高含硫原油儲運問題探討

賴海強

（中海石油湛江燃料油有限公司，廣東 湛江 524018）

高含硫原油儲運問題探討

賴海強

（中海石油湛江燃料油有限公司，廣東 湛江 524018）

本文針對高含硫原油儲運過程中存在的各種問題，分析研究了原油儲罐中硫化鐵的來源以及儲罐的腐蝕機理，并提出了相應的措施以加強對高含硫原油儲運環節的安全管理。

高含硫；原油；腐蝕；儲運

隨著我國國民經濟的發展，原油需求量逐漸增加，進口原油在我國石油能源結構中所占的比例日趨增高。但是，由于從中東地區進口的原油中含有大量的單質硫和硫化氫氣體，屬于高含硫原油。現有的主要按國內低含硫原油設計的煉油裝置不能滿足加工高含硫原油的要求，高含硫原油對石油加工和儲運設備具有強烈的腐蝕作用，硫化氫含量急劇增高，硫化氫中毒事故發生率增高，硫腐蝕、硫化亞鐵自燃事故頻繁發生，嚴重影響了石油化工企業的正常生產秩序以及員工的生命安全。因此，針對高含硫原油儲運過程中存在的一系列安全問題加以研究，對降低安全事故發生率具有重大的意義。

1 高含硫原油儲運過程中存在的問題

按照原油含硫濃度分類，可將原油劃分為低硫原油、含硫原油、高硫原油，其含硫濃度范圍分別為＜0.5%，0.5%-2%，＞2%。目前，隨著油價的不斷上漲以及中東原油進口量的增長，國內大部分煉廠為了控制石油加工成本開始大量的加工高硫原油。高含硫原油中的硫元素主要以H2S、單質硫S、硫醇、硫醚、二硫化物及唾吩硫等形態存在。

1.1 硫化氫氣體對于石油加工設備以及油罐、輸油線等儲運設備具有強烈的腐蝕性

高含硫原油中的硫成分可按照其能否與金屬直接反應導致腐蝕劃分為活性硫和非活性硫兩種，單質硫、硫化氫以及低分子硫醇屬于活性硫。原油的腐蝕是一個持續的過程，其腐蝕強度主要取決于硫化物的種類、含量及穩定性，原油中的硫化氫是造成油罐內壁、輸油管線腐蝕的重要原因，硫化氫在與水共存時，會導致金屬設備的均勻腐蝕和濕硫化氫應力腐蝕開裂。

1.2 高含硫原油中的硫化亞鐵氧化、自燃導致爆炸

石油化工行業中，由原油儲罐內產生的硫化亞鐵氧化放熱所導致的火災或爆炸現象屢有發生。起火原因主要是當油罐處于低壓狀態時或者呼吸閥停止工作時，大量外界空氣被吸入油罐，與硫化亞鐵發生氧化反應，放出大量的熱量，引燃原油中的揮發氣、單質硫等一系列易燃物質，產生爆炸。

2 高含硫原油的腐蝕機理分析

2.1 電化學腐蝕

電化學腐蝕是原油儲運設備腐蝕的主要原因，油罐底板是電化學腐蝕的高發區，電化學腐蝕發生的根本原因為油罐底部防腐層板的脫落，導致腐蝕介質直接與裸露的金屬外壁接觸，二者構成了電化學腐蝕中的陰陽兩級，并存在一定的電極電位差，發生電化學反應。在原油的儲運過程中，油砂對儲油罐罐底沖刷嚴重，易導致底部防腐層的脫落，使得油罐底部成為原油腐蝕的重點地方。

2.2 水溶液的存在

實驗證明，金屬的腐蝕程度與水溶液的存在具有很大的關系。理論上講，金屬外壁水膜的厚度越大，其腐蝕強度越大。儲罐底部積水中含有大量的Nacl、Cacl2、Mgcl2等鹽離子，構成了化學腐蝕過程中的電解質溶液，水溶液中離子濃度越高，腐蝕程度越高。此外，高含硫原油中大量硫化物的存在，可與水溶液中的氫離子產生大量的H2S，由于H2S氣體易溶于水，促進了氫離子的去極化腐蝕反應，加速了腐蝕進程。

儲油罐中任何位置腐蝕的根本機理都是由于金屬油罐與氧氣（空氣）及水的接觸形成的，其它腐蝕介質如無機酸、二氧化碳、硫化物的存在作為相對于水溶液更為強烈的腐蝕介質，大大加劇了腐蝕強度，尤其是硫化氫的存在，這也是高含硫原油對于儲油設備腐蝕力度如此之大的根本原因。

3 相應的解決方案

針對高含硫原油儲運過程中存在的一系列問題，提出了一系列解決措施及建議：

3.1 從根源出發，降低進罐原油的含硫濃度

1）原油在入罐之前，應精確測定其含硫濃度，對于原油含硫濃度超過一定標準的單井原油，在其井口安裝脫硫設備，通過添加具有強氧化性的化學物質將原油中最具腐蝕威脅的單質硫、硫化氫及其它活性硫化物進行氧化，從而達到降低含硫濃度，減小對于油罐及輸油管線的腐蝕強度的目的。

2）原油含硫濃度的降低亦可通過氣提法脫硫這一過程實現。氣提法脫硫，就是通過頂部高含硫原油與下部干氣的對流，利用二者之間的含硫濃度差，使得頂部原油的高濃度的硫化氫氣體逐漸被下部干氣帶走，逐步降低原油的硫化氫濃度，直到原油的含硫濃度達到規定標準。這一過程中，可以通過增加氣提工藝次數，達到更高的脫硫程度。

3.2 通過抽離會發氣體，降低罐頂硫化氫氣體濃度

在高含硫原油的儲運過程中，由于溫壓條件的改變以及氣體本身的揮發性，在油罐的頂部存在大量的烴類和非烴揮發氣體。通過在油罐頂部配置抽氣管路對密閉氣體進行抽離，并使用天然氣壓縮機對揮發氣體進行壓縮、冷卻、分離。這一過程，可以有效地降低硫化氫氣體的濃度，降低高含硫原油儲運過程中油罐腐蝕、自燃爆炸等災害的發生率，同時也可以將油罐壓力維持在一定的安全范圍內。

3.3 加強高含硫原油儲運設備的抗腐蝕能力

在上述降低原油含硫濃度解決措施的基礎上，加強儲運設備的抗腐蝕能力具有同等重要的意義。針對不同的硫腐蝕機理，對原油罐、中間產品罐、產品罐、污油罐、含硫污水罐和氣柜等采取不同的防腐蝕措施，控制事故發生率；對于一些不可避免的油罐腐蝕位置，采取內浮頂罐加氮封抵御硫化亞鐵的腐蝕。除了上述防腐措施，在生產過程中加強設備安全監測，定期進行設備檢測、維修同樣至關重要。對于一些易腐蝕位置，充分考慮其腐蝕機理并結合其腐蝕特征，準備先進的防腐檢測設備，加強設備腐蝕監控。

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