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常減壓蒸餾裝置的腐蝕與防護(hù)

2017-04-25 11:07:22 作者：殷德清李茂盛張兆寬張百軍來源：本網(wǎng)整理分享至：

近年來 ,隨著汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，石油產(chǎn)品的社會(huì)需求急速增加，國(guó)內(nèi)各大煉廠原油加工量迅猛增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)原油資源短缺，進(jìn)口原油量不斷增加 ,特別是在大量進(jìn)口中東原油的形勢(shì)下 , 許多煉油廠都面臨要加工高硫原油的問題。自 2002年開始 ,濟(jì)南分公司開始摻煉外油，外油的品種繁多性質(zhì)多變 ,造成常減壓蒸餾裝置的原料硫含量大幅提高且波動(dòng)范圍較大，給裝置的設(shè)備防腐帶來較大困難。為提高產(chǎn)品質(zhì)量，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，2006年 8月對(duì)進(jìn)廠原油實(shí)施了分輸分煉 ,效果比較理想 ,對(duì)含硫原油蒸餾過程中的硫腐蝕有了比較清楚的認(rèn)識(shí)，加工過程中采取了有效的硫腐蝕工藝防護(hù)措施，為以后加工含硫原油提供了一定的技術(shù)儲(chǔ)備。

1　硫腐蝕特點(diǎn)及腐蝕機(jī)理

原油中的硫分為活性硫和非活性硫。元素硫、硫化氫和低分子硫醇都能與金屬直接作用而引起設(shè)備腐蝕 ,因此它們統(tǒng)稱為活性硫。其他不能與金屬直接作用的含硫化合物統(tǒng)稱為非活性硫。但非活性硫在高溫、高壓和催化劑作用下 ,可部分分解為活性硫。有些含硫化合物在 120 ℃就開始分解。原油中的含硫化合物與氧化物、氯化物、氮化物、氰化物、環(huán)烷酸和氫氣等其他腐蝕性介質(zhì)相互作用，可以形成多種含硫腐蝕環(huán)境。

1.1　硫的腐蝕特點(diǎn)

硫腐蝕貫穿于煉油全過程。原油中的總硫含量與腐蝕性之間并無(wú)精確的對(duì)應(yīng)關(guān)系 ,主要取決于含硫化合物的種類、含量和穩(wěn)定性。參與腐蝕反應(yīng)的有效硫化物含量如硫化氫、單質(zhì)硫、硫醇等活性硫化物 , 其含量越高則對(duì)設(shè)備腐蝕就越強(qiáng)。如果原油中的非活性硫易轉(zhuǎn)化為活性硫，即使含量很低，也將對(duì)設(shè)備造成嚴(yán)重的腐蝕 ,因此 ,硫腐蝕涉及裝置多，腐蝕環(huán)境也多種多樣 ,含硫化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系相當(dāng)復(fù)雜 ,給硫腐蝕的研究、防腐蝕措施的制定等帶來很多困難。

1.2　硫腐蝕機(jī)理

在常減壓蒸餾過程中 , 如果以原油被加熱的溫度為基準(zhǔn)，可把蒸餾分為 3個(gè)階段：220 ～ 240℃原油進(jìn)初餾塔；355 ～ 365 ℃拔頭原油進(jìn)常壓塔 ;390 ～ 400 ℃常壓重油進(jìn)減壓塔。在初餾塔、常壓塔塔頂主要是原油中的 H 2 S和 H 2 O, 在 HCl存在的情況下，產(chǎn)生 H 2 S— H 2 O— HCl型腐蝕。常壓塔塔底重油經(jīng)減壓爐進(jìn)一步加熱至 400 ℃左右 ,隨著常壓重油溫度的升高和停留時(shí)間的增長(zhǎng)，活性硫化物數(shù)量增加 ,設(shè)備腐蝕加劇。因此，在低溫部位主要是 H 2 S—H 2 O— HCl型腐蝕，在高溫部位主要是活性硫產(chǎn)生的腐蝕。

另外，原油中存在著無(wú)機(jī)鹽（MgCl2 、CaCl 2 ）和有機(jī)氯化物。無(wú)論是無(wú)機(jī)鹽還是有機(jī)氯化物，對(duì)設(shè)備的腐蝕主要來自它們的分解產(chǎn)物 HCl。有H 2 O存在的條件下， HCl與鐵反應(yīng)生成能溶解于水的 FeCl2 。加工含硫原油時(shí)，常壓塔塔頂?shù)蜏夭课粚贊?H 2 S腐蝕環(huán)境 , HCl的存在使 FeS不斷減少 ,可溶于水的 FeCl2 不斷生成 ,裝置循環(huán)腐蝕加劇。

2　設(shè)備腐蝕情況

典型的高溫含硫化合物腐蝕環(huán)境存在于常壓塔、減壓塔下部和塔底管道、渣油換熱器等部位。高溫硫腐蝕速率主要取決于活性硫含量的多少，溫度越高，不僅促使活性硫化物與金屬的反應(yīng) ,而且又促進(jìn)非活性硫化物分解出元素硫 ,元素硫比H 2 S的腐蝕性更強(qiáng) 。硫與鐵反應(yīng)生成 FeS, FeS附著在金屬表面形成防護(hù)膜，起到阻止腐蝕發(fā)生的作用，但是，由于物流的沖刷，防護(hù)膜會(huì)脫落。物流的流速越高，防護(hù)膜就越容易脫落 ,脫落后便會(huì)開始新的腐蝕。

2.1　重點(diǎn)管線的腐蝕腐蝕

比較嚴(yán)重的管線主要是常減壓三塔塔頂系統(tǒng)工藝管線，常底、減五和減底渣油線，減二中、減三和減四線等工藝管線。典型管線的腐蝕情況及腐蝕類型列于表 1。

2.2　典型換熱設(shè)備的腐蝕

換熱設(shè)備是遭受腐蝕較為嚴(yán)重的設(shè)備，換熱器因腐蝕而泄露的事故時(shí)有發(fā)生。表 2列出了2007年常減壓裝置換熱設(shè)備的腐蝕情況。

2.3　典型塔類設(shè)備的腐蝕

塔類設(shè)備是常減壓裝置中的主要設(shè)備，在每次的設(shè)備大檢修期間，都對(duì)此類設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)的腐蝕情況調(diào)查，從歷年的腐蝕調(diào)查的情況看，常壓塔和減壓塔的腐蝕較為嚴(yán)重。

2.3.1　常壓塔的腐蝕情況（見表 3）

常壓塔為浮閥塔，腐蝕的部位主要集中在塔頂、進(jìn)料段和塔底。塔頂?shù)奶间撛O(shè)備腐蝕形態(tài)以坑蝕和垢下腐蝕為主 ,奧氏體不銹鋼以應(yīng)力腐蝕開裂為主；進(jìn)料段的腐蝕形態(tài)以沖刷腐蝕為主 ,設(shè)備均勻減薄并伴有沖刷的溝槽；塔底材質(zhì)的腐蝕形態(tài)為均勻腐蝕 ,設(shè)備均勻減薄。

2.3.2　減壓塔的腐蝕情況

2007年裝置檢修減壓塔腐蝕情況見表 4。

從減壓塔的腐蝕檢查情況看 ,塔的整體腐蝕并不嚴(yán)重。減三、四線填料段的填料塌陷是因腐蝕所至 ,也與填料本身厚度（僅有 0.2 mm）不夠有很大的關(guān)系 ,其它較厚的填料如矩鞍環(huán)、規(guī)整填料則基本完好。減三線屬 H 2 S—環(huán)烷酸腐蝕環(huán)境。

3　設(shè)備腐蝕原因分析

常減壓裝置各餾分中，餾分越重 , 硫含量越高 ,重餾分中的硫大部分都是以硫醚類和噻吩類硫的形態(tài)存在。初餾塔塔頂、常壓塔塔頂、減壓塔塔頂是典型的濕硫化氫腐蝕環(huán)境，常壓塔、減壓塔的下部和塔底管道以及常壓渣油和減壓渣油換熱器等，應(yīng)屬典型的高溫硫腐蝕。在高溫環(huán)境下的硫腐蝕 ,主要是活性硫化物、硫化氫分解出的氫氣和元素硫造成的 ,元素硫比硫化氫的腐蝕性更強(qiáng)，致使高溫腐蝕加劇 ,伴隨環(huán)烷酸等其他形式的腐蝕 ,是減壓塔下部和減壓塔填料腐蝕的主要原因。

4　防腐措施