乙烯裝置裂解爐對流段爐管防腐蝕措施分析

孫大志

摘 要：裂解爐是乙烯裝置生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要設(shè)備，在生產(chǎn)過程中，裂解爐對流段爐管經(jīng)常發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，從而給化工生產(chǎn)安全帶來一定的影響。本文對乙烯裝置裂解爐對流段爐管腐蝕原因進(jìn)行了分析，旨在促進(jìn)化乙烯化工生產(chǎn)企業(yè)裂解爐對流段爐管防腐蝕水平的提高，確保生產(chǎn)安全。

關(guān)鍵詞：乙烯裂解爐；對流段爐管；腐蝕原因

在乙烯化工生產(chǎn)中，裂解爐是一個重要裝置設(shè)備。乙烯生產(chǎn)是一個復(fù)雜過程，涉及到較多的化學(xué)反映，生產(chǎn)過程中裂解爐對流管爐管出現(xiàn)腐蝕是一個普遍現(xiàn)象。裂解爐構(gòu)成復(fù)雜，腐蝕情況對其安全造成一定威脅，因此加強(qiáng)腐蝕原因以采取針對性措施進(jìn)行防范，對于確保乙烯生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定安全運(yùn)行意義重大。

一、裂解爐對流爐管腐蝕危害性

裂解爐對流段通常由幾大組進(jìn)料系統(tǒng)組成，而且按照溫度分部和充分回收煙氣熱量原則對對流段進(jìn)行分段，通?？煞譃樵项A(yù)熱段、鍋爐給水預(yù)熱段、原料預(yù)熱段、混合過熱段、稀釋蒸汽過熱段、超高壓蒸汽過熱段等，另外，原料預(yù)熱段通常還分幾個階段。過熱至橫跨溫度烴類和稀釋蒸汽混合物一般經(jīng)文氏分配器進(jìn)入敷設(shè)段爐管。

對流段爐管發(fā)生腐蝕后，給乙烯生產(chǎn)造成較大影響。一是影響對流爐管傳熱性能，影響裂解爐熱效率。燃料中不能蒸發(fā)汽化部分重質(zhì)烴類受熱后發(fā)生熱分解，留下殘?zhí)?，殘?zhí)夹纬傻奈慈继剂Ｖ饾u成為吸附煙氣中硫酸“核子”，在煙氣溫度接近露點(diǎn)區(qū)域形成白雪狀污垢層。污垢中存在的二氧化硫?qū)t管、翅片等造成腐蝕，腐蝕物積聚在爐管表面，從而降低對流段爐管傳熱性能，導(dǎo)致對流段妖氣出口溫度升高，降低裂解爐效率。二是降低爐管壽命，影響乙烯生產(chǎn)安全性。腐蝕結(jié)垢后的管壁更容易吸附煙氣中的硫酸蒸汽，從而進(jìn)一步加劇爐管表面腐蝕情況。而形成的腐蝕產(chǎn)物會增加爐管傳熱熱阻，降低傳熱效率，且使用一定時間后，隨著腐蝕產(chǎn)物增加，爐管管壁就可能穿孔，一旦發(fā)生泄漏不僅給環(huán)境造成污染，甚至引發(fā)安全事故，造成不可估量的經(jīng)濟(jì)損失。

二、乙烯裝置裂解爐對流段爐管腐蝕原因分析

（一）燒焦導(dǎo)致爐管被氧化

對流段爐管發(fā)生腐蝕導(dǎo)致泄露后，對翅片管中物質(zhì)進(jìn)行分析，會發(fā)現(xiàn)白色垢層通常含有Fe、S、O及少量Mn、Al、Si等元素，因此可以確定腐蝕物主要為亞鐵硫氧化物。而紅色腐蝕產(chǎn)物主要為Fe、C、O及少量Mn、Si等，可確定為碳化物和鐵氧化物。而硫酸亞鐵和鐵氧化物的產(chǎn)生主要是由于存在燒焦空氣情況。由于油介中含有硫，與金屬發(fā)生反應(yīng)后生成FeS膜，F(xiàn)eS在水與空氣存在情況下就會燃燒成白色的亞鐵硫氧化物，而未發(fā)生反應(yīng)的紅色鐵氧化物就會引起垢下腐蝕。

（二）酸性凝結(jié)水導(dǎo)致腐蝕

通常情況，為確保生產(chǎn)效率及安全性，裂解爐需要定期進(jìn)行清焦處理。清焦處理一般使用過熱水蒸氣對物料管線進(jìn)行吹掃，這個過程中過熱蒸汽會有所殘留，如果沒有采取相應(yīng)措施對其進(jìn)行處理，那么隨著停爐溫度降低，蒸汽就會冷凝并匯聚在爐管下部，酸性成分溶于其中后就形成了酸性水，從而腐蝕爐管保護(hù)膜進(jìn)而腐蝕爐管，久而久之就會導(dǎo)致對流段爐管穿孔泄露。

（三）兩相流存在液態(tài)烴類原料汽化導(dǎo)致腐蝕

裂解爐在生產(chǎn)過程中，原料預(yù)熱段有相應(yīng)操作條件，一般溫度在360-370 ℃之間，壓力在0.4-0.5MPa間，加氫裂化尾油原料溜程在259-497 ℃。經(jīng)結(jié)合實際情況進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，操作溫度與加氫裂化尾油50%的溜程溫度接近，這種條件下就很容易出現(xiàn)汽液兩相共存的現(xiàn)象。兩相共存中，液相處于下部，會對爐管管壁造成直接沖刷腐蝕。另外，煙氣也會增加爐管溫度，從而進(jìn)一步加劇對爐管的沖刷腐蝕。汽液兩相流沖刷作用中，水平爐管上下兩側(cè)減薄程度并不是一致的，而是下部沖刷侵蝕減薄程度比上部大得多。

三、對流段爐管腐蝕防范對策

（一）加強(qiáng)進(jìn)料管管理

在日常生產(chǎn)過程中，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模等情況制定科學(xué)檢查管理制度，定期對進(jìn)料管段進(jìn)行檢查。在檢查過程中，先切割對流段兩側(cè)彎頭，采用內(nèi)窺鏡對原料預(yù)熱段其他爐管進(jìn)行內(nèi)部檢查，并對原料線彎頭及直管段進(jìn)行定點(diǎn)測厚，如果腐蝕情況較為嚴(yán)重，應(yīng)馬上更換內(nèi)腐蝕部分管段，并將爐管出口同心大小頭改為偏心大小頭。另外，乙烯生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)制定明確的裂解爐爐管檢查、維修制度。要求維修人員根據(jù)爐管腐蝕程度以及投入運(yùn)行時間，做好爐管的定期檢查，發(fā)現(xiàn)腐蝕較為嚴(yán)重時應(yīng)及時進(jìn)行更換。

（二）重視裂解爐綜合評價工作

在乙烯生產(chǎn)過程中，對裂解爐進(jìn)行綜合評定工作是有效掌握對流管段腐蝕情況及強(qiáng)化安全生產(chǎn)管理的重要手段。通過對裂解爐進(jìn)行綜合評價分析，可以全面掌握各管段實際情況，然后對照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對問題管段進(jìn)行及時更換或維修處理。因此，乙烯生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)高度重視裂解爐綜合評價分析工作，建立完善評價管理機(jī)制，在實踐中不斷完善評價分析體系，以有效對易沖刷腐蝕泄漏部位進(jìn)行全面排查。同時做好相關(guān)檢查記錄工作，對檢查項目、檢查內(nèi)容等建立完善臺賬，根據(jù)壁厚減薄情況及時停爐處理，避免泄漏發(fā)生。

（三）完善裂解爐燒焦操作規(guī)程

在腐蝕原因分析中知道，裂解爐燒焦是引起對流管段發(fā)生腐蝕的重要原因之一，因此應(yīng)采取相應(yīng)措施進(jìn)行防范控制，而最主要的一個方法就是進(jìn)一步完善裂解爐燒焦規(guī)程。裂解爐燒焦操作規(guī)程完善主要有以下幾方面：一是對原料中硫含量進(jìn)行嚴(yán)格控制；二是及時調(diào)整減輕硫離子的腐蝕。清焦處理結(jié)束后，使用工業(yè)風(fēng)單路大風(fēng)量進(jìn)行吹掃，保證吹掃時間，消除爐管中存液現(xiàn)象，盡量將蒸汽排凈。

停爐檢修時采取有效保護(hù)措施，吹掃完成后及時使用氮?dú)鈱α鞫挝锪瞎苓M(jìn)行保護(hù)，以防止空氣進(jìn)入。

（四）對流段爐管防腐蝕措施

為了有效地防止乙烯裝置裂解爐對流段爐管出現(xiàn)腐蝕而影響到生產(chǎn)順利開展以及人員設(shè)備的安全，廣大石油化工企業(yè)就必須在充分研究導(dǎo)致腐蝕問題出現(xiàn)的原因情況下采取相應(yīng)的防腐蝕措施，對此筆者建議可以從下面兩個方面著手：第一，在對流段爐管清焦吹掃完成后必須及時將蒸汽排干凈出來，然后再利用氮?dú)獬淙氲綄α鞫挝锪瞎芾锩嫒?，這樣一來能夠在有效避免空氣進(jìn)入的情況下降低爐管出現(xiàn)腐蝕的幾率。第二，石油化工企業(yè)要針對對流段爐管檢修工作制定出相應(yīng)的方案以及規(guī)范化的流程，隨后定期開展檢查以確保腐蝕問題不會出現(xiàn)。

四、結(jié)束語

綜上所述，乙烯生產(chǎn)在促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面有重要作用，但乙烯生產(chǎn)是一個復(fù)雜過程，管理不到位就很容易出現(xiàn)安全生產(chǎn)事故。而裂解爐作為乙烯生產(chǎn)系統(tǒng)中的重要設(shè)備裝置之一，確保其安全穩(wěn)定性意義重大。通過上面分析，我們知道引起裂解爐對流段爐管發(fā)生腐蝕的原因主要有燒焦時爐管被氧化腐蝕、酸性凝結(jié)水腐蝕及兩相流沖刷侵蝕三方面，因此，乙烯生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)在充分認(rèn)識到裂解爐對流段爐管發(fā)生腐蝕存在的危害性的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)原因分析，完善乙烯生產(chǎn)檢查及安全管理等工作，采取針對性措施對腐蝕進(jìn)行防范管理和處理，以確保裂解爐安全穩(wěn)定運(yùn)行，促進(jìn)乙烯生產(chǎn)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

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