摘 要 本文详细阐述了渣油加氢装置脱硫化氢汽提塔顶系统的腐蚀现状、原因分析以及采取的控制措施。经过防腐攻关团队的分析研究，确定了汽提塔顶系统腐蚀严重超标主要原因为氯化铵盐垢下腐蚀。通过采取增加反应系统注水量以及新增汽提塔顶注水设施等腐蚀防护措施，有效控制了腐蚀风险，减少了腐蚀隐患，保证了装置的安全平稳运行。
关键词：渣油加氢 硫化氢 氯化铵盐 腐蚀
1 概述
某炼油厂260万吨/年渣油加氢装置于2020年11月3日开工正常，2020年11月24日发现脱硫化氢汽提塔顶系统腐蚀加剧，汽提塔顶空冷前在线腐蚀探针监测速率连续超标，并连续更换了两支新探针。针对发生腐蚀问题，公司防腐攻关团队展开了专项攻关，获取相关数据并进行了分析研究，提出了相应的腐蚀防护措施。 2现状描述
2.1 工艺流程简介
脱硫化氢汽提塔C201原料来自反应部分的热低分油与冷低分油混合物料，塔底采用蒸汽汽提。塔顶部气相经汽提塔顶空冷器A201、后冷器E201冷凝冷却后进入塔顶回流罐D201，罐顶含硫气体去脱硫装置，罐底含硫污水去污水罐。为了减轻汽提塔顶系统腐蚀，原设计塔顶管道注入缓蚀剂，塔顶空冷前后设置了在线腐蚀监测探针，在空冷器前未设置注水设施。汽提塔部分的简易工艺流程图、注剂点和探针点的位置见图1。
探针
探针
图1 脱硫化氢汽提塔工艺流程图
2.2工艺操作情况
脱硫化氢汽提塔C201采用蒸汽汽提方式脱除油品中的硫化氢，塔底设计操作温度343.3℃实际操作温度322℃；塔顶设计操作温度167℃，实际操作温度165℃；塔底设计汽提蒸汽3000kg/h,实际2900kg/h。详细操作工艺数据见表1。
表1 C201设计与实际操作工艺参数表
工况 参数 | 设计工况 | 实际工况 |
装置处理量（t/h） | 325 | 300 |
C201进料量（t/h） | 313.5 | 288 |
C201底汽提蒸汽量（t/h） | 3 | 2.9 |
C201顶缓蚀剂注日量（ppm）缘114 | 12.3 | 14.4 |
C201进料温度（℃） | 347.3 | 323 |
C201底温度（℃） | 343.3 | 322 |
C201顶温度（℃） | 167.57 | 165 |
C201压力（MPa） | 0.95 大型屋面板 | 0.79 |
C201顶干气量（Nm3/h） | 1103.172 | 1190 |
C201顶干气量中硫化氢含量（ppm） | 140000 | 149044 |
C201顶冷凝含硫污水量（t/h） | 2.32 | 1.5 |
反应系统注水量（t/h） | 55 | 57 |
| | |
2.2腐蚀探针监测情况
渣油加氢装置自2020年11月3日开工正常，至11月24日发现脱硫化氢汽提塔顶空冷入口在线探针腐蚀速率快速上升并超标，最高达到14mm/a，远超过腐蚀速率≯0.25mm/a的防腐要求；至2021年1月19日，该探针第1次失效，用时76天；2021年2月4日更换第一支新探针，至3月9日失效，用时32天；3月11日更换第二支新探针，经过防腐攻关后使用一直正常。见图2，图3。
图2 脱硫化氢汽提塔顶空冷入口在线腐蚀探针监测速率图
图3 脱硫化氢汽提塔顶空冷入口在线腐蚀探针更换前后对比图
3腐蚀检测情况
3.1汽提塔顶冷凝水分析
依据脱硫化氢汽提塔顶回流罐冷凝水样分析结果，在2020年11月初至2021年1月底期间，其中PH值与铁离子含量分析均为正常，硫化物含量为10467ppm，氨氮含量为7316ppm，
但是氯离子含量普遍超标,最高达到212PPM，远超过指标范围，属于H2S-HC1-NH3-H20 腐蚀环境，而且氯化铵盐严重，见图 4。
图4 脱硫化氢汽提塔顶冷凝水氯离子含量分析图
3.2汽提塔顶管线脉冲涡流检测
装置对脱硫化氢汽提塔顶管线每周进行定点测厚检测，未发现严重减薄。后经过脉冲涡流
检测，发现汽提塔顶空冷入口在线腐蚀探针根部处的直管有明显减薄，说明探针附近的管道存在腐蚀严重问题，见表2。
表2 C201塔顶出口管线脉冲涡流检测结果
序号 | 检查管线位置 | 检测最大值（mm） | 检查最小值（mm） | 规格型号（mm） | 减薄率 | 材质 | 温度（℃） | 压力（MPa） |
管径 | 壁厚 |
1 | C201顶出口第一个弯头 | 16.21 | 13.36 | DN300 | 14.27 | 6.38% | 20# | 80 | 0.8 |
2 | C201顶出口第一个弯头后直管 | 15.14 | 13.61 | DN300 | 14.27 | 4.63% | 20# | 80 | 0.8 |
3 | C201顶出口探针根部直管 | 14.68 | 12.8 | DN300 | 14.27 | 10.30% | 20# | 80 | 0.8 |
| | | | | | | | | |
3.3汽提塔顶探针腐蚀垢样分析
2021年2月4日脱硫化氢汽提塔顶空冷入口在线腐蚀探针失效，更换新探针期间，对旧探针表面腐蚀垢样进行了分析，垢样主要成分为氯化铵盐，并存在腐蚀产物、缓蚀剂及物料，见表3。
表3 C201塔顶探针表面垢样分析数据表
序号 | 化学组成 | 质量百分比% | 射线灯
1 | NH4Cl | 58.74 |
2 | FeS | 11.44 |
3 | FeCl2 | 8.36 |
4 | 缓蚀剂、烃类 | 21.46 |
| | 水气分离器 |
4腐蚀机理及原因分析
4.1腐蚀机理：
渣油加氢反应系统生成HCl、H2S、NH3、H2O，随着低分油组分一同加入脱硫化氢汽提塔，经塔底蒸汽提起挥发至汽提塔顶，当它们以气态存在时腐蚀性很小，但是在低于露点温度的冷凝区出现液体水后，便形成了腐蚀性很强H2S-HC1-NH3-H20腐蚀环境，主要以HCl的腐蚀为主。腐蚀过程简要描述如下：
Fe+H2S→FeS +H2↑ H2S与设备中的Fe发生反应
Fe+2HCl→FeCl2+ H2↑ HCl与设备中的Fe发生反应
同轴电缆接头FeS+2HCl→FeCl2 +H2S↑ HCl与反应的产物发生反应。
由此可见HCl除本身与铁发生反应外，还可以溶解H2S与Fe的产物FeS（附着在金属表面起到一定的保护作用）。因此在HCl与H2S同时存在时，会使腐蚀速率大大增加，超过二者单独腐蚀速率之和。
汽提塔顶系统最先冷凝区域（即初凝区），尤其是气、液两相转变的露点部位，剧烈腐蚀是由于低PH值盐酸引起的。当温度低于其露点时，这种溶解度极高的氯化氢气体便会溶解于冷凝水中生成盐酸。由于在塔顶初凝区水量极少且饱和了大量HCl，其PH值可以达到1，
就会形成腐蚀性十分强烈的“稀盐酸腐蚀环境”。反应如下：耐腐蚀热电偶
Fe+2H+→Fe2+ +H2↑ FeS+2H+→Fe2+ +H2S↑
汽提塔内氯离子和铵离子在达到一定浓度后，会生成NH4Cl氯化铵，这些盐类常在超出水浓缩点之上直至204℃或更高的温度下沉积，即达到结晶点温度是就会析出形成氯化铵盐，其极易吸收水分，在流场死角部位沉积成盐垢，在塔顶液相露点或在NH4Cl浓度非常高的干点附近腐蚀十分严重。碳钢在浓缩条件下湿NH4Cl中PH值可以达到2,腐蚀速度非常快,大于25mm/y，形成严重的铵盐垢下腐蚀。而因为汽提塔顶线原设计没有注水，如果形成铵盐积垢，就不会被过量水溶解和冲洗，就会形成比较严重的垢下腐蚀。
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