煉油裝置加熱爐煙氣腐蝕及應(yīng)對策略

王 濤 楊 勇 吳鳳超 馬立新 林芬忠

內(nèi)蒙古伊泰化工有限責(zé)任公司 內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017400

1 引言

煉油工藝中加熱爐運(yùn)行的安全性對于化工企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營有著十分重要的意義。隨著化工企業(yè)進(jìn)入到新的發(fā)展階段，延長設(shè)備使用壽命，提高加熱爐運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，是企業(yè)實(shí)現(xiàn)體制增效發(fā)展目標(biāo)的重要途徑。

2 煉油工藝裝置概述

化工企業(yè)的煉油工藝裝置如下圖所示。

3 煉油裝置加熱爐煙氣腐蝕

導(dǎo)致加熱爐煙氣腐蝕的因素有多個方面，主要包括煙氣酸露點(diǎn)腐蝕、高溫加氫腐蝕、加熱爐氯腐蝕、介質(zhì)流動沖刷腐蝕。

煙氣酸露點(diǎn)腐蝕：因煉油工藝原料中含有硫元素，這些硫元素大多以雜質(zhì)的形式存在，在煉油生產(chǎn)中遇到氧氣環(huán)境會被氧化成硫氧化物，在加熱爐內(nèi)，這些硫氧化物中含有一定量的三氧化硫，當(dāng)煙氣中存在水蒸氣時，三氧化硫遇水會生成硫酸，被煙氣攜帶，當(dāng)硫酸蒸汽遇到加熱爐的金屬材質(zhì)時會誘發(fā)腐蝕反應(yīng)。另外，因硫酸的存在，煙氣中的灰塵顆粒停留在換熱系統(tǒng)管壁上，會加劇結(jié)渣現(xiàn)象，酸性污垢的積聚給煙氣流動和換熱效率造成不利影響。

高溫加氫腐蝕：煉油工藝中涉及到不飽和烴的氫化反應(yīng)，在高溫高壓環(huán)境中，氫氣在催化劑的作用下不僅會將不飽和烴轉(zhuǎn)化為飽和烴，還能夠發(fā)生腐蝕反應(yīng)。由于氫具有一定的還原性，因此在硫化氫接觸到加熱爐金屬材質(zhì)時，會加劇金屬材質(zhì)的腐蝕，表現(xiàn)為氫鼓包、表面脫碳以及皸裂等設(shè)備問題，影響到加熱爐運(yùn)行的安全和穩(wěn)定。

加熱爐氯腐蝕：煉油原料中通常還含有氯元素，隨著煉油工藝存在在反應(yīng)系統(tǒng)中，隨著溫度和壓力的變化，原料中的氯化物發(fā)生分解和聚合反應(yīng)。當(dāng)氯化物遇到水環(huán)境時產(chǎn)生氯離子，氯離子是電偶腐蝕的重要元兇，在與加熱爐裝置中金屬部位接觸時尤其是存在金屬裂縫或缺陷的位置，極容易加速腐蝕反應(yīng)。再加上煙氣中存有灰塵等雜質(zhì)，隨著雜質(zhì)在金屬材質(zhì)表面的停留沉積，腐蝕情況加劇，造成加熱爐裝置表面出現(xiàn)坑蝕。

介質(zhì)流動沖刷腐蝕：加熱爐中煙氣流動過程中，煙氣中的灰塵等雜質(zhì)會對加熱爐裝置存在沖刷力，造成表面材質(zhì)的物理腐蝕，尤其是在換熱對流部位，隨著煙氣流動介質(zhì)的長期沖刷，腐蝕尤其嚴(yán)重，會導(dǎo)致材質(zhì)單薄，出現(xiàn)腐蝕棱角。

4 煉油裝置加熱爐煙氣腐蝕應(yīng)對策略

針對加熱爐煙氣腐蝕的類型和原理，工作人員可采取以下應(yīng)對措施。

首先，對加熱爐設(shè)備材質(zhì)質(zhì)量和性能進(jìn)行嚴(yán)格把控。針對煉油裝置的生產(chǎn)環(huán)境，結(jié)合煉油的原料常見組分，對加熱爐管材質(zhì)進(jìn)行合理選擇，盡可能提高材質(zhì)的抗腐蝕性，盡可能避免加熱爐管內(nèi)發(fā)生硫酸腐蝕或加氫腐蝕。另外，考慮到原油質(zhì)量劣化，煉油工藝生產(chǎn)量的提升，對加熱爐裝置中容易發(fā)生腐蝕的零部件應(yīng)進(jìn)行材料性能的升級，如彎頭、彎管等部件可采用低合金鋼材質(zhì)，進(jìn)一步提高這些部位的低溫露點(diǎn)腐蝕能力。

其次，合理控制溫度，阻止露點(diǎn)腐蝕反應(yīng)發(fā)生。煙氣露點(diǎn)腐蝕反應(yīng)需要一定的溫度條件，當(dāng)加熱爐煙氣溫度高于金屬材質(zhì)表面溫度時腐蝕反應(yīng)更易發(fā)生。因此可以通過控制煙氣溫度，提高金屬材質(zhì)表面溫度來抑制腐蝕反應(yīng)的發(fā)生。為了提高加熱爐的熱效率，可向加熱爐內(nèi)加入助燃劑、優(yōu)化燃料配比、控制燃料的含硫量，有效減輕露點(diǎn)腐蝕問題。

第三，在煙氣管道內(nèi)表面進(jìn)行防腐涂覆或安裝耐熱防腐襯里。在煙氣接觸面的金屬材質(zhì)表面涂覆防腐蝕涂料，提高管道金屬部位的耐腐蝕性。安裝耐熱爐襯，可采用復(fù)合型爐襯材料，由兩層構(gòu)成，一層為多孔隔熱材料安裝于向火面，提高耐熱隔熱性能，一層為澆筑特殊原料的阻氣層，阻止煙氣向壁板流入，阻止腐蝕反應(yīng)的發(fā)生。

第四，優(yōu)化煉油工藝，嚴(yán)格操作規(guī)程。杜絕煉油工藝系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)行，以免煙氣介質(zhì)中含有的腐蝕因子含量高而引發(fā)劇烈的腐蝕反應(yīng)。一方面對原料組分進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，對原料投加方式、投加量進(jìn)行合理控制，避免進(jìn)料的酸性物質(zhì)、硫含量、氯含量以及其他金屬物質(zhì)含量超過工藝設(shè)計(jì)的限定值，減輕煙氣腐蝕反應(yīng)發(fā)生。另一方面，提高加熱爐的傳熱效率，做好清灰處理，避免灰塵沉積。除了采用清灰劑人工清灰的方式，還可以采用超聲波清灰、燃?xì)獗技げㄇ寤业确绞?，工作人員需要注意清灰過程中對加熱爐襯里可能的破壞，提高清灰效率。另外，工作人員應(yīng)嚴(yán)格按照工藝規(guī)程進(jìn)行日常操作，并做好設(shè)備的檢修和維護(hù)，延長設(shè)備壽命，提高加熱爐運(yùn)行的可靠性。

5 結(jié)語

煉油工藝中的加熱爐腐蝕問題是企業(yè)生產(chǎn)安全和生產(chǎn)效益的重要問題，必須引起工作人員的重視，只有科學(xué)的分析才能制定有效的策略，發(fā)揮出科學(xué)技術(shù)和制度策略的時效性，保障化工企業(yè)生產(chǎn)目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)。