延遲焦化裝置腐蝕原因分析與對策

李輝 劉海濤

【摘要】隨著焦化裝置加工原料越來越劣質(zhì)化，裝置腐蝕問題也日益嚴(yán)峻，在生產(chǎn)過程中進一步造成設(shè)備、工藝管線的泄漏發(fā)生，影響裝置安全平穩(wěn)生產(chǎn)。本文介紹了延遲焦化裝置主要設(shè)備存在的不同類型的腐蝕機理，同時也針對各種腐蝕問題展開分析和提出對策，通過建立防腐蝕綜合體系，診斷出裝置容易發(fā)生腐蝕部位，采取工藝流程防腐和設(shè)備定點檢測相結(jié)合的一體化防腐措施，提高防腐工作效果，確保裝置的長周期運行。

【關(guān)鍵詞】延遲焦化;腐蝕機理;措施

一、焦化裝置的腐蝕機理

（一）低溫硫腐蝕

1.低溫H2SHCLNH3H2O型腐蝕

原油中存在的氮化物、硫化物以及電脫鹽后原油中仍存在的氯化物和注水時帶入的Cl離子，在焦化反應(yīng)中分解形成NH+3、少量HCN、HCI和H2S。H2S、HCI可與金屬表面直接反應(yīng)發(fā)生腐蝕，腐蝕形態(tài)為均勻減薄;但由于NH3+的存在，會與H2S、HCI發(fā)生中和反應(yīng)，使腐蝕的程度有所減弱，但中和反應(yīng)生成的鹽類NH4CI又造成垢下腐蝕。

此類型腐蝕主要發(fā)生在溫度低于120℃的氣液兩相區(qū)域，如分餾塔頂回流系統(tǒng)及塔頂冷凝系統(tǒng)的管線及設(shè)備，特別是在該流程的三通、彎頭以及進出口接管等部位，設(shè)備或管線長期處于低流速狀態(tài)，又會發(fā)生反應(yīng)結(jié)晶物堵塞管線、設(shè)備，不但磨損加劇，且在垢下腐蝕和硫腐蝕共同作用下會進一步加劇腐蝕程度。

2.加熱爐空氣預(yù)熱器的低溫露點腐蝕

焦化加熱爐燃料氣的主要成分為脫硫干氣，其內(nèi)不可避免地含有一定量硫，瓦斯燃燒后會產(chǎn)生煙氣，其主要成份為CO2、SO2、H2O、N2、O2等，由于燃燒室中有過量的O2存在，因此有少量的SO2轉(zhuǎn)化成SO3，SO3在低溫下遇H2O會發(fā)生反應(yīng)生成稀硫酸，對設(shè)備造成腐蝕，此即低溫露點腐蝕。

煉油裝置為了提高加熱爐的熱效率，充分回收煙氣余熱，降低控制煙氣出口溫度，工藝流程上一般會設(shè)置煙氣為熱媒的空氣預(yù)熱器，當(dāng)煙氣溫度低于露點溫度時，就會在壁板和翅片管發(fā)生低溫露點腐蝕。120萬噸/年延遲焦化裝置曾出現(xiàn)過空氣預(yù)熱器低溫露點腐蝕情況。

經(jīng)過對空氣預(yù)熱器內(nèi)部垢樣進行化驗分析，垢樣的主要成分是硫酸亞鐵以及二氧化硅以及部分稀有金屬元素。二氧化硅主要是脫落的澆注料;稀有金屬元素主要是翅片（304材質(zhì)）中的稀有金屬成分;硫酸亞鐵是硫腐蝕產(chǎn)物。由此可以驗證空氣預(yù)熱器內(nèi)部的腐蝕主要是硫腐蝕。

（二）高溫硫腐蝕

1.高溫SH2SRSH型腐蝕

該類型腐蝕通常發(fā)生在焦炭塔頂部封頭、焦炭塔上部泡沫段、加熱爐爐管內(nèi)壁，此類部位是氣、液兩相存在，且操作溫度普遍較高，在高溫硫化物作用下通常會發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。

另外，焦炭塔吹汽、給水冷焦、高壓水切焦等操作過程中會讓焦炭塔內(nèi)、外壁進一步與冷凝水接觸，生成H2S—HCl—N3H—H2O型腐蝕介質(zhì)，特別是在切焦過程中高壓水的沖刷下，腐蝕程度會進一步加劇，因此焦炭塔材質(zhì)的選型極為重要。

2.高溫SH2SRSHRCOOH型腐蝕

環(huán)烷酸腐蝕通常發(fā)生在焦炭塔頂油氣線、加熱爐輻射管內(nèi)壁、分餾塔的高溫重油抽出線、機泵及相關(guān)管線、分餾塔集油箱及塔底等部位。環(huán)烷酸的腐蝕受溫度影響腐蝕程度會發(fā)生變化，這是其重要特點。環(huán)烷酸腐蝕開始于220℃，隨著溫度上升，腐蝕會逐漸增強，在270～280℃時腐蝕最大，此后隨著溫度上升，腐蝕速率開始下降，但是當(dāng)溫度升高到350℃時，腐蝕又會急劇上升，當(dāng)溫度達到400℃以上時環(huán)烷酸發(fā)生分解，不再對設(shè)備產(chǎn)生腐蝕。因此，當(dāng)操作溫度在270～280℃和350～400℃這兩個溫度區(qū)間，裝置環(huán)烷酸腐蝕最為嚴(yán)重。

環(huán)烷酸腐蝕因為溫度跨度大，并且通常是高溫硫和環(huán)烷酸腐蝕協(xié)同發(fā)生，因此腐蝕是最劇烈的，腐蝕現(xiàn)象也最明顯。我廠60萬噸/年延遲焦化裝置分餾塔底循環(huán)過濾器、輻射過濾器發(fā)生此類腐蝕極為明顯，通過定點測厚檢測，在4年時間里，輻射過濾器壁厚由13mm減薄到約6mm，塔底循環(huán)過濾器壁厚由13mm減薄到約4mm，腐蝕速率達到1.75mm/年、2.25mm/年，屬于嚴(yán)重腐蝕。

二、腐蝕防護與對策

（一）原料監(jiān)控

長期、定期監(jiān)控原料的變化，可以有效預(yù)警，為裝置工藝調(diào)整提供依據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)硫含量超標(biāo)，一方面可以及時協(xié)調(diào)調(diào)整原料，一方面可以及時作出工藝措施調(diào)整，減緩腐蝕的發(fā)生。

（二）監(jiān)控腐蝕情況

通過電感腐蝕探針在線監(jiān)測、超聲波定期定點測厚等手段，收集長期數(shù)據(jù)，建立管線和設(shè)備腐蝕臺賬，可以有效跟蹤管線和設(shè)備腐蝕情況，并且能夠提前預(yù)警風(fēng)險，從而制定相應(yīng)的防范措施或采取必要的防護手段，避免事故發(fā)生。

（三）工藝防腐管控

1.加注緩蝕劑

根據(jù)防腐蝕回路圖，在易腐蝕部位增設(shè)加注緩蝕劑流程，是工藝防腐的一項重要手段，緩蝕劑的加注可以有效起到保護作用，減少腐蝕發(fā)生。緩蝕劑的注入部位、注入量根據(jù)工藝介質(zhì)、操作條件的不同需要精心核算和設(shè)計，選擇最佳類型，保證防腐蝕的效果。

通常，延遲焦化裝置分流塔頂系統(tǒng)、吸收穩(wěn)定氣壓機出口空冷系統(tǒng)等部位多采用注水和注緩蝕劑相結(jié)合的方式減少該類系統(tǒng)的腐蝕;分餾塔的高溫部位易采取加注高溫抗環(huán)烷酸緩蝕劑的方式進行防腐。

2.流程優(yōu)化

根據(jù)各類腐蝕案例，裝置腐蝕多發(fā)生在氣液相共存、介質(zhì)流速低等部位，特別是三通、彎頭等部位腐蝕的情況更嚴(yán)重，因此，需要對該類部位進行排查，利用技改消除腐蝕泄漏頻繁發(fā)生的部位，同時也要優(yōu)化操作，抑制腐蝕環(huán)境的產(chǎn)生。

三、結(jié)論

（一）腐蝕是影響裝置長周期運行的重要因素，腐蝕的機理和類型各不相同，裝置應(yīng)建立綜合的防腐蝕體系、完整的監(jiān)測、預(yù)警機制，并依據(jù)數(shù)據(jù)趨勢，預(yù)判和調(diào)整操作，降低腐蝕的發(fā)生。

（二）根據(jù)腐蝕部位、腐蝕方式的不同，應(yīng)采取原料調(diào)整、工藝調(diào)整和設(shè)備升級相結(jié)合的防腐措施，確保能夠長期有效地降低裝置腐蝕的發(fā)生，達到長周期防腐的目的。

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