加氢装置高换结盐垢下腐蚀及防治措施研究

加氢装置高换结盐垢下腐蚀及防治措施研究

郑智高 郭莹莹

（兰州石化公司 甘肃 兰州 730060）

摘要：化工工业的不断发展推动加氢装置的应用变得愈加广泛。作为生产过程中必不可少的关键设备之一，加氢装置在包括炼油等诸多化工生产过程中扮演着重要角色。在实际生产中，加氢装置往往会面临结盐垢下腐蚀问题的困扰，如何解决该问题成为提升生产效率的关键。文章站在探究加氢装置换热器相关腐蚀问题的基本角度，聚焦具体成因和解决方案，对加氢装置高换结盐垢下腐蚀及其防治措施进行了简要探讨，希望可以对读者有所启示。

关键词：加氢装置；换热器；垢下腐蚀

引言：在化工生产过程中，加氢装置一旦出现高换结盐垢下腐蚀现象，不但会显著降低设备的热传导性能、妨碍生产效率的提高，随着运行时间的推移，严重的盐垢下腐蚀会有一定概率造成安全隐患，不但可能中断正常生产、损坏设备，严重时可能造成生命安全与财产损失。通过详细研究加氢装置高换结盐垢下腐蚀产生的原因，并针对原因采取相应解决措施，可在提升生产效率的同时避免事故发生，为确保安全生产打下坚实基础。

一、盐垢下腐蚀成因分析

（一）流体成分因素

加氢装置在其生产运行过程中，内部的硫化物含量通常较多。过多的硫化物能够与其金属表面反应生成一定浓度的硫化沉积物。硫化沉积物经长时间累积后，不但会形成明显垢层，而且会引发硫化腐蚀现象。当硫化物与设备表层的金属发生反应后，即可形成明显的硫化物皮膜，这一层薄膜将严重损害金属的完整性。

硫化沉积物中不乏含有一定量的硫酸盐物质，其是导致加氢设备出现垢下腐蚀的常见因素。当流体中硫酸盐的浓度达到一定程度后，其亦可与设备金属表面发生化学反应并生成硫酸沉积物。由于化工生产多在高温环境下进行，硫酸沉积物的腐蚀性会在高温环境中迅速上升，致使设备金属表面严重受损[1]。

除硫酸盐外，氧气与碳酸盐同样与垢下腐蚀有着密切联系。在化工生产的高温环境下，碳酸盐会经历溶解—重新沉积—附着的一系列过程。附着在设备金属表面的碳酸盐会形成明显的垢层，垢层中不乏含有危害设备的离子，损害设备完整性并妨碍正常生产。加氢装置运行过程中，如有氧气不慎进入反应设备，金属与氧气发生氧化反应同样会加剧其受腐蚀程度。

（二）压力、流速与流体温度

化工生产的高温环境是盐垢生成的关键因素。在温度较高的环境之中，溶解在流体中的固体物质更容易在设备的金属表面沉积，进而在长时间沉积后形成明显垢层。此外，高温会加速腐蚀反应的速度和效率，并使金属抗腐蚀能力大幅度萎缩、腐蚀反应变得更加迅速和活跃，进而加重金属被腐蚀的状况。

流体在高压环境之中更易产生溶解变化，尽管此时垢层形成速度相对下降、形成量略微减少，但流体与金属表面接触和反应的频率变得更加密集，盐垢垢层的积累速度和积累量相应提升。腐蚀反应在高压环境下会明显减慢，但若高压环境中存在腐蚀性物质，则腐蚀现象无法得到完全遏制。

当流速较低时，设备金属表层更易于生成盐垢垢层。流速较低意味着悬浮于流体中的固体物质和溶解物质更易附着金属表面，因而垢层的产生相对更加常见。此时产生的垢层质地较为坚固，不但会继续腐蚀设备，而且较难清理。

（三）金属材料

在实际生产过程中，不同种类的金属材料在不同的化学环境中，其稳定性相应不同。加氢装置在化工生产中产生的流体含有诸如氯化物、硫化物和酸性物质等成分，如设备的金属材料无法有效抵御上述物质的影响、进入不稳定状态，则其会易于与流体发生化学反应，进而为流体所腐蚀[2]。

金属材料所具备的电化学特性同样会影响其受腐蚀的状况。当设备内部处于特定电位时，阳极腐蚀与阴极腐蚀均有可能出现。如加氢装置的反应条件无法满足金属材料的电化学特性，因为腐蚀电位而损害金属表面的现象将层出不穷。当溶液中的腐蚀性成分与金属发生电化学反应时，产生的电位即金属的腐蚀电位。若流体电位与金属腐蚀电位差距较为明显，则金属遭受流体腐蚀的概率将大幅度上升。

二、盐垢下腐蚀防治措施分析

（一）管控流体成分

为减少因流体成分不当而出现盐垢腐蚀现象，可通过使用在线传感器辅助和化学分析等手段，采取定期监测和分析设备中流体成分等方式，实现对加氢装置中流体成分的实时掌握，进而有效遏制腐蚀现象发生。在此过程中，对流体中各类有害物质的了解和判断，能够协助技术人员有效地实现垢下腐蚀的预防效果。

其中，硫化物作为最常见的加氢装置垢下腐蚀产生因素，对其的控制可通过浓度把控来进行。借助对流体中硫化物浓度的有效控制，可显著降低设备金属受腐蚀风险，具体操作方法为使用化学手段，将硫化物抑制剂等物质添加入流体当中，以起到有效地抑制硫化腐蚀效果。防范氧气腐蚀可通过加入氮气等惰性气体等方式来实现。

在部分情况下，通过对流体的pH值进行有效调整和控制，使其由酸性逐渐转变为中性甚至碱性，能够减少甚至消除设备金属受到腐蚀的概率。如流体中存在较多较明显的杂质或颗粒物，可借助过滤设备将其剔除，或将缓冲剂与抑制剂加入流体之中提升流体纯度，通过改善流体基础化学性质的方式来降低腐蚀烈度。

（二）合理控制压力、流速与流体温度

由于流体会在高温下加速腐蚀速度、在低温下形成过多沉淀，因而精确控制流体温度、流速和压力、确保设备各项反应指标均处于适宜范围内，可有效降低设备被腐蚀的程度。可通过将绝热材料部署在设备相应位置，或采取其他行之有效的保温措施来实现对反应温度的把控，以达到减少热交换器表面结露现象并稳定反应温度的目的。

加氢装置反应的操作压力应维持在设备性能允许范围之内，避免其压力出现过高、过低等不稳定状况损害设备金属应力。技术人员操作设备时，亦应尽可能避免使设备遭受突发性压力冲撞，防止金属因应力突变而提升受腐蚀概率。

流体的流速应控制在设备性能设计范围内，并尽量使其拥有较高流速，以利于逐步瓦解较大的垢层，并最终使其彻底消失[3]。提升流体流速既便于清理垢层，又可减轻设备金属受腐蚀概率。可通过部署流量计和流量控制器等设备等方式来控制流量。

（三）选择适宜的金属材料

在适宜金属材料的选择上，应以“耐腐蚀性”作为基础选择原则，选取质地优良、抗腐蚀能力强且应力系数较好的金属材料来组成装置的反应组件，强化正常的加氢装置反应环境。

其中，不锈钢在抵抗硫化物腐蚀、氯化物腐蚀、碳酸盐腐蚀和其他酸性物质腐蚀等方面具有较强性能，可用于改装加氢装置的换热器设备。镍合金具有较强的抗高压腐蚀和抗高温腐蚀的能力，并可较好地抵御硫化物和氯化物的腐蚀，可用于改装较为特殊的加氢装置。

对于加氢装置中流体成分的详细了解，有助于技术人员正确选择并采用金属材料，实现对设备的抗腐蚀性改造。考虑到反应温度与反应压力等客观因素情况，应优先选取耐高压、耐高温的金属材料。考虑到电化学特性与腐蚀的关系，应尽可能选取符合流体电极电位和腐蚀电位的金属材料。考虑到设备中出现的诸如氯化物、硫化物和碳酸盐腐蚀等情况，可在选择正确金属材料的同时，辅以腐蚀抑制剂或防护涂层对其进行保护，以求进一步强化设备抗腐蚀能力。

结论：综上所述，作为危害加氢装置正常生产的最主要威胁，垢下腐蚀不但会缩短设备使用寿命，而且会使操作人员面临一定程度的安全隐患。经长期生产实践可得知，流体成分、反应压力、流速、反应温度和金属材质等因素是导致设备腐蚀的若干主要因素。技术人员可通过转变流体成分、把控流速流量和温度压力、改进设备金属材料等方式，减少腐蚀现象，确保安全稳定生产。

参考文献：

[1]尚跃再,徐孝超,张艳,等.加氢装置反应流出物系统结盐腐蚀分析与控制建议[J].当代化工,2022,51(7):1718-1721.

[2]武卓.加氢装置换热器垢下腐蚀原因分析及预防措施[J].石化技术,2024,31(1):3-5.

[3]陈文武.石化加氢装置典型腐蚀与防护[J].材料保护,2024,57(4):179-186.