煉油設(shè)備的濕硫化氫腐蝕與防治

韓春　衣奕

摘要：煉油廠的設(shè)備時(shí)常發(fā)生因濕硫化氫腐蝕而造成的事故或設(shè)備損壞等問(wèn)題，這要求我們必須采取相應(yīng)的預(yù)防措施，防止這類(lèi)事故的發(fā)生。文章主要論述了煉油設(shè)備在濕硫化氫環(huán)境下是如何被腐蝕的，經(jīng)過(guò)一個(gè)什么樣的過(guò)程，煉油設(shè)備被濕硫化氫所腐蝕、損壞，并提出了幾點(diǎn)預(yù)防此類(lèi)腐蝕和損失的建議和方法。

關(guān)鍵詞：濕硫化氫；預(yù)防腐蝕；煉油設(shè)備

中圖分類(lèi)號(hào)：TE986 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）12-0046-02

近年來(lái)，石油公司大幅度的增加了對(duì)含硫或者高含硫原油的加工數(shù)量，因而煉油設(shè)備也出現(xiàn)比較嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象。而在各個(gè)種類(lèi)的腐蝕中，最為嚴(yán)重或者說(shuō)對(duì)設(shè)備傷害最大的是高溫硫腐蝕以及濕硫化氫造成的設(shè)備損壞。對(duì)于高溫硫腐蝕只要更換采用適當(dāng)?shù)哪透邷亓蚋g的設(shè)備材料即可大大的緩解此類(lèi)腐蝕，但是對(duì)濕硫化氫所造成的腐蝕進(jìn)行防治就會(huì)有較大的困難。含硫原油對(duì)設(shè)備進(jìn)行腐蝕從而產(chǎn)生硫鐵化合物，而硫鐵化合物一旦與空氣中的氧氣接觸，它們就會(huì)迅速的發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也會(huì)產(chǎn)生大量的熱。如果這些熱量不能夠及時(shí)的向周邊消散，就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備局部迅速升溫，而原油屬于可燃物質(zhì)，這就很可能引起具有可怕后果的自燃事故，也會(huì)對(duì)人類(lèi)的正常生活及經(jīng)濟(jì)活動(dòng)帶來(lái)巨大的損失。下面我們將會(huì)著重討論引起這類(lèi)事故主要原理及相應(yīng)的預(yù)防治理措施。

1 濕硫化氫對(duì)設(shè)備的腐蝕機(jī)理

濕硫化氫在水中極易發(fā)生離解，它的腐蝕過(guò)程就是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，在陽(yáng)極會(huì)出現(xiàn)一般性腐蝕，結(jié)果為產(chǎn)生FeS的膜。從而使金屬表面遭到破壞，形成腐蝕坑而出現(xiàn)回路電池的作用，是破壞程度進(jìn)一步加深。而在陰極處會(huì)出現(xiàn)因化學(xué)反應(yīng)而生成的活性很強(qiáng)的氫，它會(huì)在金屬比較脆弱的部位比如金屬的缺陷處、焊接缺陷處聚集，產(chǎn)生氫鼓包導(dǎo)致金屬結(jié)構(gòu)遭到破壞，即使是高強(qiáng)鋼也難逃其魔爪。這種現(xiàn)象我們通常稱(chēng)其為濕硫化氫應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。一般來(lái)說(shuō)，強(qiáng)度越高的鋼越容易因此應(yīng)力而受到損壞，因?yàn)閺?qiáng)度越高，鋼對(duì)應(yīng)力的腐蝕也就越敏感。碳酸鹽或者是濕硫化氫還有氫氧化物等許多無(wú)機(jī)物質(zhì)都是我們生產(chǎn)當(dāng)中比較常見(jiàn)的應(yīng)力腐蝕環(huán)境。在我國(guó)的煉油企業(yè)中，大多數(shù)都是采用的低合金高強(qiáng)度鋼作為其壓力容器的主要材料，而之前我們也明確的表述了濕硫化氫對(duì)高強(qiáng)度鋼的腐蝕是較為厲害的。濕硫化氫造成的腐蝕最早出現(xiàn)在油田設(shè)備和管道設(shè)施上，由于近幾年出現(xiàn)的幾起重大事故，濕硫化氫也自然而然的走進(jìn)了我們的視野當(dāng)中，而這幾起事故當(dāng)中發(fā)生在1984年的雷蒙特三號(hào)煉油廠的事故就是一個(gè)最典型的案例。這也告訴我們應(yīng)當(dāng)給予濕硫化氫腐蝕更多的關(guān)注與預(yù)防。下面主要分析探討幾種預(yù)防濕硫化氫腐蝕的方法和建議。

2 預(yù)防措施和建議

2.1 加大控制介質(zhì)中硫化氫的含量

我們知道在煉油過(guò)程中，原油二次加工裝置中的清油部位是濕硫化氫存在較多的部位。所以在此處我們應(yīng)當(dāng)采取較多的措施，預(yù)防濕硫化氫的過(guò)度聚集，更何況國(guó)家有明確規(guī)定，要控制濕硫化氫的含量。這不僅僅是關(guān)系到企業(yè)利潤(rùn)的問(wèn)題更是環(huán)境資源的浪費(fèi)。

液化石油氣和輕石腦油經(jīng)常作為我們的化工原料，而在處理之前我們應(yīng)當(dāng)進(jìn)行嚴(yán)格的脫硫處理，要保證脫硫后介質(zhì)中硫化氫的含量小于50毫克每升。而當(dāng)一些零部件的強(qiáng)度偏高時(shí)，應(yīng)當(dāng)保持含量更低的硫化氫，原因我們不再贅述。在脫硫過(guò)程中也是有一些問(wèn)題需要注意的，在脫硫塔的后部有溶劑回收系統(tǒng)，我們要注意在回收過(guò)程中發(fā)生的殘留濕硫化氫和二氧化碳的再腐蝕。選擇最合適的緩蝕劑，從而減少脫硫后設(shè)備的腐蝕。在國(guó)內(nèi)有許多研究所進(jìn)行相關(guān)的測(cè)試研究，他們發(fā)明研制了一種型號(hào)的緩蝕劑明顯地減小了脫后設(shè)備的腐蝕率，經(jīng)過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)它的緩蝕率竟然高達(dá)百分之九十九。

雖然說(shuō)要嚴(yán)格控制濕硫化氫的含量，但是我們不可能達(dá)到理想的百分百脫硫，所以對(duì)于不同的材質(zhì)的設(shè)備和生產(chǎn)不同產(chǎn)品，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)定進(jìn)行控制，這其中主要包括工藝技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量的相應(yīng)要求。而對(duì)于其他情況，應(yīng)當(dāng)按照壓力容器設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)介質(zhì)中硫化氫含量規(guī)定值進(jìn)行嚴(yán)格的控制。在國(guó)內(nèi)，低合金高強(qiáng)度鋼的出場(chǎng)率較高，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中也有相應(yīng)的防腐蝕的技術(shù)要求。而這些要求跟許多方面都是有關(guān)的，比如材料潔凈度和檢驗(yàn)技術(shù)等等。

2.2 加強(qiáng)對(duì)壓力容器所使用材料的質(zhì)量監(jiān)督管理

從之前的討論以及一些影響濕硫化氫應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的因素，還有基本的防止設(shè)備被濕硫化氫腐蝕的規(guī)定來(lái)討論，材料的強(qiáng)度和硬度等力學(xué)性能以及它的化學(xué)成分都對(duì)濕硫化氫腐蝕又十分重要的影響。由此看來(lái)，在設(shè)備的選材上我們應(yīng)該給予足夠的認(rèn)識(shí)并且慎重。在選材上我們需要注意兩個(gè)方面：一是要選擇合適的鋼材強(qiáng)度等級(jí)，二是要注意鋼材所含有的化學(xué)元素。首先我們知道鋼材的強(qiáng)度越高他對(duì)濕硫化氫也就更加的敏感，所以鋼材的強(qiáng)度等級(jí)也是與它的裂紋率相互關(guān)聯(lián)的，而且也是成正比的。其次，錳和硫是主要的對(duì)濕硫化氫對(duì)壓力容器造成應(yīng)力開(kāi)裂產(chǎn)生重要影響的化學(xué)元素。已經(jīng)明確知道在鋼材中錳元素是以硫化錳的形式存在的。經(jīng)過(guò)分析認(rèn)證我們知道這種化合物在鋼材的生產(chǎn)或者是焊接的過(guò)程當(dāng)中都是極易發(fā)生改變而形成富錳帶的，從而導(dǎo)致某些組織的顯微硬度增高。而當(dāng)錳的含量達(dá)到一定比例時(shí)鋼材對(duì)HIC的敏感度會(huì)發(fā)生劇烈的變化，迅速增加。所以我們要保證鋼材中的錳含量足夠的低。對(duì)于硫，它也是以化合物的形式存在于鋼材當(dāng)中，而這些化合物對(duì)四種形式的濕硫化氫造成的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂都特別的敏感。在這方面我們應(yīng)當(dāng)充分的借鑒國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，不斷的完善和改進(jìn)國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)環(huán)境和預(yù)防措施。

2.3 采取合適的方式消除應(yīng)力

對(duì)于焊制的設(shè)備以及構(gòu)件必須要在焊后進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，以達(dá)到消滅設(shè)備或構(gòu)件表面殘余應(yīng)力的目的。如果不對(duì)高強(qiáng)鋼質(zhì)的容器進(jìn)行熱處理，很容易在使用的過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)延遲裂紋，從而使這裂紋在濕硫化氫的環(huán)境下發(fā)生二次開(kāi)裂。而有些時(shí)候我們會(huì)對(duì)設(shè)備進(jìn)行局部的焊接，這種情況下我們可以采取對(duì)局部的錘擊的方法來(lái)消除應(yīng)力，這是因?yàn)榻饘僦械娜毕菰斐傻模渲饕蚴墙饘僭又g存在位錯(cuò)。

2.4 進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻娣雷o(hù)

由于焊接會(huì)造成新鮮金屬暴露在外邊，所以我們可以在焊接處兩側(cè)50毫米的范圍內(nèi)進(jìn)行表面防護(hù)?？梢圆扇≡谄浔砻鎳婁\或者鋁并且用非金屬涂料將表面覆蓋封閉的方法，以此來(lái)減緩各種因素造成的腐蝕損壞過(guò)程。但是在進(jìn)行防護(hù)之前也應(yīng)當(dāng)注意到幾個(gè)問(wèn)題。首先要確保壓力容器的表面沒(méi)有裂紋的存在，并且進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆弦?guī)定的除氫處理，這樣可以避免一些殘存在金屬中的氫原子在一定的時(shí)長(zhǎng)之后對(duì)金屬造成裂紋。但是也不可盲目的進(jìn)行操作，必須具體問(wèn)題具體分析，以免釀成事故。

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)以上的分析和討論，我們知道濕硫化氫應(yīng)力腐蝕會(huì)對(duì)我們的生產(chǎn)造成極大的危害，對(duì)壓力容器的影響是巨大的，而在預(yù)防措施當(dāng)中，控制介質(zhì)中的硫化氫含量是首要的。嚴(yán)格按照要求制造和安裝相關(guān)的設(shè)備，保證各項(xiàng)指標(biāo)嚴(yán)格符合相關(guān)的規(guī)定值，同時(shí)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)壓力容器在濕硫化氫環(huán)境下的管理。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳風(fēng)珠.煉油廠催化裂化設(shè)備中的濕硫化氫腐蝕與應(yīng)對(duì)措施[J].開(kāi)封大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，（3）.

[2] 孫全德，葛春玲.常減壓裝置低溫濕硫化氫腐蝕分析與控制[J].山東化工，2013，（10）.