煉油設(shè)備腐蝕的防治措施

夏加云

中石油云南石化有限公司 云南安寧 650300

煉油設(shè)備是石油化工領(lǐng)域的重要生產(chǎn)設(shè)備，其運行質(zhì)量與石油生產(chǎn)的品質(zhì)、效益密切相關(guān)。然而從目前來看，煉油設(shè)備在實際生產(chǎn)過程中的運行效果并不理想，且以腐蝕現(xiàn)象頻頻發(fā)生最具代表性。設(shè)備受蝕后，不僅會形成大量的維修保養(yǎng)成本與使用壽命損耗，還很有可能引發(fā)災難性的生產(chǎn)事故，造成難以挽回的惡劣后果。所以，必須要對煉油設(shè)備的腐蝕問題提起重視，并積極探索行之有效的預防與處理思路。

1 煉油設(shè)備腐蝕防治的重要性

煉油設(shè)備具有造價高昂、生產(chǎn)制造周期長、結(jié)構(gòu)復雜等的特點，一旦發(fā)生設(shè)備腐蝕的現(xiàn)象，不僅會導致設(shè)備的使用壽命有所縮減，還會引發(fā)腐蝕面修復、故障維修、生產(chǎn)停滯等一系列的問題。據(jù)測算，若能依托新工具、新技術(shù)、新理念，實現(xiàn)設(shè)備腐蝕問題的科學應對，我國石油行業(yè)每年能夠減少的腐蝕損失可達到3000 億元以上。因此，有效地防治設(shè)備腐蝕，有助于避免多種額外成本形成，從而保障生產(chǎn)的經(jīng)濟性與穩(wěn)定性。

設(shè)備發(fā)生腐蝕后，其保護層與原材質(zhì)必然會出現(xiàn)分解的情況，進而導致腐蝕殘渣混入油品，對石油產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生負面影響。所以，防治設(shè)備腐蝕也是把控煉油品質(zhì)的關(guān)鍵點。

煉油設(shè)備在受到嚴重腐蝕后，其工作性能會大打折扣，加之高溫、高壓等工況影響，很可能會出現(xiàn)跑冒滴漏、有毒有害氣體泄漏、火災、爆炸等事故發(fā)生。因此從這一角度來看，做好煉油設(shè)備的腐蝕防治工作，也是保障石油化工生產(chǎn)安全的必要舉措[1]。

2 煉油設(shè)備腐蝕現(xiàn)象的主要成因

無論是在原油開采過程中，還是在煉油加工中，原油中都會含有或生成多種腐蝕介質(zhì)，如無機鹽、硫化物、氫化物、氮化物、水分、高溫蒸汽等。對此，若煉油設(shè)備的出廠質(zhì)量不佳，或缺乏有效的保護涂層、工藝保護等作為支持，就極有可能出現(xiàn)受蝕的問題。同時，煉油生產(chǎn)工藝的特殊性，還決定了設(shè)備腐蝕具有一定的加劇特性。例如，在常溫常壓條件下，硫化物并不會明顯地腐蝕煉油設(shè)備。但是，煉油生產(chǎn)勢必會涉及高溫、高壓的工藝環(huán)節(jié)。一旦溫度達到350℃以上，硫化物的分子活性便會持續(xù)增強，進而對設(shè)備產(chǎn)生不斷加劇的腐蝕影響。再如，在石油加工的過程當中，氮化物會在化學反應下作用生成一定量的氰化物和氨。兩者一旦進入蒸餾塔，將會進一步遇水生成富含陰離子、陽離子的電解質(zhì)，進而導致煉油設(shè)備遭受電化學腐蝕。

煉油生產(chǎn)會產(chǎn)生大量的蒸汽，所以會導致空氣濕度大幅增加。處在這樣的環(huán)境當中，煉油設(shè)備的內(nèi)外表面會形成水膜，且水膜會與空氣中的酸性物質(zhì)發(fā)生反應。在水與酸的共同作用下，設(shè)備很容易發(fā)生腐蝕的情況。再后，原油、水等液態(tài)物質(zhì)在煉油生產(chǎn)中經(jīng)常會處于高速流動狀態(tài)。因此，也會對煉油設(shè)備產(chǎn)生持續(xù)、反復的沖擊影響，進而導致沖刷腐蝕現(xiàn)象形成[2]。

從石油行業(yè)目前的發(fā)展現(xiàn)狀來看，原油重質(zhì)化（相對密度介于0.9～1.0g/ cm3之間）、高硫化（含硫量＞2%）、高酸化（酸值＞1mgKOH/ g）的傾向越來越明顯。在此背景下，高腐蝕性原油必然給反應容器、塔器、儲罐、輸油管道等煉油設(shè)備帶來更大的腐蝕風險。在此基礎(chǔ)上，煉油設(shè)備的腐蝕還會表現(xiàn)出多樣性特點。例如，石油腐蝕環(huán)境可分高溫（溫度在240～500℃之間）與低溫（溫度＜230℃）兩類，前者以化學腐蝕為主，包括S-H2S-RSH、H2-H2S、S-H2S-RCOOH 等具體腐蝕類型，后者以電化學腐蝕為主，包括HCl-H2S-H2O、H2S-H2O、CO2-H2S-H2O 等具體腐蝕類型。再如，腐蝕形態(tài)包括電偶腐蝕、垢下腐蝕、縫隙腐蝕、點蝕、沖刷磨損腐蝕、晶間腐蝕等，不同形態(tài)的腐蝕對煉油設(shè)備的影響也有明顯差異。

3 煉油設(shè)備腐蝕防治的可行措施

3.1 做好設(shè)備材質(zhì)的防腐性能把控

在設(shè)計煉油系統(tǒng)、引進煉制設(shè)備的過程中，就應做好設(shè)備材質(zhì)的選擇與審核工作。一方面，要結(jié)合石油化工的具體生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)工藝，對煉油設(shè)備在投用后可能接觸到的腐蝕來源、腐蝕隱患進行綜合分析評估。在此基礎(chǔ)上，科學確定煉油設(shè)備的防腐性能要求，并將其作為設(shè)備選材的重要依據(jù)。例如，與碳鋼相比，鎳合金、鉻合金、鈦合金等不銹鋼材料具備更好的耐高溫、抗腐蝕性能。所以，應盡量選擇后幾種材質(zhì)的煉油設(shè)備，如0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、2Cr18Ni9Ti、13MnNiMo54 等。再如，面對加工的原油日趨重質(zhì)化、高硫化、高酸化的原油生產(chǎn)現(xiàn)狀，應有針對性地提高關(guān)鍵設(shè)備、易受蝕設(shè)備的材質(zhì)性能。通常情況下，為了降低高硫高酸原油的腐蝕影響，可將20G+Cr13 馬氏體不銹鋼作為減壓塔內(nèi)襯的主要結(jié)構(gòu)材料，將1Cr18Ni9Ti 奧氏體不銹鋼或者更高等級的不銹鋼材質(zhì)及復合材料作為常壓塔塔盤及冷凝器的主要結(jié)構(gòu)材料。除此之外，應對氫腐蝕時，可將煉油設(shè)備的鋼材由沸騰鋼更換為鎮(zhèn)靜鋼。與前者相比，鎮(zhèn)靜鋼的分子間隙更小，對氫元素的防腐效果也更強。在此基礎(chǔ)上，適當添加緩蝕劑能夠進一步提高鎮(zhèn)靜鋼的防腐性。

在確定設(shè)備材質(zhì)后，還需要對相關(guān)供應方的資質(zhì)條件進行全面審核，并做好相應設(shè)備材料的性能檢驗工作，以確保煉油設(shè)備的基礎(chǔ)防腐質(zhì)量達到要求。其次，為了解決煉油設(shè)備主體材質(zhì)防腐性能較差的問題，或為了達到更佳的防腐效果，還可采取一定的改性手段，對設(shè)備材質(zhì)性能進行強化處理。例如，可采取陰極保護或陽極保護的方式，對煉油設(shè)備的金屬結(jié)構(gòu)實施電化學處理。如此一來，設(shè)備便可轉(zhuǎn)化為工作場景中腐蝕電池的陰極，進而實現(xiàn)電化學腐蝕風險的有效控制。最后，還可采用外部加護的方式，在煉油設(shè)備原有內(nèi)層、外層材質(zhì)的基礎(chǔ)上增加防腐層，如防腐漆涂層、耐蝕金屬覆蓋層（內(nèi)襯）等?，F(xiàn)階段，常用的防腐漆包括酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、有機硅等，用于防腐覆蓋層的金屬主要有鈦合金、鎳基合金等。在經(jīng)過加護處理后，煉油設(shè)備不僅不會與各類腐蝕物質(zhì)直接接觸，還能更好地應對工作環(huán)境中的溫度、濕度、應力等變化刺激，進而顯著提升煉油設(shè)備的防腐能力[3]。

3.2 合理降低石油對設(shè)備的腐蝕性

在石油化工生產(chǎn)中，石油雖然在開采階段經(jīng)過了一定的預處理，但其內(nèi)部仍然含有多種腐蝕介質(zhì)，如無機鹽、硫化物、氮化物、水分等。若能通過科學合理的處理辦法，降低石油中腐蝕介質(zhì)的含量，必然能減輕其對煉油設(shè)備的腐蝕影響。例如，可借助破乳劑、脫鹽設(shè)施等預處理，對開采后的原油實施脫鹽脫水處理。在工藝處理完成后，可有效實現(xiàn)原油與含鹽廢水的分離與排放。在此基礎(chǔ)上，再將處理過的原油送入煉制環(huán)節(jié)進行加工，便能將鹽腐蝕、水腐蝕的程度控制在較低水平，從而達到保護煉油設(shè)備的目的。

3.3 改良煉油生產(chǎn)工藝

在石油化工領(lǐng)域的生產(chǎn)實踐中，煉油工藝與煉油系統(tǒng)均有著一定的復雜性，并會涉及到多種腐蝕風險，如酸性物質(zhì)生成的風險、高溫蒸汽形成的風險等。對此，需要在保證煉油品質(zhì)的前提下，對煉油生產(chǎn)工藝進行優(yōu)化改良。

例如，在原油的蒸餾環(huán)節(jié)中，原油中的氯離子會在高溫作用下水解生成氯化氫氣體。遇到水分時，氯化氫氣體會進一步發(fā)生化學反應，形成鹽酸。鹽酸作為一種強酸性物質(zhì)，會對煉油設(shè)備造成極大的腐蝕，進而降低設(shè)備運行的穩(wěn)定性、耐久性與安全性。由此，便可在原油工藝流程的基礎(chǔ)上增加干燥、集氣等環(huán)節(jié)，在降低水分含量的同時，對生產(chǎn)廢氣進行充分收集。如此一來，鹽酸的形成幾率與形成量級都將大打折扣，煉油設(shè)備的腐蝕風險也能得到合理控制。

再如，在高溫重油的煉油生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，煉油設(shè)備的工藝處理對象主要為含環(huán)烷酸油品。此類油品對溫度變化較為敏感，設(shè)備受腐蝕的程度也會隨著溫度升高而升高。通常情況下，當加工溫度達到270℃左右時，含環(huán)烷酸油品便會發(fā)生很強的腐蝕變化。而進一步升溫達到400℃左右后，設(shè)備的防腐涂層便會逐漸分解，繼而導致煉油設(shè)備的受蝕現(xiàn)象持續(xù)加劇。對此，可在高溫重油生產(chǎn)的工藝體系中加入緩蝕劑投放環(huán)節(jié)，并做好高精度的溫度控制工作，以實現(xiàn)對油品腐蝕作用的有效緩和，從而將設(shè)備的受腐蝕程度控制在較小范圍內(nèi)[4]。

除此之外，通過MDEA 濕法脫硫、金屬氧化物固定床脫硫、電脫鹽、原油水洗等工藝手段，也能實現(xiàn)原油中硫、酸、鹽等腐蝕性物質(zhì)的有效脫除，脫除率通常能達到60%至90%左右甚至更高。

3.4 保證煉油生產(chǎn)的規(guī)范性與專業(yè)性

在煉油生產(chǎn)中，必須要建立標準化、規(guī)范化、專業(yè)化的生產(chǎn)加工機制，并嚴格落實煉油工藝的防腐蝕管理。

（1）對煉油進料的質(zhì)量實施嚴格把控，保證實際進油性質(zhì)（如含硫量、含鹽量、酸值等）與設(shè)計要求相符。如遇特殊情況，需要將性質(zhì)略有超限的原油投放到煉油生產(chǎn)中，則需要做好針對化的防腐處理與防腐監(jiān)測工作，以保證煉油設(shè)備的性能穩(wěn)定與質(zhì)量安全。開展防腐監(jiān)測時，常用工具包括電感探針、電阻探針、pH 值探針等，可實現(xiàn)煉油設(shè)備腐蝕率、腐蝕速率等方面信息的有效獲取。在此基礎(chǔ)上，原油煉制與污油回煉的工藝系統(tǒng)應盡量分開。若受到客觀條件限制，必須將待回煉污油投放到常規(guī)生產(chǎn)設(shè)備中，則需要嚴控污油中水分、硫化物等各類腐蝕介質(zhì)的含量，并實現(xiàn)污油的少量、勻速、穩(wěn)定投放。

（2）針對具體的加工環(huán)節(jié)、生產(chǎn)設(shè)備制定具體生產(chǎn)規(guī)定，以提高防腐管理的精細性與實效性。例如，對于碳鋼、9Cr1Mo、18Cr8Ni 等不同材質(zhì)的金屬爐管，應規(guī)定出不同的加溫要求與溫度控制上限。其中，碳鋼的生產(chǎn)溫度不應超過450℃，極限溫度為540℃；9Cr1Mo 不銹鋼的生產(chǎn)溫度不應超過650℃，極限溫度為705℃；18Cr8Ni 不銹鋼的最高生產(chǎn)溫度與極限溫度均為815℃。只有保證實際生產(chǎn)溫度符合要求，爐管的性能才可得以穩(wěn)定保持，并避免出現(xiàn)嚴重的腐蝕問題。再如，在原油煉制的電脫鹽環(huán)節(jié)中，強電場的強度應控制在每厘米0.5 千伏至1.0 千伏的區(qū)間內(nèi)，弱電場的強度應控制在每厘米0.3 千伏至0.5 千伏的區(qū)間內(nèi)，具體控制方式可以通過智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)或電壓換擋器實現(xiàn)。在嚴格遵守該生產(chǎn)規(guī)定的前提下，煉油設(shè)備受到電化學腐蝕的幾率可顯著降低。

（3）需要做好生產(chǎn)中、生產(chǎn)后的腐蝕指標檢測工作。例如，可運用露點檢測儀對含硫煙氣的露點溫度進行動態(tài)檢測，并保證排煙管的管壁溫度在露點溫度之上，具體溫度差以5℃為宜。通過這樣的方式，能有效實現(xiàn)露點腐蝕的防治。

4 結(jié)論

綜上所述，做好煉油設(shè)備的腐蝕防治極具重要性和必要性。在具體實踐中，相關(guān)人員應從腐蝕物與被腐蝕物兩個方面著手，在提高設(shè)備防腐性能的同時降低腐蝕介質(zhì)的整體量級，并以此為前提，對設(shè)備進行動態(tài)生產(chǎn)監(jiān)管、及時維護保養(yǎng)。研究發(fā)現(xiàn)，通過改良煉油設(shè)備的結(jié)構(gòu)材料，降低石油內(nèi)無機鹽、硫化物等腐蝕物質(zhì)的含量，降低煉油生產(chǎn)中酸性物質(zhì)、高溫蒸汽的生成規(guī)模，并建立精細化的設(shè)備腐蝕監(jiān)測機制，能夠全面地降低設(shè)備腐蝕風險，并將腐蝕影響控制在較小范圍內(nèi)。