丁辛醇裝置火炬系統(tǒng)腐蝕原因及對策初探

趙楓

摘 要：在石油化工生產(chǎn)作業(yè)的過程中，火炬系統(tǒng)擔(dān)負著重要的作用，不僅維護了石油化工生產(chǎn)的安全，還確保了石油化工生產(chǎn)的質(zhì)量。通過近30年的運行，丁辛醇裝置火炬系統(tǒng)出現(xiàn)了腐蝕，影響系統(tǒng)安全運行。本文對丁辛醇裝置火炬筒體腐蝕穿孔的原因進行了分析，結(jié)合火炬實際運行情況進行了技術(shù)改造和修復(fù)，保證了化工裝置火炬的安全運行。

關(guān)鍵詞：分子封;火炬;裝置;腐蝕;修復(fù)

前言

分子密封器為火炬防回火有效設(shè)備，它是一個單獨的設(shè)備，安裝在火炬頭和火炬筒體之間?；鹁娴姆肿臃鉃榈沟蹒娛椒肿用芊馄?。倒吊鐘式分子密封器為目前國內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的一種。適用于烴、烴類火炬氣排放，其特點為耗密封介質(zhì)量小，性能可靠，其阻力降一般同火炬筒體，耗氣量一般按氣體流速確定，即以火炬氣總管直徑確定，流速為0.03--0.05m/s。火炬分子封作用：是注入一定量的分子量比空氣小的密封氣體，如氮氣或天然氣作為密封氣，防止火焰從火炬頂部倒入火炬筒體及排放總管內(nèi)，以到達防止回火的目的，如果氣源斷了，火炬上游系統(tǒng)管線冷卻，易造成整體管道負壓，火焰與空氣倒吸入管道與可燃氣混合，從而造成閃爆

1 裝置火炬腐蝕現(xiàn)象

工作原理：當(dāng)裝置投入運行時必須連續(xù)從火炬筒體的入口管道上通入分子量較空氣輕的氣體（如氮氣或甲烷氫氣），這些氣體將集聚在分子密封器入口，分子密封器內(nèi)有一個鐘罩，使上行的氣體經(jīng)鐘罩導(dǎo)向，再通過火炬頭排出，同時阻止空氣從火炬頭頂端注入筒體內(nèi)，以避免系統(tǒng)內(nèi)形成爆炸性的混合氣體，從而達到防止回火的目的，確保系統(tǒng)安全，使上行的氣體先經(jīng)分子密封器的鐘罩導(dǎo)向，再通過火炬頭燃燒，阻止空氣從火炬筒體頂端流入筒體內(nèi)。當(dāng)火炬處于待命或小流量運行狀態(tài)時，在分子密封器入口前端連續(xù)通入分子量較空氣輕的吹掃氣體（氮氣、天然氣），利用吹掃氣體的浮力在分子密封器的鐘罩內(nèi)形成一個壓力高于大氣壓的微正壓區(qū)域，使得空氣不能進入壓力較高火炬內(nèi)，從而阻止回火或內(nèi)部爆炸。

由于分子封底部設(shè)置排液和清污口，保證分子封通道內(nèi)部形成積液和雨水積聚。管道外壁保溫，防止嚴(yán)寒的冬季發(fā)生排液管凍結(jié)事故。在分子封底部存液就易發(fā)生侵蝕現(xiàn)象，下圖為檢修發(fā)現(xiàn)火炬分子封底部角焊縫處有物料痕跡，焊縫處有裂紋，原因為該角焊縫處長期封液底部殘渣堆積及沖刷腐蝕，導(dǎo)致有局部腐蝕開裂。易造成嚴(yán)重后果分子封底部焊縫裂紋擴大，易造成封液流失，分子封失效，造成火炬回火，導(dǎo)致空氣進入火炬總管內(nèi)部，導(dǎo)致總管內(nèi)部氧含量超標(biāo)造成總管及分子封爆炸事故。

2 裝置火炬腐蝕分析

2.1腐蝕條件

2.1.1酸性環(huán)境下的化學(xué)腐蝕

由于火炬所排放的燃料氣中有一定量的液體，在剛出裝置時溫度較高，燃料氣裹攜著液體向后路移動，雖經(jīng)多級排凝空氣體中還含有一定量的硫化氫，因而匯集到火炬的帶酸性S2—離子液體較多。由 于火炬筒體長期處在潮濕的環(huán)境中，低壓燃料氣中的硫化氫等腐蝕性介質(zhì)在水的作用下形成含S2— 離子的腐蝕性環(huán)境，并發(fā)生下述反應(yīng)：

腐蝕介質(zhì)呈酸性，腐蝕產(chǎn)物在金屬表面形成 疏松、脆性的硫化物外腐蝕層。由于腐蝕的持續(xù) 進行，硫化物不斷剝離脫落。其結(jié)果是不斷刷新金屬表面，使金屬表面受到嚴(yán)重的腐蝕破壞;化學(xué)腐蝕發(fā)生在底部火炬筒體的接口、接管等應(yīng)力集中或存在缺陷處的金屬表面，結(jié)果首先是應(yīng)力集中和缺陷處出現(xiàn)蝕坑和開裂，從而導(dǎo)致局部腐蝕加劇和金屬脆裂。

2.1.2露點腐蝕

低壓燃料氣中的硫化氫在排放時燃燒生成二氧 化硫和水，反應(yīng)如下：

在髙溫下，二氧化硫的一小部分轉(zhuǎn)化成三氧化硫，三氧化硫在潮濕環(huán)境下變成硫酸，在火炬筒體壁上形成酸露點。硫酸沿著筒體壁流下聚集在分子密封器及筒體下部，酸露點腐蝕后產(chǎn)生的FeS04在二氧化硫及氧氣的作用下又可生成硫酸鐵，反應(yīng)如下：

附著沉積在火炬筒體內(nèi)壁上，形成一種酸性的、易吸潮的腐蝕層。當(dāng)火炬排放結(jié)束后溫度降到常溫時，F(xiàn)e2（S04）3即開始潮解，在火炬內(nèi)表面形成強酸性的腐蝕環(huán)境。如果腐蝕產(chǎn)物沒有及時清除，那么聚集酸液的部位將一直受到稀酸的腐蝕。

2.1.3高溫硫化物腐蝕

燃料氣在排放燃燒時，由于熱的傳導(dǎo)和輻射，使整個火炬筒體始終處在200?150（TC的溫度環(huán)境中，燃料氣中的硫化氫在空氣不足時燃燒生成硫，反應(yīng)如下：2H2S+Oz=2S+2H2〇，同時在有微量水存在時，硫化氫亦可與二氧 化硫反應(yīng)生成硫，反應(yīng)如下：2H2S+S02=2H20+3S，元素硫在350?400'C時，很容易與碳鋼直接 反應(yīng)生成硫化亞鐵，造成高溫硫腐蝕：Fc + S=FeS 這種腐蝕對碳鋼的破壞作用相當(dāng)嚴(yán)重。

2.1.4筒體結(jié)構(gòu)使火炬底部易積聚腐蝕性物質(zhì)

由于燃料氣攜帶了大量的各生產(chǎn)裝置所排放的雜質(zhì)，另外裝置至火炬沿線沖刷的臟物以及燃料氣中酸性介質(zhì)腐蝕下來的廢淹，全部匯集到了火炬筒體底部，導(dǎo)致火炬筒體排液口經(jīng)常不暢而阻塞。各種雜質(zhì)長時間的淤積，使火炬底部區(qū)域成為一個腐物質(zhì)沉積的死角。

2.1.5火炬簡體材質(zhì)不具備抗腐蝕能力

火炬設(shè)計選用鋼材僅考慮到了火炬體的強度、耐溫性及部分區(qū)域（火炬頂部分子密封器及火 嘴）的抗腐蝕性，而對下部筒體沒有采取任何防護措施，顯然不適應(yīng)運行環(huán)境。

3 裝置火炬腐蝕對策

3.1增加底部筒體內(nèi)的局部防護

考慮到更新改造的經(jīng)濟性、可行性及施工的工期，更新的火炬筒體底部仍采用了與原設(shè)計相 同的材質(zhì)。為提高底部筒體的抗腐蝕性能，在瓦斯入口以下管段內(nèi)壁噴涂了耐酸性介質(zhì)腐蝕的瀝青漆。

3.2生產(chǎn)操作方面的改進

增加裝置至火炬設(shè)施沿途低壓瓦斯管線各排凝點的排液次數(shù)，盡量減少向下游火炬帶液;6?10個月對每臺火炬筒體底部進行一次清理，保持底部排液暢通;運行中的火炬，在每次排放瓦斯后要及時用低壓蒸汽和氮氣反吹筒體，以清理、疏通火炬筒體;在更新底部筒體時，對內(nèi)底板與筒體間接觸腐蝕性介質(zhì)一側(cè)的角焊縫要求光滑、飽滿、完全焊透、沒有縫隙和缺陷，并且通過著色、磁粉探傷檢測。

4 結(jié)論

腐蝕是火炬系統(tǒng)安全隱患的重要原因之一，由于裝置生產(chǎn)為高溫高壓條件，且反應(yīng)、傳遞介質(zhì)都具有危險性，所以火炬設(shè)備防腐和裝置腐蝕檢查尤為重要，日常要對偏遠區(qū)域的火炬系統(tǒng)進行嚴(yán)格的檢查，火炬系統(tǒng)設(shè)備和管線的材質(zhì)檢查更要加強。

參考文獻

[1] 天然氣放空系統(tǒng)火炬研究. 肖雙斌. 工程碩士學(xué)位論文.

[2] SH 3009-3013 石油化工可燃性氣體排放系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范