催化汽油加氢脱硫装置中的腐蚀及防护

发表时间:2020/8/11   来源:《科学与技术》2020年3月8期   作者:陈雪芳 杨瑞琪
[导读] 随着我国社会经济的不断发展,人们的环保意识越来越强,
        摘要:随着我国社会经济的不断发展,人们的环保意识越来越强,因此在汽油的加工过程中,汽油的脱硫工作是一种非常关键的技术,通过催化汽油加氢脱硫技术可以有效减少汽车尾气污染排放量。催化汽油加氢脱硫装置不但能够有效控制汽油中的硫含量,还能够通过加氢的方式保证汽油中的烯烃不被饱和,是一种非常好的汽油脱硫技术。但是催化汽油加氢脱硫技术会造成氢腐蚀的现象,针对此问题,本文首先对催化汽油加氢脱硫装置进行简单阐述,然后详细地分析了催化汽油加氢脱硫装置中的各种氢腐蚀类型,旨在能够提出合理化的防护建议,为我国汽油脱硫工作做出贡献。
        关键字:催化汽油加氢脱硫装置;腐蚀类型;防护建议

        引言:随着可持续发展观念逐渐深入人心,人们对汽油的加工越来越重视。汽油中的硫对空气污染有非常大的影响,因此,采用催化汽油加氢脱硫装置可以有效减少汽油中的硫,并且不会对汽油中的烯烃含量造成影响,是一种具有很高价值的汽油脱硫技术。随着催化汽油加氢脱硫装置的使用,发现其中会存在氢腐蚀的现象,怎样能够有效进行氢腐蚀防护,下面让我们共同来进行分析。
1催化汽油加氢脱硫装置概述
        催化汽油加氢脱硫装置指的是一种利用加氢的技术进行汽油脱硫的设备,该装置 主要由选择性加氢反应器和加氢脱硫反应器构成。首先需要将催化汽油加氢后进入到料泵之中,再通过升压后进行比例混合,催化汽油加氢进行混合后需要通过换热操作然后进入选择性加氢反应器中。在加氢反应器中的工作主要是将汽油中的二烯烃转化成单烯烃,将汽油中的硫醇转化为重硫醇,然后将化学反应后的混合物进行换热工作,并送入分馏塔,分馏塔的顶端会分离出相应的气体可以被当作燃料使用,通过选择性加氢反应处理后的汽油从塔底流出,经过加热后被送入加氢脱硫反应器中。在加氢脱硫反应器中加入脱氧水并进行换热后送入空冷器中,通过空冷器的冷却功能将汽油温度冷却至55°左右,然后进行汽油的气、油、水三者的分离工作。在分离工作中,水相是含硫的主要部分,可以排入含硫污水装置中;而气相还可以进行加氢脱硫工作,能够反复被使用;最后的汽油部分回到加氢脱硫反应器中继续进行脱硫。下面是催化汽油加氢脱硫装置中的操作条件。[[]]


2加氢脱硫装置的腐蚀与防护
2.1加氢脱硫装置中的高温H2S-H2腐蚀
        在催化汽油加氢脱硫装置中,有机硫化物主要包括带有硫元素的醇和醚,当进行加氢操作后,汽油中的硫元素就会转化成硫化氢物质,下面是化学反应式:
       
        氢腐蚀主要是指在高温状态下,生成物H2S与碳钢表面发生化学反应,从而造成氢腐蚀。相关的化学反应为:Fe+H2S→FeS+H2。通过加氢操作能够让碳钢表面进行化学反应,从而造成腐蚀现象,腐蚀具有严重性和均匀性,能够使碳钢进行表面脱碳或者内部脱碳,具有非常严重的腐蚀影响。
        针对此问题需要进行腐蚀防护,对于高温H2S-H2腐蚀可以使用耐腐蚀性钢材材料作为管道,从而达到防腐蚀的效果。一般使用的是铬铝合金钢和奥氏体不锈钢来作为管道的加工材料,并且在进行管道焊接时注意无损检测,从而能够很好地达到防腐蚀效果。
2.2加氢脱硫装置中的NH4HS腐蚀
        在催化汽油加氢脱硫装置中,在汽油中会存在一些含有氮元素的有机物,当进行加氢操作后,氢气会与含氮元素的有机物发生化学反应,从而生成氨气。氨气又会与硫化氢进行反应,然后生成NH4HS物质,这种物质在进行气相分离的时候会造成堵塞的情况,当温度小于121°的时候会造成NH4HS垢腐蚀,在没有液态水的情况下会造成空冷器管的赌赛。当NH4HS堆积到一定程度后,会造成空冷器管穿孔,从而影响空冷器管的正常工作。NH4HS的腐蚀速率与NH4HS的浓度、温度、PH值以及空冷器管的材料有非常大的关系。[[]]
        针对此种情况我们可以从三个方面进行腐蚀防护,第一,我们可以保证有足够量的液态水来对NH4HS进行溶解,从而防止堵塞;第二,应该对空冷器管进行重新设计,防止因为设计不合理而导致的堵塞;第三,改变空冷器管的材料,使用耐腐蚀性的材料进行加工,比如耐腐蚀的碳钢材料,从而防止NH4HS腐蚀。
2.3加氢脱硫装置中的胺液应力腐蚀
        胺液应力腐蚀是指在催化汽油加氢脱硫装置中钢铁拉力与胺腐蚀共同作用下的一种腐蚀。贫胺液腐蚀程度比较低,但是当在装置反应中遇到硫化氢气体就会发生反应变成富胺液,从而造成腐蚀性加强。腐蚀性强度一般主要由温度和应力水平两个因素决定,极其容易发生在强冷加工件以及碳钢焊接件中。针对此种腐蚀问题主要通过材料的选择来进行防腐蚀,对于腐蚀性较低的贫胺液可以使用碳钢材料,对于腐蚀性比较强的富胺液应该使用抗腐蚀性强的HIC钢,从而减少胺液应力腐蚀。
2.4加氢脱硫装置中的湿H2S腐蚀
        当硫化氢遇到水时就会形成湿硫化氢,从而造成腐蚀。这种腐蚀不但具有电化学腐蚀的形式,还有应力腐蚀。当硫化氢与水相遇会形成下面这种化学反应:
        H2S→H++HS-    HS- →H++S2-.硫化氢遇到水后被溶解,在水溶液中会存在S2-,与铁进行反应,从而发生腐蚀。湿H2S的腐蚀开裂主要包括氢鼓泡、硫化物应力腐蚀开裂等常见形式,针对以上腐蚀情况,应该对管道材料进行重新选取,一般使用镇静钢,具有耐腐蚀的特性;还可以采用抗湿H2S的钢材,从而防止腐蚀的发生。[[]]
结束语:综上所述,催化汽油加氢脱硫装置是汽油脱硫技术中非常好的方法之一。但是发现通过加氢脱硫的形式会对装置中造成氢腐蚀的问题,本文主要分析了氢腐蚀中的高温H2S-H2腐蚀、NH4HS腐蚀、胺液应力腐蚀以及湿H2S腐蚀四种情况,并针对性地做出腐蚀防护措施,从而防止催化汽油加氢脱硫装置中发生腐蚀现象,旨在能够为我国的汽油脱硫工作做出贡献。
参考文献:
[1]秦素亚.催化汽油加氢脱硫装置中的腐蚀及防护[J].石油化工设备技术,2016(1):52-55.
[2]张学恒,竺家培.催化汽油吸附脱硫装置反应器气相返回线腐蚀与防护[J].石油化工腐蚀与防护,2018(3):42-45.
[3]接瑜,任建生,栗雪云.催化裂化汽油加氢脱硫装置换热流程对比[J].炼油技术与工程,2014,44(8):17-20.
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