加氫裝置FeS的危害及對策措施

加氫裝置FeS的危害及對策措

施(2021)Securitytechnologyisanindustrythatusessecuritytechnologytoprovidesecurityservicestosociety.Systematicdesign,serviceandmanagement.(安全管理)單位：姓名：日期：編號:AQ-SN-0077

化工安全技術(shù)IChemicalSafetyTechnology化工安全加氫裝置FeS的危害及對策措施(2021)說明：安全技術(shù)防范就是利用安全防范技術(shù)為社會公眾提供一種安全服務(wù)的產(chǎn)業(yè)。既然是一種產(chǎn)業(yè)，就要有產(chǎn)品的研制與開發(fā)，就要有系統(tǒng)的設(shè)計、工程的施工、服務(wù)和管理?？梢韵螺d修改后或直接打印使用。、心、.刖5與滿足新的排放標準的清潔燃料相比，目前我國汽油產(chǎn)品質(zhì)量總體表現(xiàn)為硫含量和烯燃含量高，柴油產(chǎn)品質(zhì)量總體表現(xiàn)為硫、芳燃含量較高，密度大而十六烷值低。相關(guān)的加氫技術(shù)可以直接生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)石油化工原料和清潔燃料，因而受到眾多煉油企業(yè)的重視和青睞。隨著煉廠加工高硫原油比例的增大，加氫裝置脫硫深度的提高,硫?qū)託溲b置設(shè)備的腐蝕也日趨嚴重，其腐蝕產(chǎn)物多以FeS的形式出現(xiàn)。因此，消除FeS的危害對提高加氫裝置的運行質(zhì)量和運行安全十分重要。IFeS的形成隨著石化企業(yè)加工原油中硫含量的增加，系統(tǒng)中H2S含量亦隨之增加。依加工低硫而設(shè)計的設(shè)備、容器受高溫硫和H2s腐蝕加劇,化工安全技術(shù)化工安全技術(shù)化工安全技術(shù)ChemicalSafetyTechnology化工安全高溫硫和H2s腐蝕均生成黑色的FeS,FeS很致密，但系統(tǒng)有氫氣存在時，氫氣會穿透FeS膜，使致密的FeS膜遭到破壞，從而裸露出新的金屬，導(dǎo)致腐蝕不斷向縱深發(fā)展。如此反復(fù)作用，便形成大量層狀的FeS腐蝕產(chǎn)物?；ぐ踩夹g(shù)加氫裝置的分儲系統(tǒng)由于水和硫化氫共存而引起硫化氫腐蝕。濕硫化氫環(huán)境被稱作酸性，美國腐蝕工程師國際協(xié)會(NACE)對H2S環(huán)境的定義為：在煉油工藝過程中，水相中的H2S250ug/g。但引起腐蝕開裂所需的水相中的H2S臨界濃度并不十分肯定。碳鋼及低合金鋼在250C以下的無水硫化氫中基本不腐蝕，而當有水共存時對金屬將產(chǎn)生明顯的腐蝕。硫化氫在水中發(fā)生離解，濕H2s環(huán)境碳鋼及低合金鋼的設(shè)備和管道的腐蝕是一種電化學(xué)反應(yīng)過程，其結(jié)果導(dǎo)致FeS的生成。2FeS的危害2.IFeS自燃由燃燒的定義可知，燃燒需具備三個條件：有可燃物存在、有助燃物存在、有能導(dǎo)致燃燒的能量。金屬受H2s或高溫S腐蝕后，化工安全技術(shù)IChemicalSafetyTechnology化工安全生成FeS。FeS遇到空氣后，便會發(fā)生氧化反應(yīng)，鐵的硫化物氧化反應(yīng)放出大量的熱，而FeS層狀結(jié)構(gòu)的存在，將不利于熱量的散失，從而構(gòu)成了高溫?zé)嵩?。FeS在常溫下迅速氧化自燃，自燃時不發(fā)生火焰，只是發(fā)熱到熾熱狀態(tài)。當達到一定溫度時可引起其他物質(zhì)燃燒，損壞設(shè)備材質(zhì)。近年來，國內(nèi)多套裝置相繼發(fā)生FeS自燃損壞設(shè)備事件。2.2形成連多硫酸腐蝕裝置在停工期間，殘留在設(shè)備及管道中的硫化物遇水和空氣中的氧反應(yīng)生成連多硫酸，導(dǎo)致設(shè)備及管道的腐蝕。通常反應(yīng)器的操作溫度在370?415℃,而奧氏體不銹鋼的敏化溫度在430℃以上，因此在正常過程中，復(fù)合奧氏體不銹鋼不會被敏化。可是在操作超溫或在焊接時，可能局部被敏化且殘余應(yīng)力，所以一般認為奧氏體不銹鋼處于敏化狀態(tài)。奧氏體不銹鋼處于敏化狀態(tài)或在使用過程中在晶界附近產(chǎn)生銘的碳化物沉淀(Cr23c6),會造成晶界附近嚴重貧銘。加氫裝置停工檢修期間，反應(yīng)器中硫化物、水、氫氣這三種成分都具備，金屬硫化物水解形成連多硫酸。在拉應(yīng)力和連多硫酸的化工安全技術(shù)IChemicalSafetyTechnology化工安全共同作用下，奧氏體不銹鋼在敏化區(qū)域首先發(fā)生連多硫酸晶間腐蝕,接著由于應(yīng)力的存在，設(shè)備會在這些最薄弱的區(qū)域發(fā)生連多硫酸應(yīng)力的腐蝕開裂。3床層壓降上升進入反應(yīng)器的FeS有兩個來源。一是由原料油帶入的，原料中的機械雜質(zhì)和金屬或循環(huán)油帶來的分儲部分的FeS會在精制反應(yīng)器一床層沉積。二是含鐵離子的原料通過一段催化劑床層，原料中具有很高反應(yīng)活性的含鐵有機化合物就很容易轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的煌類和FeS,沉積在催化劑的孔道內(nèi)及外表面，其危害是導(dǎo)致催化劑活性衰減，床層孔隙率降低，壓降升高，縮短運行周期。4分儲系統(tǒng)管路堵塞加氫裝置的循環(huán)油系統(tǒng)、分儲塔及脫丁烷塔頂播出和回流系統(tǒng)多次出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，拆下泵入口濾網(wǎng)，發(fā)現(xiàn)濾網(wǎng)已被垢物堵死。從垢物分析結(jié)果看，垢物組成主要是FeS。通過采集原料油與循環(huán)油進行鐵化合物的來源分析發(fā)現(xiàn)，循環(huán)油中的鐵化合物要比原料中多得多。從裝置的流程上分析，造成鐵化合物含量增加的唯一可能就是化工安全技術(shù)IChemicalSafetyTechnology化工安全腐蝕。因為反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)備部分材質(zhì)是奧氏體不銹鋼，因此產(chǎn)生腐蝕的可能性較小，腐蝕最多的應(yīng)該是分儲系統(tǒng)。脫丁烷塔操作不正常造成分儲系統(tǒng)腐蝕及產(chǎn)品硫含量升高，導(dǎo)致設(shè)備腐蝕。3對策措施1減少物料中硫含量在原油質(zhì)量已經(jīng)發(fā)生極大變化的現(xiàn)實情況下，在能源燃料向無硫化方向發(fā)展的大趨勢下，原料中的硫含量過高，不僅增加了相關(guān)裝置有害氣體的排放量，而且對裝置的防腐提出更高的要求。在運行過程中，可以根據(jù)原油含硫量的不同采取不同的摻煉比例，保證加氫原料含硫量的穩(wěn)定，并保證原料有適當?shù)某两得撍畷r間。2隔離保護法防止自燃化工設(shè)備中的FeS自燃，主要是檢修過程中打開設(shè)備或設(shè)備運行期間由于壓力變化致使附著在設(shè)備表面的FeS與空氣接觸，發(fā)生自燃。隔離法可分氮封法、水封法等等。氮封法是利用氮氣將設(shè)備內(nèi)的FeS與空氣隔離開，此法適用于無需檢修、檢測的設(shè)備和運行的儲罐。水封法是將設(shè)備內(nèi)充滿水，防止FeS與空氣接觸，此法適化工安全技術(shù)IChemicalSafetyTechnology化工安全用于停工后暫時不能檢修的設(shè)備，例如高壓分離罐、低壓分離罐、分儲塔回流罐等設(shè)備。3鈍化法和設(shè)備清洗除去FeS設(shè)備清洗一般分為機械清洗和化學(xué)清洗，清洗法簡便有效，成本較低，對環(huán)保有利。鈍化法是通過化學(xué)藥劑將容易自燃的FeS轉(zhuǎn)化成比較穩(wěn)定的化合物，但成本較高，而且不能完全除去FeS。目前常用的鈍化法實際上是清洗法和鈍化法的結(jié)合，實現(xiàn)一邊鈍化一邊清洗。4加強檢查和防腐對于有FeS的塔器、反應(yīng)器等設(shè)備，在設(shè)備停用、吹掃結(jié)束后要密切觀察，加強檢查。一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備壁溫升高、冒煙等現(xiàn)象，要立即采取通蒸汽、氮氣或噴水等處理措施?？啥ㄆ谠谒?、冷換設(shè)備、儲罐的內(nèi)壁涂刷防止硫腐蝕的涂料。例如，在分儲塔頂精儲段、塔頂回流罐、污水汽提塔等部位采用噴砂處理，刷防腐漆效果較好。防腐時應(yīng)注意介質(zhì)的溫度并分析腐蝕原因后選擇防腐漆的牌號。向分儲塔頂注入緩蝕劑，如KT407、SF—121B,能有效地減輕對空冷器化工安全技術(shù)IChemicalSafetyTechnology化工安全管束、管線等設(shè)備的腐蝕。5防止連多硫酸的腐蝕在加氫裝置停工時，應(yīng)立即按NACE標準RP01—70“煉油廠停工期間奧氏體不銹鋼設(shè)備連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂的預(yù)防”要求和步驟進行。對于短期停工，如循環(huán)氫壓縮機、加熱爐等的搶修，將反應(yīng)器內(nèi)充氮氣保持正壓，并將反應(yīng)器溫度維持在較高水平，如100℃以上；如果停工大修，卸劑時采用氮氣保護，內(nèi)構(gòu)件采用3%蘇打水浸泡，反應(yīng)器內(nèi)壁采用3%蘇打水浸泡或噴淋，水中的氯離子含量小于50X10-6o6設(shè)備結(jié)構(gòu)的改進和材料升級分儲塔、脫丁烷塔內(nèi)壁精儲段腐蝕機理為低溫H2s腐蝕，必須將存在液態(tài)水的部位更換為復(fù)合鋼板。內(nèi)件選用304不銹鋼，抗高溫H2S腐蝕（提鐳段）和低溫H2S腐蝕（精儲段）。反應(yīng)進料及加熱爐對流段爐管、輻射段爐管、爐出口管線，由原來的碳鋼和1.25Cr—0.5Mo升級為Cr5Mo或0Crl8Ni9Ti。空冷器管束采用滲鈦管材，粗汽油管線采用滲鋁管材等等?；ぐ踩夹g(shù)ChemicalSafetyTechnology化工安全4結(jié)論化