Защита оборудования гидрогенизационных процессов

Основные коррозионные проблемы на установках гидроочистки, риформинга, изомеризации и гидрокрекинга сводятся к следующему:

— катастрофическое поражение аппаратов и трубопроводов по линии продуктов превращения под действием соляной кислоты, активизированной присутствием кислоты сероводородной в случаях переработки нефти с искусственно введенными хлорорганическими соединениями:

— активная коррозия аппаратов и трубопроводов по линии продуктов превращения под действием кислых компонентов продуктовой смеси, образующихся на катализаторах при деструктивной гидрогенизации серо-, хлор- и кислородсодержащих природных соединений нефти;

— активная коррозия аппаратов и трубопроводов по линии продуктов превращения. Агрессивность среды определяется гидролизом отложений, возникающих на поверхности оборудования при совместной конденсации хлороводорода и аммиака, а также сероводорода;

— сероводородное коррозионное растрескивание и расслоение материала сепараторов гидроочистки;

— высокотемпературная сероводородная и водородно-сероводородная коррозия оборудования, работающего при температуре выше 260°С, главным образом печных змеевиков;

— MKK и коррозионное растрескивание оборудования из аустенитных хромоникелевых сталей под действием сернистой и политионовых кислот.

Для предупреждения катастрофической ситуации, возникающей на рассматриваемых установках при переработке нефтяных дистиллятов с искусственно введенными хлорорганическими соединениями, используют разные приемы. Так, в США действует законодательство, в соответствии с которым поставщик сырой нефти, содержащей хлоорганические соединения в количествах, способных вызвать катастрофическое разрушение оборудования установок гидроочистки, изомеризации и риформинга, несет материальную ответственность. Отечественное законодательство предусматривает ограничение содержания хлорорганических соединений в сырье НПЗ. При поступлении такого сырья на завод его рекомендуется смешивать с нефтью, не содержащей хлорогранические соединения, для понижения опасности разрушения соответствующего оборудования. В случаях, когда вопреки действующим нормам на установки гидроочистки, риформинга и изомеризации все-таки поступает бензин, полученный из нефти с высоким содержанием хлорорганических соединений, для защиты оборудования рекомендуется использовать ингибиторы коррозии направленного действия.

Ингибиторная защита является основным методом предупреждения и подавления развития коррозионных процессов под действием кислых компонентов газопродуктовой смеси, образующихся из природных элементорганических соединений на установках гидроочистки. Что касается установок риформинга, то здесь коррозию оборудования под действием кислых компонентов удается подавить, а иногда и полностью предупредить путем предварительной гидроочистки сырья. Если при этом удается снизить содержание серы в сырье риформинга до 0,0003, а хлора — до 0,0003%, электрохимическая коррозия низкотемпературного оборудования по линии риформата практически исключается. В случае, если содержание H2S в водородсодержащем газе не превышает 40 мг/нм3, можно не опасаться и ВТСК печного и теплообменного оборудования.

Борьба с коррозией под действием продуктов гидролиза отложений солей ведется путем промывки оборудования водой. При использовании этого метода защиты следует учитывать, что если на поверхности металла после проведения промывки остаются влажные отложения, проблема коррозии может быть только усугублена. Попадание в оборудование кислорода и хлоридов с промывной водой также способствует интенсификации коррозионного процесса и должно быть сведено к минимуму. Промывку системы теплообменник — ABO — водяной холодильник — сепаратор рекомендуется проводить конденсатом водяного пара в течение 6—12 час. Расход конденсата рассчитывают в каждом случае индивидуально, в зависимости от химического состава среды аппаратов. Рекомендуется вводить конденсат в количестве не менее 0,2% от массы сырья.

Для снижения вероятности сероводородного коррозионного растрескивания и блистеринга сепараторов их по возможности изготавливают из сталей, стойких к этим видам разрушения (20ЮЧ). С целью снижения уровня остаточных послесварочных напряжений их подвергают термической обработке, после которой приварку каких-либо элементов следует исключить. Рекомендуется также увеличить толщину стенки аппарата из углеродистой или низколегированной стали на 3 мм по сравнению с требованиями прочностного расчета — с целью снижения уровня рабочих растягивающих нагрузок в аппарате.

Весьма важным технологическим способом предупреждения MKK оборудования из аустенитных хромоникелевых сталей (печные змеевики, реакторы) под действием серной, сернистой и политионовых кислот является продувка оборудования установок в период пуска и остановки инертным газом. Хорошие результаты дает добавление в этот газ нейтрализатора, аммиака, в количестве 10—12%v. Для изготовления оборудования рекомендуется использовать низкоуглеродистые аустенитные стали, стабилизированные титаном, наиболее стойкие в условиях, провоцирующих MKK оборудования. Сварочные работы проводят по технологии, предупреждающей возникновение склонности MKK в околошовной зоне.

Предупреждение развития высокотемпературных видов коррозии (водородной, сероводородной, сероводородно-водородной и высокотемпературного окисления) осуществляют путем рационального выбора конструкционных материалов.

Реакторы риформинга рекомендуется изготавливать из стали 12ХМ с теплоизоляционной торкрет-бетон ной футеровкой и дополнительным кожухом из стали 08XI8H10Т. Последняя обладает высокой стойкостью к воздействию водорода даже в присутствии сероводорода при высоких температурах. Защищенная торкрет-бетоном сталь 12ХМ также проявляет достаточную работоспособность. При эксплуатации установок гидроочистки и изомеризации, реакторы которых работают при более низких температурах, применения торкрет-бетона не требуется. Допускается использовать аппараты из биметалла I2XM + 08XI8H10T.

Еще недавно для изготовления змеевика конвекционной секции печей установок гидроочистки рекомендовали использовать сталь I5X5M, а для радиантной секции — 08X18H10T. Однако большое количество отказов труб из теплостойкой стали 15Х5М заставили перейти на другой вид материального исполнения. В настоящее время трубы как радиантной, так и конвекционной секции змеевика рекомендуется изготавливать из более стойкой к сероводородно-водородной коррозии стали 08XI8H10T. На установках изомеризации и на установках риформинга, работающих с блоком гидроочистки, допускается применение труб из сталей ISXSM, 12Х8ВФ и Х9М. При невысоком содержании сероводорода в сырье и ВСГ эти материалы проявляют достаточную стойкость к коррозии даже при температурах, характерных для процесса риформинга (530°С).

Колонное оборудование, работающее при температуре выше 260°С, с целью предупреждения ВТСК изготавливают из биметалла Сталь углеродистая + 08X13, тарелки — из стали 08X13. Для колонн установок, работающих на низкосернистом сырье, допускается использовать углеродистые стали. У таких аппаратов увеличивают толщину стенки по сравнению с требованиями прочностного расчета, обеспечивая «прибавку на коррозию».

Теплообменники для нагрева сырья и охлаждения газопродуктовой смеси в наиболее жестких условиях работают на установках гидроочистки. И среда межтрубного пространства (газосырьевая смесь), и, особенно, среда трубного пространства (газопродуктовая смесь) содержат большое количество коррозионно-агрессивных компонентов: H2S, HCl, NH4Cl и др. В обеих средах присутствует водородсодержащий газ. Поэтому трубные пучки этих теплообменников рекомендуется изготавливать из стали 08XI8H10Т, наиболее стойкой к воздействию водорода при высокой температуре даже в присутствии сероводорода. Распределительную камеру аппаратов рекомендуется выполнять из биметалла 12ХМ+08Х18Н10Т, а корпус, работающий при более низкой температуре, чем трубный пучок и распределительная камера, и поэтому в меньшей степени рискующий пострадать от воздействия водорода с сероводородом, изготавливают из стали 12XM. То же материальное оформление рекомендуется и для сырьевых теплообменников установок риформинга, работающих без блоков гидроочистки. Для аналогичных теплообменников на установках изомеризации и риформинга (с блоком гидроочистки), в сырье и ВСГ которых содержание сероводорода значительно ниже, рекомендуется следующее материальное оформление: трубы — из стали 15X5M, корпус и распределительная камера — из биметалла 12ХМ + 08X13. Если рабочая температура среды в корпусе аппаратов ниже 400°С, корпус и распределительную камеру допускается изготавливать из стали 12XM.

Остальные аппараты рассматриваемых установок исполняют в основном из углеродистых и низколегированных сталей.