煉油裝置加熱爐的腐蝕及應(yīng)對措施

金丹（中石化洛陽工程有限公司 河南洛陽 471003）

引言：

煉油裝置是如今石油的煉化中最重要的一環(huán)。而加熱爐是煉油裝置中最重要的一個部分。加熱爐的正常運(yùn)行是關(guān)系著煉油裝置煉油質(zhì)量的好壞的重要關(guān)鍵。而對于加熱爐的腐蝕原因來說不僅僅只有加熱物料中包含的腐蝕介質(zhì)對加熱爐進(jìn)行腐蝕，還有燃料中生成的腐蝕介質(zhì)也會使得煉油裝置的加熱爐爐管內(nèi)外、空氣預(yù)熱器、加熱爐的爐膛和煙道及附件等部位產(chǎn)生各式各樣的腐蝕。另外，還有機(jī)械的沖刷也會對煉油裝置的加熱爐腐蝕過程起到推動的作用。

一、煉油裝置加熱爐的腐蝕情況

對煉油裝置加熱爐的腐蝕的情況是多種多樣的，隨著進(jìn)口原油比重的加大，原油中的酸、硫、重金屬含量也呈現(xiàn)一個上升的趨勢。所以，對于煉油裝置的加熱爐的腐蝕情況是不能一概而論的，最重要的應(yīng)該是對具體的問題進(jìn)行具體的分析，煉油裝置的加熱爐的腐蝕的情況從以下的五個方面來做簡要的分析：

第一，環(huán)烷酸、硫的腐蝕。

環(huán)烷酸（RCOOH）為原油中各種酸的混合物。環(huán)烷酸腐蝕和溫度有著密切的聯(lián)系。在220℃時腐蝕能力很弱，以后隨溫度的上升腐蝕能力逐漸加強(qiáng)，超過280℃后腐蝕能力又開始隨溫度上升而減弱。環(huán)烷酸可以直接與爐管表面高溫部位的向火面管壁上鐵作用，生成油溶性的環(huán)烷酸鐵，隨介質(zhì)流出。

Fe+2RCOOH→Fe（RCOO）2+H2↑

原油中或多或少都含有硫，按硫含量的可分為三類：含硫低于0.5%稱為為低硫原油；含硫在0.5%～2%之間成為含硫原油；含硫高于2%稱為高硫原油。硫腐蝕重要取決于介質(zhì)中含硫化物的種類、含量和穩(wěn)定性。硫化物在高溫時會發(fā)生分解生成H2S，其可以與爐管內(nèi)表面高溫部分的鐵作用，生成硫化亞鐵，這是一種保護(hù)膜可以減低腐蝕速度。但是當(dāng)有環(huán)烷酸的存在時，其可以與這層保護(hù)膜發(fā)生作用，生成溶于油的環(huán)烷酸鐵，使得腐蝕重新回到環(huán)烷酸的腐蝕起主導(dǎo)作用。這也就是說在低硫髙酸的情況下，發(fā)生的腐蝕更加的嚴(yán)重。

參與腐蝕反應(yīng)的有效硫化物含量越高則對爐管腐蝕就越強(qiáng)。并且，硫腐蝕不是孤立存在的，硫和無機(jī)鹽、環(huán)烷酸、水、氮、氫等其他腐蝕性介質(zhì)共同作用，形成多種復(fù)雜的腐蝕。

第二，高溫臨氫環(huán)境下的腐蝕。

為提高某一種產(chǎn)品的收益率，有時會在介質(zhì)中加入氫氣。此時經(jīng)常都需要在高溫高壓下進(jìn)行臨氫操作，在這種條件下氫氣可分解為氫原子，其存在可引起爐管的氫損傷。同時在高溫H2和H2S的共同作用下，比兩者單獨(dú)作用時發(fā)生的腐蝕要劇烈的多。往往會發(fā)生氫鼓泡、氫脆、表面脫碳。從而進(jìn)一步引起開裂、穿孔等。

第三，介質(zhì)線性沖刷的腐蝕。

爐管內(nèi)高溫的硫腐蝕、環(huán)烷酸腐蝕的同時，爐管還收到介質(zhì)流動帶來的沖刷腐蝕。以常壓爐對流段急彎彎頭為列：通過對腐蝕情況的實(shí)際檢驗(yàn)和腐蝕部位的具體實(shí)驗(yàn)以及基本觀察可以看到對流段彎頭內(nèi)部減薄最明顯，高溫部位向火面腐蝕處帶銳角邊緣的流線溝槽和蝕坑，內(nèi)部有光滑的黑色膜的覆蓋。對腐蝕產(chǎn)物中所含的化學(xué)元素及其含量進(jìn)行射線能譜顯微分析，分析結(jié)果表明：腐蝕產(chǎn)物中既含有Cr、Mn、Si、Al等爐管材質(zhì)中所含有的元素，又含有 Fe、O、S、C、Cl、Ca 等腐蝕介質(zhì)中的所含的元素。

下面就是的腐蝕測厚點(diǎn)的圖片：

對流段急彎彎頭表格圖：

第四，爐管外壁介質(zhì)的腐蝕。

在高溫環(huán)境下，空氣中的氧會和金屬直接作用，生成鐵的氧化物，這種表面的氧化膜能起到保護(hù)基體的作用。但是燃燒中還存在著大量的CO2，其在高溫條件下會加速碳鋼的腐蝕速度。

2Fe+3CO2→Fe2O3+3CO

燃料中的硫燃燒產(chǎn)生SO2，其在高溫下能與鐵的氧化物可以形成低共熔化合物，增加了鐵的氧化速度，對碳鋼也是具有很強(qiáng)的腐蝕作用。

在以含釩重油為主要燃料時，由于燃燒產(chǎn)生的煙氣中有V2O5的存在，這種物質(zhì)可以使氧化膜被迅速的腐蝕氧化。只要是與煙氣接觸的爐管和金屬制件上均會發(fā)生。V2O5自身的融化點(diǎn)很低，氧化膜又會對它起催化作用，致使V2O5對于附著在金屬表面的氧化膜的融化點(diǎn)大大降低，其抗氧化能力也隨之而下降。

燃料中還可能存在有鋁礬土，在其催化作用下SO2可以分解出游離態(tài)的單質(zhì)S，高溫條件下單質(zhì)S與鐵直接反應(yīng)，進(jìn)一步的造成碳鋼的腐蝕。

高溫環(huán)境下還可能存在著熔鹽反應(yīng)，而使得其破壞了加熱爐的金屬保護(hù)膜。而導(dǎo)致高溫氧化硫化腐蝕的加劇進(jìn)而出現(xiàn)爐管高溫腐蝕。

如下圖是焦化裝置的高溫腐蝕的現(xiàn)象如下：

第五，低溫硫酸露點(diǎn)的腐蝕。加熱爐煙氣低溫硫酸露點(diǎn)腐蝕加熱爐的爐膛的腐蝕多發(fā)生在對流室的壁板處，表現(xiàn)在壁板的外壁起黑點(diǎn)、發(fā)紅，還表現(xiàn)在襯里的開裂，而其原因是主要是燃料中含有的硫，燃燒時產(chǎn)生的SO2、SO3與水蒸汽共同在露點(diǎn)部位冷凝，生成稀硫酸，產(chǎn)生低溫露點(diǎn)腐蝕。低溫露點(diǎn)腐蝕不僅可以爐管均勻減薄，還能在煙灰沉積物處形成腐蝕坑。除此外，空氣預(yù)熱器冷壁管段以及煙囪等處經(jīng)常有低溫露點(diǎn)腐蝕的發(fā)生。

二、煉油裝置加熱爐的腐蝕應(yīng)對措施

通過上文的腐蝕情況的分析，我們很清楚的指導(dǎo)如果要對煉油裝置加熱爐上述的腐蝕問題進(jìn)行解決那么就應(yīng)該從加熱爐的選材和其結(jié)構(gòu)的設(shè)計和生產(chǎn)操作以及日常的檢查維護(hù)等各個方面采取有效的措施而達(dá)到提高加熱爐耐腐蝕性的目的。下面就以這些方面做簡要的分析闡述：

第一，合理選用煉油裝置加熱爐的爐管耐腐蝕的材料。因?yàn)閷τ跓捰脱b置加熱爐的爐管來說只有正確的選用合適的加熱爐的耐蝕材料，才能夠做到真正而有效解決煉油裝置加熱爐的爐管內(nèi)由于被加熱介質(zhì)而引起的環(huán)烷酸沖蝕和硫化起磷以及氫損傷化學(xué)性等嚴(yán)重腐蝕問題。

第二，采用聯(lián)合手段防止或減緩煉油裝置的露點(diǎn)腐蝕。這主要可以從爐膛壁以及空氣預(yù)熱器和煙囪進(jìn)行分析。制造應(yīng)該采用耐低溫腐蝕的材料、耐蝕燒結(jié)合金涂層或非金屬材料等，以及合理的設(shè)計管壁溫度，定期的清洗減緩腐蝕，對于易發(fā)生低溫露點(diǎn)腐蝕部位的金屬表面可以噴涂層防露點(diǎn)腐蝕專用涂料。采用以上措施時，還應(yīng)避免對加熱爐熱效率的過大影響。

第三，在煉油過程中對煉油的工藝的控制。這方面的問題主要就是要正確的使用煉油的工藝，在正確合理選擇的煉油工藝之時還應(yīng)該同時要對含硫的煉油裝置燃料氣應(yīng)經(jīng)脫硫裝置正確的脫硫，防止硫酸的損害。還有應(yīng)該盡量避免采用含釩鈉高的熱爐燃料，以及盡量少用含鈉的爐灰清灰劑避免高溫釩熔融對加熱爐的腐蝕

第四，對煉油裝置加熱爐的維護(hù)以及檢查。對于糧油裝置加熱爐的維護(hù)以及檢查從整體來看主要可以從以下的三個方面進(jìn)行。其一，那就是按照我國在煉油行業(yè)的煉油加熱爐運(yùn)行管理的各種法定法規(guī)，第加熱爐的一些部位的定期或不定期的檢查以及對煉油裝置的加熱爐工藝指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)督抽查。其二，在煉油裝置的加熱爐的停工檢修時，應(yīng)該要用高新的現(xiàn)代化檢測技術(shù)來檢測煉油裝置加熱爐的爐管彎管的腐蝕和沖刷、爆皮情況，而且要做到對不符合要求的部位以及組成部分進(jìn)行維修或者更換。其三，那就是在煉油裝置的加熱爐的停工前，要仔細(xì)的對煉油裝置中的加氫裝置加熱爐按規(guī)范進(jìn)行堿洗避免應(yīng)力式爆裂。

結(jié)束語：

總而言之，從上文的分析來看，煉油裝置的加熱爐的腐蝕是影響煉油裝置的加熱爐運(yùn)行的重要問題，同時也是當(dāng)前我國整個煉油行業(yè)必須要解決的問題。但是，我們要知道的是通過探究實(shí)踐發(fā)現(xiàn)以及解決煉油裝置的加熱爐的這個腐蝕問題不是一時一刻能夠解決的，這是一個系統(tǒng)而長久的工程。而且這不僅需要從煉油裝置的加熱爐的設(shè)計以及建造到使用維護(hù)以及檢查維修等等整個煉油裝置加熱爐運(yùn)行的全周期的各個環(huán)節(jié)入手，而且這還需要從煉油裝置的工藝以及煉油的技術(shù)上采取不同的應(yīng)對措施面對和消除各種可能產(chǎn)生煉油裝置加熱爐的腐蝕的因素，因?yàn)橹挥羞@樣才能最大程度上的避免煉油裝置加熱爐的腐蝕發(fā)生從而保證煉油裝置加熱爐長周期正常的運(yùn)行而傳造出最大謹(jǐn)記效益。

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