常減壓裝置腐蝕機(jī)理及防腐措施研究

摘要：常減壓裝置是煉油企業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，它直接影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。本文主要對(duì)常減壓裝置的腐蝕機(jī)理進(jìn)行了分析， 并在此基礎(chǔ)上提出了混煉、控制流速和流態(tài)、注意選材、工藝防腐措施等具體的防治措施。

關(guān)鍵詞：常減壓；腐蝕機(jī)理；防腐措施

常減壓裝置是對(duì)原油進(jìn)行一次加工的蒸餾裝置，它將原油分餾成汽油、柴油、渣油等組分。這是煉油廠的重要設(shè)備，也是關(guān)系到系統(tǒng)能否長(zhǎng)周期運(yùn)行的關(guān)鍵裝置。筆者主要結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)常減壓裝置的腐蝕機(jī)理和防腐措施進(jìn)行了探析。

1 常減壓裝置主要腐蝕機(jī)理

1.1 高溫部位的腐蝕機(jī)理

高溫部位是 H2S-S–RCOOH型腐蝕，主要是活性硫和環(huán)烷酸引起的。

（1）活性硫化物腐蝕

活性硫化物包括硫、硫化氫、硫醇等，它們是引起高溫重油部位腐蝕的原因，其含量越多，腐蝕越嚴(yán)重。硫在低溫時(shí)與金屬作用不明顯，但在 350～400℃的高溫下，能直接和鐵作用，生成硫化亞鐵。硫化氫和鐵也能直接作用，當(dāng)硫化氫濃度和溫度升高時(shí)，腐蝕增加。硫醇等活性硫化物，與鐵接觸產(chǎn)生腐蝕。非活性硫化物本身不與鐵作用，但是熱穩(wěn)定性比較低的非活性硫化物，如硫醚、二硫醚等在加工中分解生成活性硫化物，仍具有腐蝕性。

（2）環(huán)烷酸腐蝕

環(huán)烷酸是石油中含飽和環(huán)狀結(jié)構(gòu)的有機(jī)酸，包括環(huán)烷酸、脂肪酸、芳香酸以及酚類，以環(huán)烷酸含量最多，故一般稱石油中的酸為環(huán)烷酸。環(huán)烷酸腐蝕通常發(fā)生在酸值大于0.5㎎KOH/g，溫度在270～280 ℃和350～400 ℃之間的高速流體介質(zhì)中，環(huán)烷酸在常減壓裝置中隨原油一起被加熱、蒸餾，隨柴油餾分冷凝，并溶于其中，從而造成該餾分對(duì)設(shè)備材料的腐蝕。環(huán)烷酸在金屬表面或FeS表面膜可直接發(fā)生反應(yīng)生成環(huán)烷酸鐵，并立刻溶解在工藝介質(zhì)中，使金屬表面不斷暴露，繼續(xù)受到腐蝕，環(huán)烷酸鐵還可以和物料中的H2S反應(yīng)生成FeS和酸，使裝置進(jìn)一步受到腐蝕。

1.2 低溫部位的腐蝕機(jī)理

低溫部位是 HCl - H2S - H2O 型腐蝕，主要是含鹽引起的。由于高酸原油在加工過(guò)程中高溫部位環(huán)烷酸腐蝕嚴(yán)重，原油乳化程度增大，電脫鹽系統(tǒng)脫鹽難度增加。低溫部位主要是常壓塔上部5層塔盤，塔體以及部分揮發(fā)線，常壓塔頂冷凝冷卻系統(tǒng)，減壓塔部分揮發(fā)線和冷凝冷卻系統(tǒng)。主要腐蝕介質(zhì)是HCl、H2S和H2O等，其中HCl主要來(lái)源于原油中的無(wú)機(jī)鹽水解，H2S少部分來(lái)自于原油中，大部分來(lái)自原油中有機(jī)硫化物的高溫分解。HCl和H2S一起對(duì)塔頂冷凝冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生劇烈腐蝕，尤其在氣液兩相轉(zhuǎn)變區(qū)，腐蝕更為強(qiáng)烈。這是因?yàn)槌核斠约梆s出系統(tǒng)的溫度低于水的露點(diǎn)， HCl氣體溶于水造成腐蝕，而H2S對(duì)鹽酸的腐蝕起到加劇和促進(jìn)作用，從而形成了HCl - H2S - H2O的強(qiáng)烈循環(huán)腐蝕。

1.3高溫?zé)煔飧g

在常減壓裝置加熱爐設(shè)備中，燃燒過(guò)程中生成含SO2和SO3的煙氣在加熱爐的低溫部位與空氣中的水分冷凝，產(chǎn)生硫酸露點(diǎn)腐蝕，造成設(shè)備的損壞。

2常減壓裝置防腐措施

2.1混煉

對(duì)于摻煉高酸原油的裝置應(yīng)嚴(yán)格控制裝置進(jìn)料的酸值不超過(guò)設(shè)備設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格控制進(jìn)裝置原油混合比例，并保持原油性質(zhì)的相對(duì)穩(wěn)定；如短時(shí)加工原油酸值超過(guò)設(shè)防值，應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)防腐與生產(chǎn)監(jiān)控措施，確保安全生產(chǎn)，并選擇適當(dāng)時(shí)機(jī)進(jìn)行材質(zhì)升級(jí)。

2.2控制流速和流態(tài)

由于環(huán)烷酸的腐蝕受到溫度、流速、流態(tài)的影響很大，而溫度受工藝條件限制，難以調(diào)整，應(yīng)盡量采用大管徑，降低流速；對(duì)于新建，更換的管道或設(shè)備，應(yīng)將管道及設(shè)備內(nèi)壁焊縫磨平，防止產(chǎn)生渦流。

2.3注意選材

選材需要根據(jù)介質(zhì)的溫度、流速、流態(tài)，選擇經(jīng)濟(jì)合理的耐蝕材料。金屬材料的腐蝕產(chǎn)物，含有較多的鐵等金屬元素，會(huì)對(duì)二次加工裝置的催化劑等造成嚴(yán)

重影響，因此選取耐環(huán)烷酸腐蝕的主要材料是0Cr18Ni10Ti類，316L和317L。

2.4工藝防腐

工藝防腐是防止低溫腐蝕重要的手段，應(yīng)結(jié)合具體腐蝕環(huán)境確定合理的防腐措施。具體措施主要有原油電脫鹽、揮發(fā)線注入中和劑、緩蝕劑以及揮發(fā)線注水

等。該工藝措施能有效改變常減壓腐蝕環(huán)境，減少或抑制腐蝕介質(zhì)的作用。

（1）原油電脫鹽

原油電脫鹽是控制腐蝕的關(guān)鍵步驟，充分脫除鹽類是防止低溫腐蝕發(fā)生的根本方法。通過(guò)有效的脫鹽，實(shí)現(xiàn)脫后原油含鹽不大于3 mg/L，可對(duì)低溫部位腐蝕進(jìn)行有效的控制。此外，原油電脫鹽還可脫除Na離子，防止后續(xù)加工裝置的催化劑中毒，同時(shí)原油電脫鹽可有效的脫除水分，保證后續(xù)加工操作的正常運(yùn)行，降低加工能耗。

（2）注入中和劑

注入中和劑的目的是中和常減壓塔頂餾出系統(tǒng)中的HCl和H2S生成的腐蝕性較小的鹽類，并調(diào)節(jié)塔頂餾出系統(tǒng)冷凝水的pH值。HCl的腐蝕是隨著pH值的

降低而加強(qiáng)，H2S的腐蝕是pH值在7～8左右較為強(qiáng)烈，隨著pH值的降低而減緩。

（3）注入高、低溫緩蝕劑

采取上述措施后也不能將HCl在水冷凝前全部中和，且由于H2S的存在，在冷凝區(qū)仍有局部酸腐蝕。同時(shí)氯化銨溶液中的氯離子會(huì)破壞金屬表面保護(hù)膜，加

重腐蝕。當(dāng)注入緩蝕劑后，由于緩蝕劑具有表面活性，吸附于金屬表面形成一層抗水性保護(hù)膜，遮蔽金屬同腐蝕介質(zhì)的接觸，使金屬免受腐蝕。另外，緩蝕劑的表

面活性作用能減少沉積物與金屬表面的結(jié)合力，使沉積物疏松，為清洗帶來(lái)方便。塔頂揮發(fā)線注緩蝕劑，可以對(duì)注入點(diǎn)以后一系列設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。如果塔頂內(nèi)部

腐蝕嚴(yán)重，應(yīng)在塔頂回流管線注入緩蝕劑。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，常壓和減壓塔作為煉油裝置的關(guān)鍵設(shè)備，其腐蝕問(wèn)題是裝置安全運(yùn)行的重大隱患。隨著原油成分復(fù)雜化程度的增加，僅靠一般的防腐措施已不能完全避免常減壓設(shè)備腐蝕問(wèn)題，必須不斷開(kāi)發(fā)應(yīng)用新技術(shù)、新材料和新工藝，從源頭上徹底解決常減壓裝置腐蝕問(wèn)題。

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作者簡(jiǎn)介：張德慶（1987-），男，遼寧盤錦人，畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)主要從事常減壓、減粘裂化裝置生產(chǎn)工作。