延遲焦化裝置的主要腐蝕類型及防護(hù)措施分析

孫冰

【摘? 要】隨著石油資源的開發(fā)利用，當(dāng)前的高質(zhì)量石油資源日益枯竭，導(dǎo)致焦化裝置的加工原料越來越劣質(zhì)化，對裝置的腐蝕也日益嚴(yán)重，從而導(dǎo)致在生產(chǎn)的過程中，出現(xiàn)設(shè)備、工藝管線泄漏，嚴(yán)重影響到焦化裝置的安全、平穩(wěn)生產(chǎn)。本文就針對延遲焦化裝置的主要腐蝕類型及其機(jī)理進(jìn)行分析，然后針對性探討了裝置腐蝕防護(hù)的措施，僅供參考。

【關(guān)鍵詞】延遲焦化裝置;腐蝕類型;腐蝕機(jī)理;防護(hù)措施

前言：

近年來，隨著全球工業(yè)的發(fā)展，國際石油資源日益枯竭，高質(zhì)量原油產(chǎn)量日益減少，且油價(jià)不斷上漲。在這樣的背景下，我國的煉油企業(yè)不得不運(yùn)用高硫、高酸、性質(zhì)較差的原料油進(jìn)行焦化生產(chǎn)。所謂的焦化，是石油煉制的過程之一，是在對設(shè)備進(jìn)行加熱以及較長的反應(yīng)時(shí)間下，促使渣油發(fā)生深度的裂化反應(yīng)，從而轉(zhuǎn)化成焦化氣、汽油、柴油、重質(zhì)餾分油及石油焦的過程。在石油焦化生產(chǎn)中，原料的含硫量對產(chǎn)品質(zhì)量具有極大的影響。含硫量過高，會導(dǎo)致生產(chǎn)出來的汽油和柴油很不穩(wěn)定，含有的雜質(zhì)過多，必須進(jìn)行進(jìn)一步的精制。隨著石油性質(zhì)的變差，其中所含的酸、硫等物質(zhì)會對焦化裝置產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致裝置逐漸因腐蝕出現(xiàn)泄漏的現(xiàn)象。

一、延遲焦化裝置工藝及腐蝕部位分析

延遲焦化工藝是用加熱爐將原料加熱到反應(yīng)溫度，然后在高流速、短停留時(shí)間的條件下，使原料在進(jìn)行少量反應(yīng)時(shí)就迅速離開加熱爐，進(jìn)入到焦炭塔中進(jìn)行裂化及縮合生焦反應(yīng)。延遲焦化是全球各國對渣油進(jìn)行深度加工最主要的方法。目前，延遲焦化裝置典型的工藝流程分為一爐兩塔、兩爐四塔和三爐六塔。本文主要針對兩爐四塔延遲焦化裝置進(jìn)行分析。

延遲焦化是一種半連續(xù)性的操作。在實(shí)際生產(chǎn)中，焦化原料先是進(jìn)入到罐區(qū)的原料緩沖罐當(dāng)中，然后利用雙螺桿原料泵送入到回流蠟油渣油換熱器中進(jìn)行加熱，接著進(jìn)入分餾塔，然后經(jīng)過輻射泵輸送到加熱爐當(dāng)中，經(jīng)過相應(yīng)操作加熱后進(jìn)入焦炭塔。而原料經(jīng)過裂解、縮合反應(yīng)，生成的焦炭聚集在焦炭塔中，而高溫油氣經(jīng)由焦炭塔頂部進(jìn)入到分餾塔，與原料渣油進(jìn)行換熱后，通過分餾切割生成汽油、柴油、蠟油和輕烴等產(chǎn)品。在生產(chǎn)過程中，當(dāng)一臺焦炭塔內(nèi)的焦炭累積到一定的高度后，就會自動切換到另一臺焦炭塔繼續(xù)進(jìn)行焦化生產(chǎn)，而充滿焦碳的焦炭塔在用水蒸氣吹掃和水冷后，在運(yùn)用水力除焦設(shè)備，除去塔內(nèi)的焦炭，這樣就可以繼續(xù)進(jìn)行渣油的焦化生產(chǎn)了。一般來說，延遲焦化加熱爐的出口溫度可達(dá)到495～505℃，焦炭塔內(nèi)的壓力為0.18～0.28MPa，分餾塔底的溫度一般不大于400℃。

基于延遲焦化裝置工藝流程，易受到腐蝕的裝置部位主要是加熱爐對流段和輻射段的爐管、分餾塔、輻射泵葉輪、回流蠟油渣油換熱器以及焦炭塔。

二、延遲焦化裝置腐蝕主要的機(jī)理分析

（一）硫腐蝕

在石油煉制的過程中，硫腐蝕現(xiàn)象貫穿于煉制的始終，其機(jī)理錯(cuò)綜復(fù)雜，在不同的部位受不同溫度的影響，會產(chǎn)生不同的腐蝕現(xiàn)象。因?yàn)槭驮现写蠖己?，尤其海洋原油，含硫量更高，在塔器、容器、反?yīng)器以及管道等部位，都會受溫度的影響，造成不同程度的腐蝕。一般情況下，240℃下產(chǎn)生的硫腐蝕，都被成為低溫硫腐蝕，240及以上溫度時(shí)發(fā)生的腐蝕都被稱為高溫硫腐蝕。而在煉油廠延遲焦化裝置中，高溫硫腐蝕最為常見。其中高溫硫腐蝕的反應(yīng)機(jī)理為：

H2S+Fe→FeS+2H2

S+Fe→FeS

RSH+Fe→FeS+不飽和烴

而低溫硫腐蝕分為陰極反應(yīng)和陽極反應(yīng)，其反應(yīng)機(jī)理分別為：

陰極反應(yīng)：2H++2e→H2

陽極反應(yīng)：Fe-2e→Fe2+

（二）硫化氫腐蝕

原油中或多或少都存在著硫和硫化物，在反應(yīng)過程中，隨著溫度的升高，原油中的硫化氫會與金屬直接發(fā)生反應(yīng)，其反應(yīng)機(jī)理為

H2S+Fe→FeS+H2

當(dāng)裝置中的溫度在350℃～400℃時(shí)，硫化氫會分解成單質(zhì)的硫和氫，而這種分解出來的硫，比硫化氫的腐蝕性更加強(qiáng)烈，其反應(yīng)機(jī)理在前文已經(jīng)闡述，這里就不進(jìn)行敘述了。

除了高溫情況下的硫化氫腐蝕，在低溫狀況下，原油中的硫化氫及加工過程中產(chǎn)生的硫化氫，會與加工過程中生成的氫、氮和游離氧等腐蝕介質(zhì)在裝置內(nèi)形成腐蝕性環(huán)境，對裝置造成較為嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象。此外，硫化氫還會與原油中存在的氯化物及注水時(shí)帶入的氯離子在焦化反應(yīng)中分解形成NH+3以及少量的HCN、HCI和H2S。這其中的HCI和H2S都能直接與金屬表面發(fā)生反應(yīng)造成腐蝕，而且HCI和H2S還會與NH3+發(fā)生中和反應(yīng)，雖然在一定程度上會降低腐蝕，但其生成的NH4CI又會造成垢下腐蝕現(xiàn)象，加劇延遲焦化裝置腐蝕的程度。

（三）環(huán)烷酸腐蝕

在石油原料中還存在著大量以環(huán)烷酸為主的酸性成分，在高溫的條件下，會對延遲焦化裝置的碳鋼和低合金鋼等材料在成一定的腐蝕。一般來說，原油中的環(huán)烷酸在220℃以下時(shí)，基本上不會對延遲焦化裝置造成腐蝕，隨著裝置內(nèi)溫度的上升，環(huán)烷酸會對裝置造成一定的腐蝕，當(dāng)裝置內(nèi)的溫度達(dá)到270～280℃時(shí)，造成的腐蝕現(xiàn)象最嚴(yán)重。此后，隨著溫度的繼續(xù)上升，腐蝕的速率逐漸下降。但當(dāng)裝置內(nèi)的溫度升高到350℃時(shí)，腐蝕的速度又會急劇上升。當(dāng)溫度達(dá)到400℃以上時(shí)，環(huán)烷酸會發(fā)生分解，不再對延遲焦化裝置造成腐蝕。

（四）其他腐蝕

除了上述三種腐蝕現(xiàn)象，延遲焦化裝置的加熱爐還存在著煙氣露點(diǎn)腐蝕和輻射段高溫氧化腐蝕以及焦炭塔焊縫處的熱應(yīng)力熱疲勞損壞等情況。

三、延遲焦化裝置主要腐蝕的防護(hù)措施分析

（一）加強(qiáng)對原油質(zhì)量的監(jiān)控

針對延緩焦化裝置的腐蝕情況，首先應(yīng)對原有的只想進(jìn)行分析監(jiān)控，通過這樣的方式，及時(shí)發(fā)現(xiàn)原油中硫含量的變化，一方面為裝置工藝的調(diào)整提供參考，另一方面也能及時(shí)協(xié)調(diào)原油性能，減緩裝置腐蝕的發(fā)生。

（二）加強(qiáng)對裝置腐蝕情況的監(jiān)控

除了監(jiān)控原油質(zhì)量以來，還要加強(qiáng)對延遲焦化裝置腐蝕情況的監(jiān)測，積極利用電感腐蝕探針進(jìn)行在線監(jiān)測，或者是運(yùn)用超聲波定期進(jìn)行定點(diǎn)測厚。通過這樣的方式，動態(tài)跟蹤、監(jiān)控設(shè)備，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的腐蝕情況，從而避免腐蝕泄漏事故的發(fā)生。

（三）優(yōu)化焦化工藝流程

針對裝置腐蝕情況的存在，金絲狐人員應(yīng)根據(jù)腐蝕發(fā)生的機(jī)理，優(yōu)化延緩焦化的工藝流程，重點(diǎn)對三通、彎頭等最易發(fā)生腐蝕的部位進(jìn)行排查，利用技改予以消除，并優(yōu)化操作，抑制裝置內(nèi)腐蝕環(huán)境的產(chǎn)生。

（四）運(yùn)用緩蝕劑輔助生產(chǎn)

在實(shí)際生產(chǎn)中，相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)還應(yīng)該根據(jù)防腐蝕回路圖，在易發(fā)生腐蝕的部位，運(yùn)用緩蝕劑輔助生產(chǎn)。通過加注緩蝕劑，有效保護(hù)易發(fā)生腐蝕的部位，減少腐蝕問題的發(fā)生。在實(shí)際操作中，應(yīng)根據(jù)工藝介質(zhì)、操作條件等進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，合理選擇緩蝕劑的注入部位及注入量，保證防腐蝕的效果。

結(jié)語：

綜上所述，在對石油，特別是渣油進(jìn)行焦化生產(chǎn)煉制過程中，極易導(dǎo)致延緩焦化裝置產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象，影響到裝置長的周期運(yùn)行。本文就分析了延緩焦化裝置腐蝕的類型與機(jī)理，然后從加強(qiáng)對原油質(zhì)量的監(jiān)控、加強(qiáng)對裝置腐蝕情況的監(jiān)控、優(yōu)化焦化工藝流程及運(yùn)用緩蝕劑輔助生產(chǎn)這四個(gè)方面探討了裝置腐蝕的防護(hù)措施，希望能對相關(guān)企業(yè)的石油焦化生產(chǎn)提供參考。

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（作者單位：撫順石化公司石油二廠焦化車間）