溫H2+H2S均勻減薄腐蝕5重整加熱爐合金鋼高溫氧化、碳化、脫碳、金屬粉化6重整反應(yīng)器內(nèi)壁、臨 氫的設(shè)備管線碳鋼、合金鋼、不銹鋼高溫H2腐蝕脫碳、氫腐蝕破裂7重整產(chǎn)物冷凝冷卻器、脫戊烷塔頂冷凝 系統(tǒng)碳鋼HCl+H2O腐蝕，均勻減薄腐蝕0Cr13Al（0Cr13）HCl+H2O腐蝕，點(diǎn)蝕304 等奧氏體不銹鋼HCl+H2O腐蝕，應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂點(diǎn)蝕8芳烴抽提部分汽提塔 中上部及塔頂系統(tǒng)（冷換、回流罐、管 線等）碳鋼、合金鋼、不銹鋼抽提用溶劑降解生成有機(jī)酸或無(wú)機(jī)

14、酸， 造成碳鋼均勻腐蝕9芳烴抽提部分回收塔 中上部及塔頂系統(tǒng)（冷換、回流罐、管 線等）碳鋼、合金鋼、不銹鋼抽提用溶劑降解生成有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸， 造成碳鋼均勻腐蝕10芳烴抽提部分再生塔 塔壁碳鋼、合金鋼、不銹鋼抽提用溶劑降解生成有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸， 造成碳鋼均勻腐蝕11芳烴抽提部分汽提塔、回收塔、再生塔 的塔底重沸器碳鋼、合金鋼、不銹鋼抽提用溶劑降解生成有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸， 造成碳鋼均勻腐蝕五、 防腐(fngf)對(duì)策1.選材(xun ci)氯化物是催化重整裝置的主要問(wèn)題之一。在預(yù)加氫部分，由于重整原料中含有一定量的硫、氮、氧、氯等化合物，在預(yù)加氫過(guò)程中會(huì)(zhn hu)與氫反應(yīng)生成H2S、NH3、H2O、

15、HCl等，形成低溫H2S+HCl+H2O腐蝕環(huán)境。尤其是近年來(lái)油田為了提高原油采收率而使用含有有機(jī)氯的注劑，造成原油中的有機(jī)氯化物含量的增加，而有機(jī)氯在電脫鹽過(guò)程中無(wú)法脫除，這部分氯被帶到下游裝置的原料中（如重整原料），在高溫下分解或與氫反應(yīng)生成HCL，造成腐蝕加劇。預(yù)加氫系統(tǒng)塔體材質(zhì)可使用碳鋼或碳鋼+0Cr13A1，塔內(nèi)構(gòu)件可以選用碳鋼或0Cr13.冷換設(shè)備和管線可以采用Ni-P鍍、雙相鋼、涂料等方法防腐，慎用敏化型不銹鋼材質(zhì)。重整反應(yīng)(fnyng)器目前多采用熱壁反應(yīng)器，由于反應(yīng)溫度在 540，筒體通常(tngchng)采用 抗高溫氫腐蝕的鉻鉬鋼。當(dāng)溫度超過(guò) 500時(shí)，1Cr-0.5Mo

16、和 1.25Cr-0.5Mo 管嘴 發(fā)生過(guò)蠕變開(kāi)裂，原因是在低韌性、粗晶粒焊接熱影響區(qū)存在應(yīng)力(yngl)集中。為了避 免這個(gè)問(wèn)題，一些煉油廠要求采用 2.25Cr-1Mo，其它煉油廠要求 1.25Cr-0.5Mo熱處理消除應(yīng)力和回火或其它熱處理來(lái)提供退火性能。另外，當(dāng)使用 1.25Cr0.5Mo 時(shí)要限制C含量低于0.14%、S和P含量低于0.005%。2.工藝防腐催化重整裝置工藝防腐主要針對(duì)兩方面進(jìn)行，一是防止預(yù)加氫和重整反應(yīng)部分的HCl腐蝕，二是防止芳烴抽提部分溶劑降解產(chǎn)物造成的腐蝕。對(duì)于HCl造成的腐蝕，通常采取以下工藝防腐措施：（1）對(duì)重整原料進(jìn)行調(diào)和，降低原料中的氯含量。（2）注水

17、或注氨水。預(yù)加氫反應(yīng)產(chǎn)物管線及氫氣管線容易發(fā)生NH4Cl結(jié)鹽，通常采用注水的方法來(lái)去除，有企業(yè)采用注氨水的方法，可以提高溶液pH值，同時(shí)可以抑制NH4Cl分解。（3）嚴(yán)格控制水氯平衡。脫氯劑的使用。采取脫氯劑可以有效環(huán)節(jié)含有HCl的原料或產(chǎn)品造成的腐蝕。通常脫氯罐的安裝位置有預(yù)加氫反應(yīng)器后、脫戊烷穩(wěn)定塔進(jìn)料前、重整副產(chǎn)品氫氣離開(kāi)裝置前。采用脫氯劑要注意監(jiān)測(cè)和計(jì)算氯容的變化，當(dāng)脫氯劑的計(jì)算氯容接近脫氯劑的穿透氯容時(shí)要及時(shí)更換脫氯劑，以免脫氯劑失效造成腐蝕。另外，最好采取兩臺(tái)脫氯罐并聯(lián)的方式，這樣在一個(gè)脫氯罐換劑可以切換至另一個(gè)脫氯罐操作。分析出裝置氫氣微量HCl要采用毒氣偵測(cè)器 (Draeger

18、 Accuro)方法。原料或產(chǎn)品脫水。因?yàn)镠Cl在干環(huán)境下腐蝕輕微，因此避免外來(lái)水進(jìn)入系統(tǒng)可以有效防止腐蝕?？梢栽谌绻匣虍a(chǎn)品線上增加脫水罐，降低進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)的水。（4）加注緩蝕劑和中和劑。在預(yù)加氫汽提塔塔頂揮發(fā)線和重整餾出物系統(tǒng)可以加注緩蝕劑和中和劑來(lái)抑制腐蝕。有企業(yè)在預(yù)加氫汽提塔塔頂揮發(fā)線加注WS-1型緩蝕劑，結(jié)果表明在PH值較高時(shí)，緩蝕率可達(dá)97%以上；而當(dāng)pH小于4.5時(shí)，緩蝕劑不能有效發(fā)揮作用，必須結(jié)合使用中和劑。對(duì)于溶劑(rngj)降解產(chǎn)物造成酸性物質(zhì)腐蝕，通常采取以下工藝防腐措施：加緩蝕劑。金陵石化研究院專門開(kāi)發(fā)了一種緩蝕劑，可以有效抑制環(huán)丁砜在系統(tǒng)中循環(huán)使用導(dǎo)致的腐蝕，注劑量為

19、300mg/L時(shí)緩蝕效果達(dá)到(d do)90%以上，且對(duì)工藝過(guò)程無(wú)不良影響。加注位置在再生塔頂揮發(fā)線。控制(kngzh)溶劑pH不低于8.0.控制塔的操作溫度，將再生塔底的操作溫度降低到160以下時(shí)，可以有效防止溶劑的降解。定期排除再生塔塔底廢溶劑，補(bǔ)充新鮮溶劑。這樣可以防止塔內(nèi)腐蝕性降解產(chǎn)物長(zhǎng)期沉積和循環(huán)腐蝕。投用大氣水封罐，加強(qiáng)系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的密封，避免氧的侵入，減少溶劑降解。用陰離子交換樹(shù)脂法可有效凈化環(huán)丁砜。3.腐蝕監(jiān)測(cè)表2 催化重整裝置推薦腐蝕監(jiān)測(cè)方案監(jiān)測(cè)方法監(jiān)測(cè)部位監(jiān)測(cè)頻率定點(diǎn)測(cè)厚預(yù)處理部分：預(yù)分餾塔及預(yù)加氫汽提塔塔頂?shù)蜏夭课凰诩俺鋈肟诙坦?jié)；油分離罐筒體及出入口短節(jié)；預(yù)加氫反應(yīng)器筒

20、體及出入口短節(jié)；冷換設(shè)備殼體及出入口短節(jié)；預(yù)加氫反應(yīng)產(chǎn)物餾出物管線；塔頂揮發(fā)線重整部分：穩(wěn)定塔塔頂?shù)蜏夭课凰诩俺鋈肟诙坦?jié)；回流罐筒體及出入口短節(jié)；重整反應(yīng)器筒體及出入口短節(jié)；冷換設(shè)備殼體及出入口短節(jié)；反應(yīng)產(chǎn)物餾出物管線；穩(wěn)定塔塔頂揮發(fā)線；臨氫管線芳烴抽提部分：汽提塔、再生塔、回收塔塔頂?shù)蜏夭课凰诩俺鋈肟诙坦?jié)；回流罐筒體及出入口短節(jié)；冷換設(shè)備殼體及出入口短節(jié)；塔頂?shù)蜏毓芫€按照3.1.1中規(guī)定進(jìn)行腐蝕介質(zhì)分析原料中雜質(zhì)分析預(yù)分餾塔和預(yù)加氫塔塔頂冷凝冷卻系統(tǒng)凝結(jié)水分析穩(wěn)定塔塔頂冷凝冷卻系統(tǒng)凝結(jié)水分析芳烴抽提再生塔塔頂系統(tǒng)安裝pH在線監(jiān)測(cè)1周1次或2周1次腐蝕在線監(jiān)測(cè)預(yù)加氫塔塔頂冷凝冷卻系統(tǒng)空冷器后安裝電阻或電感探針?lè)€(wěn)定塔