（中石化济南分公司 250101）
摘要：本文就柴油加氢改质装置换热器工作流程及腐蚀情况进行了简单概述，分别从化学腐蚀、应力腐蚀及氢腐蚀三个方面就换热器常见腐蚀因素进行了系统研究，在此基础上通过实例分析提出了相应的改进措施，目的在于提高换热器使用寿命及使用效果。
关键词：柴油加氢改质装置；热腐蚀；腐蚀因素；改进措施
一、柴油加氢改质装置换热器及腐蚀情况概述
1、柴油加氢改质装置换热器工艺流程
换热器作为柴油加氢改质装置的重要组成部分，其工艺流程合理与否直接影响着柴油加氢改质效果，目前常用的高压换热器系统主要由E301、E302及E303A/B三部分组成，具体的工艺流程见图1。通过下图分析可知，反应器模块流出的反应物顺次流过E301及E302模块，并与模块内储存的混氢原料发生置换作用，随后经过冷却模块的冷却反应后流入下一模块。冷却模块的水循环系统主要依靠E303A/B的注水口完成水料供给，该改质装置在E301与E303模块间设置了基于风力作用的越线调控阀门，由此实现对E301出口原料及E303流出温度的有效调控与管理。
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图2 E301内窥镜检查示意图
二、导致柴油加氢改质装置换热器腐蚀因素
高压换热器在改质装置中的具体作用在于通过换热处理降低反应物的流出温度，确保加氢脱硫、脱氮、脱氧、脱金属、芳烃与烯烃饱和加氢反应的顺利进行。原料油为了获得较好改质效果需要经过高温、高压、加氢处理，由此导致高压换热器所处环境十分恶劣，同时面临着多种不利因素的腐蚀影响，具体腐蚀因素如下：
1、化学腐蚀
原料油经过加氢脱硫反应会生成H2S，H2S极易溶于水形成具有轻微腐蚀性的氢硫酸，氢硫酸容易和高压换热器中的铁元素发生置换反应生成FeS物质。由于FeS不能溶解于水中，常常以固体的形式依附在换热管内壁，由此隔绝了H2S与铁元素的反应。作为加氢原料主要组成物质的MgCl2和CaCl2遇水容易发生电解释放出Cl-，Cl-会与FeS发生置换反应导致FeS这个保护膜被破坏，进而引发H2S与铁元素发生循环往复的化学反应，久而久之势必会引发高压换热器出现严重腐蚀问题。
2、应力腐蚀
原料油经过加氢脱硫、脱氮反应会生成H2S和NH3，这些物质少部分会与加氢原料中的Cl-发生反应并溶解在反应液中，剩余大部分分子则会在高温作用下与HCl生成NH3Cl及NH3HS等结晶盐。这些结晶盐会附着在换热管壁、冷却管壁形成结块，结块内外会因为电压差形成垢下腐蚀，进而导致仪器内壁出现不同程度的腐蚀小孔，由此引起泄漏风险。此外结晶盐还会在重力作用下沉积到换热器焊接位置，附着有垢块的换热器在高温、冷却作用下容易出现温度差，由此产生的热应力会造成Cl-及S2-出现应力腐蚀，严重时甚至会导致换热器焊接处出现裂缝，进而引起原料液及加氢原料出现内漏问题。
3、氢离子腐蚀
加氢原料在高温、高压作用下会与仪器中的金属原子发生化学反应生成CH4，进而引发换热器出现脱碳问题，具体的反应方程如下：
甲烷分子较氢分子相比其分子体积更大，不容易从金属介质中逃逸出去，由此导致其积聚在晶界附近，造成换热器内压力增加，导致仪器出现鼓包、裂缝，影响金属物质的延展性及坚韧性。研究发现容易出现氢腐蚀的加氢改质装置有、加热管、换热管、反应器、高压管等结构。
三、柴油加氢改质装置换热器腐蚀实例分析
1、腐蚀原因
首先，是对垢样的分析，初步判定垢样为外层覆盖黑色油膜的白色晶体，实验证明此结晶溶于水后pH值约5，呈现弱酸性，通过分别与银离子和碱液的作用结果可知结晶应为氯化铵；其次，分析氯化铵的垢下腐蚀，由于金属材质的材料一般都会包含硫化物或氧化物等一定量的杂质，这些杂质会与氯化铵分解时形成的氯离子进行反应，进而被腐蚀，在表面形成无数小坑洼，这一过程一直持续，就会有表面的这些坑洼逐渐腐蚀到材料深处，同时，在换热器出口温度低于氯化铵结晶温度时，会导致氯化铵结晶析出，造成堵塞；最后，分析原料油中的氯化物，在加氢改质的柴油当中都会含有或多或少的氯化物，这些氯化物会和氢作用产生盐酸，当盐酸遇到反应生成的氨气时就会作用产生氯化铵，进而在换热管内析出，造成堵塞。
2、改进措施
通过对腐蚀堵塞原因的分析，可以通过以下措施进行改进：第一，要确保换热管出口的温度高于氯化铵析出的温度，以降低氯化铵析出的可能；第二，要从根源出发，在原油采购时保证原油质量，购买氯含量较少的油料，以减少腐蚀的发生；第三，可适度控制油馏分时的温度，以降低有机氯含量，同时做好油料的脱盐工作，进一步减少氯含量并控制结晶析出；第四，要做好油料的监管控制工作，定时抽查，确保油料的氯含量保持在一个较低的标准，如出现氯含量过高，应及时进行处理；第五，为保证原料油当中的氯离子含量保持在一个较低的水平，要选用优质的氢气进行柴油加氢改质，采用制氢装置所产的氢气，降低重整氢气的使用；第六，可以从设备材质的方面进行解决，在成本允许的情况下采用更加高级的设备材质，提升设备的防腐性能。
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作者简介：姓名：孙志强，男，1988年8月，山东济南，本科，延迟焦化相关技术，助理工程师，
论文作者:孙志强
论文发表刊物:《科技研究》2019年2期
论文发表时间:2019/5/13
标签：换热器论文; 柴油论文; 装置论文; 氯化铵论文; 高压论文; 原料论文; 结晶论文; 《科技研究》2019年2期论文;