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原油中的那些腐蝕源們

2018-01-24 09:42:54 作者：本網整理來源：腐蝕與防護分享至：

摘要：

各種化學化合物的存在會引發原油管道和下游餾分油設備中的腐蝕現象。因此，降低此類雜質的濃度十分有必要。

通過精煉將原油轉換成石油產品的過程中有多處環節容易發生腐蝕。想要避免此類腐蝕的發生并對已發生的腐蝕情況進行控制就需要我們熟悉了解煉油廠中常壓蒸餾的一般工序流程。

油氣行業中的上游，中油和下游部門

油氣行業被分為上游，中油和下游部門。上游部門指的是油氣的開采和生產，中油部門包含對成品油氣的運輸，下游部門負責對產品進行分銷。

石油的不同種類：“低/高硫原油”、“輕/重油”

當原油含硫量較高時，我們稱其為高硫原油，含硫量較低時，則稱之為低硫原油。原油還被分為重油和輕油，輕油是指油中含烴組分的碳鏈較短，汽油柴油都是輕油，同理重油就是碳鏈長的。一般來講，原油是由鏈烷烴，環烷烴，芳香烴和瀝青組成的。

原油的腐蝕源

原油本身是不具有腐蝕性的，但油藏儲層和石油生產工序中包含了如水，鹽分，硫化物，氧化物和二氧化碳之類的雜質。之前，我們已經為大家介紹了原油中的含氧化合物，（詳見“原油中的那些腐蝕源們……”一文）今天就讓我們來看看原油中的其他雜質吧！

鹽分和水分

原油中存在的鹽分大多為氯化鈉，氯化鈣和氯化鎂。然而，原油的鹽分濃度嚴重取決于原油的種類和源頭。此外，原油中存在的一些游離水通常是由表面分離裝置除去的。

原油中存在的這些鹽分和水分會形成鹽酸，即鹽的水解過程，具體反應見以下化學方程式：

CaCl2 + H2O ↔ CaO + 2HCl

CaCl2 + 2H2O ↔ Ca（OH）2 + 2HCl

MgCl2 + H2O ↔ MgO + 2HCl

MgCl2 + 2H2O ↔ Mg（OH）2 + 2HCl

對于氯化鎂和氯化鈣來說，它們分別會在120和210攝氏度發生水解，而在高溫區域鹽的水解更為普遍。

此外，當精餾塔中的輕餾分冷卻后，氯化氫氣體會和蒸汽冷凝水混合形成鹽酸，鹽酸會加快一般腐蝕和點狀腐蝕的速度。由于氯原子體積極小能夠輕松穿過表面金屬的保護層，所以很難控制鹽酸引起的腐蝕。

因此，我們需要對塔頂餾出物分離器中存在冷凝水蒸汽的酸度經常進行監測以確定是否有必要進行中和操作以及改變堿性物質的注入頻率。若其酸度超標，則需要在常壓蒸餾塔的頂部出口注入有機中和劑來降低氫質子的濃度。氨氣和成膜胺是最常見的堿性中和劑，它們能與氯化氫發生反應生成氯化銨和鹽酸鹽，化學方程式如下：

NH3（g） + HCl（g） → NH4Cl（s）

RNH2（g） + HCl（g） → RNH3Cl（s）

中和劑的注入頻率需要保證其精確性以防止發生酸堿度交替變動。酸堿穩定性是杜絕腐蝕發生的關鍵。此外，胺鹽酸鹽會引起腐蝕，因此不能讓其長時間堆積于塔頂餾出物分離器的底部。

含硫化合物

原油和經蒸餾的餾分中都含有含硫的化合物，其大多回會與碳原子鍵合，少量以硫化氫和元素硫的形式存在。在常壓蒸餾工序中，硫化氫與輕餾分和水蒸汽從精餾塔的頂部被排出，這不僅會影響精餾塔的內構件，同時腐蝕用于將輕餾分輸送到冷凝器和塔頂餾出物分離器的下游管道系統，腐蝕還會蔓延到輕餾分下游處理設備。此外，部分硫化氫和其他含硫化合物還會與液態餾分（如汽油，石腦油，航空煤油和柴油）一同被排出從而引起嚴重的發腐蝕現象。

為了減輕精餾塔頂部和下游設備中的腐蝕影響，氨氣和（或）成膜胺會被注入精餾塔的頂部出口（蒸汽管線）。氨氣與硫化氫能發生反應形成二硫化銨，成膜胺和硫化氫會生產硫酸氫胺（化學方程式如下）。之后二硫化銨和硫酸氫胺會隨著廢水一同被排出進入酸水處理設備中。

NH3（g） + H2S（g） ↔ （NH4）SH（s）

RNH2（g） + H2S（g） ↔ RNH3HS

值得注意的是，二硫化銨和硫酸氫胺進入酸水處理環節中，也會對設備造成腐蝕影響，但它們的腐蝕性弱于硫化氫，且腐蝕速率受流體速度的影響。

對于包含硫化氫和其他含硫化合物的液態餾分（如汽油，石腦油，航空煤油，柴油），我們通常通過加氫脫硫過程來進行提純。其他含硫化合物還包括且不限于硫醇，硫醚，二硫醚和噻吩，這些物質化學式中的R代表烴。氫化處理設備會使用純凈的氫氣來對液態餾分進行脫硫，具體反應方程式如下：

2RSH + H2 ↔ 2RH + 2H2S

RSR + H2 ↔ 2R + H2S

RSSR + H2 ↔ 2R + 2H2S

C4H4S + H2 ↔ C4H4 + H2S

同時包含芳烴和硫（AS）的單一化合物也存在于原油餾分油中。芳香化合物指的是‘A’，硫化物為‘S’。在這種情況下還必須通過加氫脫硫法來除去含硫化合物（反應方程式如下）。

AS + H2 ↔ A + H2S

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