乙烯裝置裂解爐對(duì)流段爐管腐蝕原因分析

楊旭剛

摘要：在使用裂解爐的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)乙烯裝置裂解爐對(duì)流段爐管出現(xiàn)了原料泄露的情況。并對(duì)此現(xiàn)象做了探討，認(rèn)為爐管發(fā)生損壞是因?yàn)榘l(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，即氧化作用。還有，在停止工作不使用裂解爐時(shí)，爐內(nèi)殘留下來(lái)的酸性水會(huì)對(duì)管道造成一定的影響，即發(fā)生腐蝕。針對(duì)此現(xiàn)象，為了防止對(duì)流管遭到腐蝕，形成漏洞，再次出現(xiàn)原料泄露的情況。以中國(guó)石油化工股份有限公司為例子，對(duì)此提出了對(duì)乙烯裝置裂解爐對(duì)流段爐管的防護(hù)措施。

關(guān)鍵詞：乙烯裝置；裂解爐；對(duì)流段爐管；腐蝕原因分析

某石油化工企業(yè)為了生產(chǎn)更大量的乙烯，在原來(lái)的基礎(chǔ)上又新增加了一臺(tái)裂解爐，這個(gè)裂解爐的加工原料是石腦油和加氫裂化尾油。裂解爐對(duì)流段由四大組進(jìn)料系統(tǒng)組成。而且采取一次性注入方式使裂解爐對(duì)流段的蒸汽濃度變低。為了使煙氣熱量能夠充分回收，把對(duì)流段從上到下分為了七段。運(yùn)行幾年后，發(fā)現(xiàn)對(duì)流段爐管出現(xiàn)了原料泄露的情況，造成了不必要的浪費(fèi)，并提高了成本。針對(duì)此次爐管泄露，進(jìn)行了以下分析。

1.爐管泄露的情況

對(duì)流段爐管發(fā)生過(guò)兩次泄露。從材質(zhì)分析，對(duì)流段爐管是翅片管。第一次爐管泄露的部位在底部，而且在泄露的部位發(fā)現(xiàn)了砂眼狀漏孔，有白色的覆蓋物。還有很多紅色腐蝕物覆蓋在了翅片管內(nèi)的表面上部，使其界限分明，形成鮮明的對(duì)比。泄露的部位底部明顯的看到變薄了很多。第二次泄露時(shí)，發(fā)現(xiàn)翅片管長(zhǎng)有很多垢層，有黑褐色的垢層，有堅(jiān)硬的白色垢層，還有疏松的紅色垢層。泄露的部位底部比上一次更薄了。

2.爐管泄露的原因分析

2.1在燒焦過(guò)程中管內(nèi)硫酸亞鐵和鐵氧化物的生成

翅片管表面覆蓋的白色垢檢測(cè)分析出含有氧、硫、鐵和少量的硅、鋁、錳元素，由此可以推斷出主要是亞鐵硫氧化物。而紅色腐蝕產(chǎn)物中分析出主要含有碳、氧、鐵和比較少量的硅、錳元素，由此可以得知主要是鐵氧化物和碳化物。對(duì)流段爐管泄露集中在原料預(yù)熱段。原料預(yù)熱段靠近清焦空氣界面，由此可得知對(duì)流段爐管泄露與燒焦空氣有直接的關(guān)系。由于對(duì)流段爐管是由金屬組成，在油介質(zhì)中，硫可以使金屬表面形成硫化亞鐵。在碰到空氣和水時(shí)，硫化亞鐵會(huì)燃燒，生成亞鐵硫氧化物，這就是白色垢形成的原因。而紅色垢的形成原因是因?yàn)樵诟邷赜兴那闆r下，硫化亞鐵會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)和酸堿反應(yīng)，生成硫酸亞鐵，而沒(méi)有燃燒的鐵氧化物，就會(huì)生成紅色鐵碳氧化物垢。白色垢和紅色垢容易引起腐蝕的發(fā)生。

2.2裂解爐停止工作后爐管內(nèi)殘留酸性凝結(jié)水，引起腐蝕

裂解爐停止工作后，工作人員要對(duì)其進(jìn)行檢修，要對(duì)物料管采取蒸汽吹掃和燒焦處理措施。裂解爐也會(huì)定期進(jìn)行清焦，在清焦前，會(huì)用超熱的水蒸氣對(duì)物料管線進(jìn)行吹掃。在吹掃的過(guò)程中，可能吹掃得不夠徹底，使對(duì)流段爐管內(nèi)殘留有含硫的裂解原料。當(dāng)把清焦空氣通入時(shí)，發(fā)生燒焦，空氣就會(huì)與裂解原料發(fā)生反應(yīng)，使硫生成二氧化硫，在進(jìn)一步與空氣反應(yīng)生成三氧化硫。三氧化硫會(huì)與蒸汽結(jié)合生成硫酸蒸汽，硫酸根會(huì)對(duì)對(duì)流段爐管造成腐蝕。其次，如果水蒸氣沒(méi)有完全排放干凈，也沒(méi)有采取保護(hù)措施，停留在對(duì)流爐內(nèi)的蒸汽就會(huì)發(fā)生冷凝。安裝對(duì)流段爐管時(shí)，是采取水平安裝方式的，在爐管的下部，冷凝水在此集中，使酸性成分發(fā)生溶解，使其生成酸性水。硫化亞鐵保護(hù)膜在酸性環(huán)境下容易被腐蝕，使對(duì)流段爐管發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕。而且在工作的期間，高溫硫又會(huì)腐蝕爐管，停止工作后，又受到冷凝水的腐蝕。這樣子反反復(fù)復(fù)，最終會(huì)使對(duì)流段爐管發(fā)生泄漏的情況。

2.3原料預(yù)熱段存在兩相流和液態(tài)烴類原料汽化

在原料預(yù)熱爐管內(nèi)，操作的溫度與加氫裂化尾油50%的餾程溫度接近，所以會(huì)存在氣液兩相流動(dòng)的情況。液相部分的物料沉降于路爐管的下部，液相部分的物料會(huì)流動(dòng)，容易沖刷爐管底部，從而造成腐蝕。加氫裂化尾油原料時(shí)，因?yàn)闊煔鈱?duì)爐管有加熱作用，所以加原料時(shí)會(huì)存在吸熱汽化。

3.裂解爐對(duì)流段爐管防腐蝕的措施

3.1優(yōu)化裂解爐燒焦和高備時(shí)的工藝操作

為了避免管內(nèi)形成凝液對(duì)其產(chǎn)生腐蝕，在裂解爐燒焦和高備時(shí)，打開(kāi)原料預(yù)熱入口線上的掃線閥門，還要一直保持把蒸汽通入到對(duì)流段管線中，防止生成硫化物，降低裂解爐燒焦幾率，防止出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。

3.2吹掃后排盡蒸汽

由于蒸汽沒(méi)有排放干凈，蒸汽就會(huì)留在對(duì)流爐內(nèi)，從而發(fā)生冷凝。使?fàn)t管遭受腐蝕。為了保護(hù)爐管不受到腐蝕，吹掃后要把蒸汽排放干凈。停爐保養(yǎng)時(shí)，要采用相應(yīng)的措施，對(duì)吹掃后的對(duì)流段爐管填充氮?dú)?，防止空氣進(jìn)入。

3.3控制稀釋蒸汽發(fā)生系統(tǒng)的PH值

在前期，稀釋發(fā)生蒸汽系統(tǒng)PH值的指標(biāo)為8-10。為了進(jìn)行PH值控制，要在系統(tǒng)加入的工藝水中添加胺和堿液。堿液的加入會(huì)使裂解爐稀釋蒸汽中含有濃度很高的鈉鹽。在管道發(fā)生腐蝕后，改進(jìn)PH值的控制方法，增加胺的量來(lái)減少堿的加入量，使蒸汽中的鈉含量降低。

3.4加大人員的投入，定期對(duì)裂解爐對(duì)流段爐管進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)

由于社會(huì)的飛快發(fā)展，技術(shù)水平不斷的提高，為了能跟上社會(huì)的步伐，要提高工作人員的專業(yè)技術(shù)水平，要定期開(kāi)展技能培訓(xùn)，使技術(shù)人員能夠不斷的提升自身的能力，掌握裂解爐先進(jìn)的知識(shí)和技能。技術(shù)人員要有足夠的責(zé)任心和職業(yè)操守，認(rèn)真的做好自己的本職工作，保護(hù)裂解爐對(duì)流段爐管不受到腐蝕，以免造成原料的浪費(fèi)，加重企業(yè)的成本。不僅如此，企業(yè)還應(yīng)當(dāng)要制定合理的裂解爐爐管的檢查與維修體制，要求工作人員要定期對(duì)裂解爐對(duì)流段爐管進(jìn)行檢修，裂解爐要定期進(jìn)行清焦，還要用蒸汽吹掃裂解爐對(duì)流段爐管，吹掃結(jié)束后，一定要把蒸汽排干凈。對(duì)于被腐蝕了的裂解爐，需要及時(shí)對(duì)其原因進(jìn)行分析，將引發(fā)腐蝕的因素消除，如若腐蝕情況比較嚴(yán)重，則務(wù)必要盡快進(jìn)行更換。

由于裂解爐對(duì)流段爐管本身的材質(zhì)存在一定的缺陷，再加上原料存在腐蝕性，所以對(duì)對(duì)流段爐管造成了腐蝕。原料會(huì)在對(duì)流段形成一層層的垢形成垢下腐蝕環(huán)境，腐蝕元素會(huì)使?fàn)t管表面保護(hù)性氧化膜造成破壞，并會(huì)在此處集中，繼而發(fā)生電化學(xué)腐蝕，最終會(huì)導(dǎo)致?tīng)t管穿洞，造成原料的泄露。所以要提高材料的質(zhì)量可以很好的預(yù)防腐蝕的發(fā)生。蒸汽吹掃可以預(yù)防對(duì)流段爐管內(nèi)的垢和腐蝕物質(zhì)集中在此，使?fàn)t管內(nèi)保持良好的環(huán)境，是目前預(yù)防爐管腐蝕直接有效的方法。所以，為了防止裂解爐對(duì)流段爐管造成腐蝕，一定要采取可行有效的措施。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，裂解爐是乙烯化工生產(chǎn)的一項(xiàng)重要設(shè)備，其對(duì)于企業(yè)的運(yùn)行安全與穩(wěn)定有著重要影響。而乙烯裝置裂解爐對(duì)流爐腐蝕，如若出現(xiàn)泄漏不但會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境，情況嚴(yán)重者還可能會(huì)引發(fā)安全事故，使得企業(yè)蒙受巨大經(jīng)濟(jì)損失，所以，企業(yè)應(yīng)當(dāng)要提高對(duì)其重視程度，正確分析與掌握乙烯裝置裂解爐對(duì)流段爐管腐蝕原因，并采取針對(duì)性防范策略，切實(shí)保障生產(chǎn)安全。

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