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S-H2S-RCOOH的腐蝕與防護(hù)

2021-05-26 11:33:47 作者：工業(yè)小南點(diǎn) 來源：工業(yè)小南點(diǎn) 分享至：

PART-1 腐蝕部位及形態(tài)

環(huán)烷酸為原油中一些有機(jī)酸的總稱，又可稱為石油酸，大約占原油中總酸量的95％左右。環(huán)烷酸是環(huán)烷基直鏈羧酸，通式為CnH2n-1COOH，其中以五、六環(huán)為主的低分子量環(huán)烷酸腐蝕性最強(qiáng)。

一般是環(huán)戊烷的衍生物，相對(duì)分子質(zhì)量在180~350范圍內(nèi)變化。環(huán)狀結(jié)構(gòu)為：

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環(huán)烷酸常集中在柴油和輕質(zhì)潤(rùn)滑油餾分中，其他餾分含量較少。

腐蝕部位以減壓爐出口轉(zhuǎn)油線、減壓塔進(jìn)料段以下部位為重。常壓爐出口轉(zhuǎn)油線及常壓塔進(jìn)料段次之。焦化分餾塔集油箱部位又次之。

遭受環(huán)烷酸腐蝕的鋼材表面光滑無垢，位于介質(zhì)流速低的部位出現(xiàn)腐蝕孔洞，高流速部位的腐蝕則出現(xiàn)帶有銳邊的坑蝕或蝕槽。高溫環(huán)烷酸腐蝕發(fā)生于液相，但在氣、液相交變部位沖刷區(qū)及產(chǎn)生渦流區(qū)則腐蝕加劇。減壓塔系統(tǒng)若有空氣流入，則環(huán)烷酸腐蝕加重。

煉制高酸值原油各部位腐蝕速率（參考值）如下：

01. 減壓爐出口轉(zhuǎn)油線碳鋼：20mm/a；

02. 常壓爐出口20號(hào)鋼“T”形集合管：13mm/a；

03. 減壓塔20g+1Cr18Ni9Ti復(fù)合板的3mm的復(fù)合層，9個(gè)月被局部腐蝕掉。

PART-2 腐蝕反應(yīng)

環(huán)烷酸在低溫時(shí)腐蝕不強(qiáng)烈。一旦沸騰，特別是在高溫?zé)o水環(huán)境中，腐蝕最激烈。

腐蝕反應(yīng)如下：

2RCOOH+Fe→Fe（RCOO）2 + H2↑

FeS+2RCOOH→Fe（RCOO）2 + H2S↑

由于Fe（RCOO）2是油溶性腐蝕產(chǎn)物，能被油流所帶走，因此不易在金屬表面形成保護(hù)膜，即使形成硫化亞鐵保護(hù)膜，也會(huì)與環(huán)烷酸發(fā)生反應(yīng)而完全暴露出新的金屬表面，使腐蝕繼續(xù)進(jìn)行。酸值大于0.5 mgKOH/g的原油在溫度270~280℃和350~400℃時(shí)，環(huán)烷酸腐蝕最嚴(yán)重。

PART-3 腐蝕影響因素

01. 原油酸值

原油酸值在0.3 mgKOH/g原油時(shí)，應(yīng)當(dāng)引起注意。當(dāng)原油中酸值大于等于0.5 mgKOH/g原油時(shí)，在一定溫度條件下，能發(fā)生明顯的腐蝕。酸值越高，腐蝕越嚴(yán)重。常、減壓蒸餾裝置高溫環(huán)烷酸腐蝕可用原油酸值大小來判斷。

02. 溫度

環(huán)烷酸腐蝕開始于220℃，隨著溫度的升高而腐蝕加劇。270~280℃時(shí)，腐蝕已很大，以后隨著溫度的上升而減弱。但在350~400℃，腐蝕又急驟增加。在一定酸值下，溫度在288℃以上時(shí)，每上升55℃，環(huán)烷酸對(duì)碳鋼的腐蝕速率將增加2倍。

03. 流速及渦流

當(dāng)溫度在270~280℃、350~400℃，酸值在0. 4mgKOH4/g以上時(shí)，環(huán)烷酸的腐蝕與流體的流速有關(guān)，流速越高，則環(huán)烷酸腐蝕越嚴(yán)重。管線內(nèi)部突出物，如焊瘤、錯(cuò)邊、熱電偶套管等處，在局部區(qū)域內(nèi)引起渦流和紊流而加劇腐蝕。

04. 石油酸鈉（RCOONa）

石油酸鈉是原油含水所溶解的 NaHCO3與石油酸反應(yīng)的生成物，是一種表面活化劑。它能妨礙鋼鐵表面上形成漆狀膜和FeS膜。石油酸鈉含量越高，原油的腐蝕性越強(qiáng)。但石油酸鈉在原油中的含量超過其臨界膠團(tuán)濃度值時(shí)，再增加石油酸鈉濃度，腐蝕不再增大。

05. 原油含硫量

原油含硫量有一臨界值，當(dāng)原油含硫量高于臨界值時(shí)，主要為硫腐蝕。當(dāng)原油含硫量低于臨界值時(shí)，主要為環(huán)烷酸腐蝕。原油中石油酸鈉（RCOONa）含量越高，臨界值越高。溫度越高，則臨界值越低。

PART-4 防護(hù)措施及材料選用

環(huán)烷酸腐蝕的防護(hù)措施主要是選用耐蝕鋼材，而碳鋼、Cr5Mo、Cr9Mo及0Cr13不耐環(huán)烷酸高溫腐蝕。

環(huán)烷酸腐蝕部位需選用00Cr17Ni12Mo2（316L）鋼，且Mo含量大于2.3％。

在無沖蝕的情況下，亦可選用固熔退火的1Cr18Ni9Ti。

設(shè)備、管道以及爐管彎頭內(nèi)壁焊縫應(yīng)磨平，焊縫的錯(cuò)邊咬肉應(yīng)減小，以保護(hù)內(nèi)壁光滑，防止產(chǎn)生渦流而加劇腐蝕。

適當(dāng)加大爐出口轉(zhuǎn)油線管徑，降低流速。

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