煉油設(shè)備腐蝕及防護技術(shù)分析

鄭翚

摘 ?要：在石油的生產(chǎn)過程中，設(shè)備腐蝕常常嚴重影響石油的日常生產(chǎn)和石化公司的產(chǎn)能。本文就中國石油遼河石化公司設(shè)備腐蝕情況進行了抽樣調(diào)查，對腐蝕狀況進行分析并總結(jié)出現(xiàn)有的幾種煉油設(shè)備防腐技術(shù)，希望為現(xiàn)場的原油提煉工作提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：煉油設(shè)備;機器腐蝕;防護技術(shù)

前言：

設(shè)備防腐是保證油田產(chǎn)量的重要一環(huán)，由于采出的原油成分復雜，再加上在高溫環(huán)境下加熱，加熱爐自身就會為腐蝕提供有利條件，所以煉油設(shè)備存在著嚴重的腐蝕現(xiàn)象。

一、煉油設(shè)備腐蝕情況

（一）化學物腐蝕

分析中國石油遼河石化公司原油中腐蝕物含量，對其進行取樣調(diào)查，結(jié)果如下表一所示，并對其中主要的物質(zhì)進行了設(shè)備腐蝕分析。

1.硫化物對煉油設(shè)備的腐蝕

在如今的油田開采作業(yè)中，所得到的原油中有較高的硫含量，相關(guān)的煉油設(shè)備也因此受到了較為嚴重的硫化物腐蝕。在石油生產(chǎn)中所出現(xiàn)的高溫硫腐蝕、氫鼓包以及化學腐蝕現(xiàn)象都是由硫化物腐蝕造成的[1]。除此之外在原油的提煉過程中需要經(jīng)歷高溫、藥劑催化等過程。在提煉中溫度一旦超過一百二十攝氏度，硫化物就會由非活性轉(zhuǎn)化至活性，最后形成對煉油設(shè)備的腐蝕。

腐蝕性硫化物主要分別為兩種：一種是H2S-HCI-H2O型，以溫度較低的初蒸餾設(shè)備作為例子，在此設(shè)備的冷卻系統(tǒng)中，原油經(jīng)水溶解產(chǎn)生氯化氫，在一定的條件下會產(chǎn)生電解化學腐蝕，從設(shè)備腐蝕的角度分析，其對碳鋼的腐蝕相對較弱，但對于普通的不銹鋼材料則具有極強的腐蝕性，會使設(shè)備產(chǎn)生因腐蝕而開裂的狀況。另一種是H2S-HCN-H2O型，常發(fā)生于脫硫、加氫裝置中，原油中的硫化物會與其他物質(zhì)分解再合成新的物質(zhì)-硫化氫，最終使煉油設(shè)備產(chǎn)生硫腐蝕現(xiàn)象。從腐蝕強度的層面分析，其對于碳鋼造成的損害較小，對于不銹鋼的損害較為嚴重。

2.氫化物對煉油設(shè)備的腐蝕

在石油提煉的生產(chǎn)活動中，有些工藝必須通過向設(shè)備內(nèi)注入氫來完成，例如高溫臨氫或含水硫化氫溶液。在此過程中，諸如鼓泡、發(fā)脆的腐蝕現(xiàn)象是無法避免的。

在高溫、高強度的作業(yè)下設(shè)備中的鋼金屬會出現(xiàn)變形現(xiàn)象，特別在與氫化物接觸產(chǎn)生反應后，鋼金屬產(chǎn)生的形變現(xiàn)象則更為嚴重。鋼金屬本身的延展性和韌性會因此大打折扣，進而引發(fā)設(shè)備脆化現(xiàn)象。這種腐蝕在當下的石油生產(chǎn)中多見于低溫情況，且一旦脆化現(xiàn)象發(fā)生就無法補救。

強度較低的鋼存在較多的縫隙，這就便于氫原子在其中形成氫分子，因此氫鼓泡現(xiàn)象多發(fā)于低強度鋼中。氫分子在縫隙中越聚集越多，且無法被疏散就會對鋼材表面形成張力，最終導致鋼體表面氣泡甚至破裂。

3.環(huán)烷酸對煉油設(shè)備的腐蝕

環(huán)烷酸在從原油中提取的酸性物質(zhì)中占比達到了百分之九十以上，此物質(zhì)在二百二十攝氏度以下腐蝕性不大，一旦設(shè)備溫度超過三百五十攝氏度再加上與硫化氫的共同作用，其腐蝕性就會成幾何倍數(shù)增長。硫化氫中的硫原子會在高溫下獨立出來與鐵元素產(chǎn)生反應，最終形成一種可以與環(huán)烷酸進行反應的保護膜，再形成環(huán)烷酸金屬鹽。因此在硫化氫與鐵的連鎖反應中，對設(shè)備的腐蝕速度也進一步加快了，金屬設(shè)備的表面也因此被不斷地腐蝕。

（二）加熱爐內(nèi)腐蝕

多井同步升溫，節(jié)流降壓是當前中國大多數(shù)油田在原油和天然氣采取上最為普遍的工序，而通過水套爐升溫方法實現(xiàn)的天然氣升溫也是該工序環(huán)節(jié)中最為基本的一環(huán)[2]。在油氣井中開采出來的石油、煤氣中存在著許多雜質(zhì)，如圖二顯示，這種雜質(zhì)遇水產(chǎn)生的酸式產(chǎn)物，對整個工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的管道、儲備爐等裝置產(chǎn)生了強烈的腐蝕。若加熱爐未能嚴格地按照有關(guān)規(guī)定規(guī)范進行升溫作業(yè)時，如：加熱爐用水沒有經(jīng)過去雜處理，水中含有的腐蝕離子、易成垢元素等會在高溫的作用下形成腐蝕或者碳酸鈣的垢質(zhì)，過多的侵蝕物沉積在爐壁和外盤周圍，長期不清理會影響爐內(nèi)溫度，使其受熱不均，降低加熱效率甚至導致安全事故發(fā)生。

火筒內(nèi)部由于天然氣中含有的硫化氫與氧氣充分接觸后發(fā)生化學反應，產(chǎn)生硫酸，火筒表面就會形成密集的腐蝕點。不僅如此，加熱爐管在高溫下還會發(fā)生氧化，在五百五十攝氏度以上的高溫條件下，火管內(nèi)容易出現(xiàn)二次腐蝕的情況。固體腐蝕物在高溫中燃燒產(chǎn)生腐蝕物含量情況如表三：

由表三可知，固體腐蝕物在高溫下氧化物含量最多，抗腐蝕性較弱?；鸸鼙砻娼Y(jié)垢現(xiàn)象嚴重，導致受熱不均，很容易出現(xiàn)燒穿火管的情況。

（三）加熱爐外腐蝕

加熱爐排煙時氣體溫度較低，煙里的水分容易在煙囪口冷凝，形成露水，與天然氣燃燒產(chǎn)物中的硫化物、氮氧化物產(chǎn)生相互作用形成酸性溶液，繼而腐蝕煙箱、煙箱側(cè)面封頭、煙囪等。外部腐蝕風險主要為火筒爐內(nèi)火管燒損、介質(zhì)中雜質(zhì)含量過多、煙火管表面易腐蝕等[3]。火管是火筒爐及水套爐作業(yè)時的消耗品，當火管發(fā)生破損時，加熱爐內(nèi)開始出現(xiàn)異常運轉(zhuǎn)，而這種現(xiàn)象通常伴隨著事故發(fā)生。

二、煉油設(shè)備防腐技術(shù)

（一）防腐工藝技術(shù)

現(xiàn)存的煉油設(shè)備表面防腐工藝主要分為：滲鋁、轉(zhuǎn)化膜、高溫涂層以及對焊技術(shù)等。這些設(shè)備表面防腐工藝對于煉油生產(chǎn)來說，可以發(fā)揮充分的作用。但是對于一些體積偏大的設(shè)備就顯得力不從心了。例如，在設(shè)備塔器的防腐工作中就只能使用一些特殊用途的緩蝕劑，以此來輔助達到較好的效果。

（二）加熱爐維護技術(shù)

選用合適的阻垢劑，其適宜的pH范圍應在十一點五到十二點一之間，以此減緩點蝕現(xiàn)象。使用除氧劑對加熱爐用水進行徹底除氧，同時在加熱爐供水中加入緩蝕阻垢劑，對管道內(nèi)壁進行緩蝕處理。充分降沉、分離進入加熱爐內(nèi)的用水，提高水質(zhì)。改變煙箱結(jié)構(gòu)，充分排出冷凝水，避免因煙口冷凝水過多而腐蝕煙箱。避免驟升驟降造成火管局部開裂，應當控制加熱爐在合適的溫度范圍區(qū)間工作。定期清理火管淤垢，減少因結(jié)垢導致的火管燒損情況發(fā)生。

在加熱爐工作之前應嚴格檢查加熱爐油量、供應閥門開關(guān)是否正常，用蒸汽吹掃爐膛（保持五分鐘以上的持續(xù)通風），清除爐內(nèi)可能存在的易燃氣體或其他雜質(zhì)，以免點火時發(fā)生爆炸。爐膛內(nèi)的長明燈要保持不滅，先工作的加熱爐應設(shè)置自動點火控制裝置。若煙道燃料廢氣發(fā)生爆炸時，要保持最佳的空氣供給系數(shù)，注意煙道的密閉性，不允許外來空氣被吸入煙道，造成二次爆炸。

（三）加熱爐燃燒系統(tǒng)

燃燒器普通燃燒不充分會造成爐膛內(nèi)結(jié)垢嚴重，對此可以將普通燃燒形式改為內(nèi)混燃燒和外混燃燒。燃燒器通過內(nèi)混燃燒可自成引射力，抵消外混燃燒形成的通風阻力，提高了火焰中心溫度，外混燃燒器則負責穩(wěn)定火焰，通過外力旋轉(zhuǎn)爐膛促進燃燒完全，從而解決由于燃燒不完全而造成的燃燒效率低，結(jié)碳嚴重的問題。改造前的加熱爐煙囪排風系統(tǒng)不合理，本身就容易造成堵塞，加上沒有擋風板易造成煙道排煙時，抽風力度小煙口水汽結(jié)凝現(xiàn)象嚴重。給加熱爐排煙位置增加擋風板就可以根據(jù)現(xiàn)場實際運行情況調(diào)節(jié)加熱爐煙囪的排風力大小，減少水蒸氣的冷凝量。

結(jié)論：綜上所述，中國石油遼河石化公司原油腐蝕大體分為腐蝕物以及加熱爐的腐蝕。因此本文分析了造成這些現(xiàn)象的具體原因，并對現(xiàn)有的抗腐蝕技術(shù)進行了論述。希望為原油生產(chǎn)過程中的抗腐蝕工作提供理論依據(jù)，有效控制煉油設(shè)備的腐蝕可以提高石化公司的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1]周占紅.探究煉油設(shè)備腐蝕與防護技術(shù)[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量，2021，41（11）：194-196.

[2]張香晉，祁小榮，趙維亮.煉油設(shè)備腐蝕與防護技術(shù)新進展[J].化工管理，2020（15）：88-89.

[3]姚慶.煉油設(shè)備腐蝕預測技術(shù)研究及實現(xiàn)[J].東北大學，2019（10）：8.