汽油加氢工艺设备防腐蚀研究

近年来，为了降低成本、提高经济效益，国内炼油企业不断增加低廉含硫高酸原油的比例，由于原油的劣质化严重，导致炼厂防腐蚀工作的任务也日益加重。

笔者对炼油厂汽油加氢装置的腐蚀情况进行了分析，归纳整理出了装置重点可能发生腐蚀的部位，提出了腐蚀控制措施，以确保装置的安全平稳运行。

1 汽油加氢装置简介

180万吨/年催化汽油加氢脱硫装置采用法国 Axens公司的Prime G+工艺，以催化汽油为原料，对催化汽油进行加氢精制。主要由选择性加氢、加氢脱硫、二段加氢脱硫和公用工程四个部分组成。

1.1 原料性质

汽油加氢装置原料来自催化的稳定汽油。原料中含有硫、氮、氯、砷、水、重金属等杂质，且硫、氮、氯、砷、水、重金属等杂质含量变化都将直接影响装置的运行。

1.2 主要设备

主要涉及到的设备有加氢反应器，换热器，空冷，加热炉，新氢机，循环氢压缩机，机泵。

1.3 腐蚀要点

该装置腐蚀主要有加氢产生H2S-HCl-NH3-H2O露点腐蚀、垢下腐蚀，高温H2腐蚀，高温H2+H2S腐蚀。

2 腐蚀分析

2.1 腐蚀介质及特性

原料中硫、氮、氯及加氢反应后形成硫化氢、氯化氢、NH3，HCN(氰化氢或氰化酸）与水后形成酸碱性物质，从而造成反应后冷系统腐蚀，稳定塔系统腐蚀。

2.2 腐蚀原因分析

加氢反应过程中形成的H2S和HCl对金属起腐蚀作用。

当H2S和铁生成硫化亚铁后，介质中有Cl-存在时，它能融解金属表面的保护膜，加速腐蚀的进行。

Fe+H2S→FeS+H2

Fe+2HCl→FeCl2+H2

FeS+2HCl→FeCl2+H2S

因此当有氰化物和氯化物等活性离子存在时，该系统的腐蚀显著加剧。

硫化氢和氨发生以下反应：

H2S+NH3→NH4HS NH4HS+NH3→(NH4)2S

原料加氢反应生成的NH3和HCl在各自分压的作用下，在气相发生反应，生成NH4Cl：

NH3+HCl→NH4Cl

生成的NH4Cl在低于250℃时变成固体NH4Cl沉积在金属表面，NH4Cl的吸水性较强，从而在NH4Cl垢层下与金属接触处形成一个湿层，并在此发生水解反应：

NH4Cl＋2H2O→NH3+HCl

结果在金属表面产生盐酸，与FeS反应：

FeS+2HCL→FeCL2+H2S

破坏FeS膜，使金属表面暴露出来，直接受盐酸腐蚀：

Fe+2HCL→FeCL2+H2

因为是垢下腐蚀形成的蚀坑，在外部难以监测。同时反应生成的氢可渗透到钢材中，对改变钢材的力学性能潜在很大的威胁。间隙原子都有向缺陷浓集的现象，一般温度越高浓集越明显，而氢在相当低的温度下就具有向缺陷聚集的扩散能力。当焊接质量不高时，氢原子就容易被母材或焊缝有缺陷、裂纹或夹杂物等处所陷捕，并聚集形成较大的内压，当其压力超过临界值时，就会导致钢材的脆化或氢损伤。

2.3 露点腐蚀

气相生成的NH4Cl溶解在水中，由于此时温度较高，导致大量的 HCl在水中聚集，形成局部强酸，导致强烈的 H+去极化腐蚀。

FeS+2H+→Fe2++H2S Fe+2H+→Fe2++H2

Fe2+与Cl－结合生成FeCl2，FeCl2与反应产物中的H2S反应，产生硫化铁和盐酸，由此形成盐酸与硫化氢的循环腐蚀，其中Cl-起的作用尤其大，这种腐蚀体系的腐蚀速度要比单纯的盐酸或硫化氢腐蚀严重的多。

2.4 冲刷腐蚀

冲刷本身即可破坏FeS膜，而在腐蚀介质的作用下，金属不断以离子状态被冲刷离去。一方面，冲刷带走腐蚀产物，暴露出新鲜的金属表面，另一方面，使腐蚀介质在流体中更加分散，与金属表面接触的机会增多，因此这些部位的金属壁会很快变薄。

2.5 高温H2+H2S的腐蚀

加氢装置中加氢生成的H2S可以加速对钢铁的腐蚀，形成硫化物垢层，在富氢环境中，原子氢能够不断地侵入硫化物垢层，造成垢的疏松多孔，使金属原子和硫化氢介质得已相互扩散渗透，从而造成硫化氢的腐蚀就不断地进行，从而造成设备的腐蚀不断地加剧。

3 主要腐蚀部位

经过采样分析，D202高分酸性水氨氮含量最高达437.85mg/L、铁离子含量最高达 3.53μg/mL、硫离子含量最高达510.9 mg/L、氯化物含量最高达83.87 mg/L；D206回流水氨氮含量最高达618mg/L、铁离子含量最高达4.61μg/mL、硫离子含量最高达3286.15 mg/L、氯化物含量最高达 79.08 mg/L。证明由于该装置原油中杂质的存在，导致以上分析的腐蚀类型均存在，进一步分析该装置的腐蚀形式，并建立相应的防腐蚀体系，见表1。

文章来源：《中国腐蚀与防护学报》 网址: http://www.zgfsyfhxb.cn/qikandaodu/2021/0524/820.html