石化企業壓力容器常見腐蝕及對策

袁哲

摘要：石化壓力容器的腐蝕對安全運行產生極大的威脅，掌握壓力容器在生產運行中的腐蝕情況，對發現問題并及時采取措施，防止腐蝕擴大，對延長設備使用壽命、降低生產成本，確保安全運行有著積極的作用。本文主要分析了石化壓力容器的常見腐蝕類型，并進一步提出了防腐措施。

關鍵詞：防腐；腐蝕；壓力容器；石化

在石化行業中，無機鹽、硫化物、氮化物、有機酸、氧、二氧化碳和水分等，雖然含量很少，但是他們對壓力容器及壓力管道腐蝕作用卻是巨大的。這是因為他們在加工的過程中直接引起腐蝕或間接地轉化為腐蝕介質，從而導致壓力容器及壓力管道的腐蝕。

1.HCl-H2S-H2O型腐蝕

1.1腐蝕機理

HCl-H2S-H2O型腐蝕經常發生在常減壓蒸餾裝置，腐蝕一般都比較嚴重，主要是因為原油含鹽引起的。原油中的氯化鎂和氯化鈣在一定溫度下水解生成腐蝕性介質HCl，原油中的硫化物分解出H2S，由于二者的沸點都比較低，在分餾塔塔頂聚集后和蒸汽冷凝水結合就會形成強酸型腐蝕介質，主要腐蝕塔頂、塔盤及冷凝冷卻系統等氣液相變處

該型腐蝕作用于碳鋼表現為均勻腐蝕，0Cr13表現為點腐蝕，奧氏體不銹鋼表現為氯化物應力腐蝕開裂。H2S與鋼反應生成FeS，具有保護膜的作用，然而氯離子破壞保護膜，這種反復的腐蝕過程大大加速了腐蝕速率。腐蝕反應式如下：

Fe+ 2HCl →FeCl2+ H2

FeCl2 + H2S→ FeS↓ + HCl

Fe +H2S→FeS + H2

FeS + 2HCl→FeCl2+ H2S

在H2S作用下，鋼的腐蝕速率取決于FeS保護膜的厚度，腐蝕破壞的主要元兇是HCl。

1.2防護方法

①原油深度脫鹽：脫鹽從根本上減少氯離子的存在，大大降低腐蝕的形成。②原油加注堿液：加注堿液是為了讓剩余少量的MgCl2和CaCl2變為不易水解的NaCl，進一步減少HCl的產生。

2.H2S-HCN-H20型腐蝕

2.1腐蝕機理

H2S-HCN-H20型腐蝕經常發生在催化裂化裝置，硫化物在催化裂化條件下分解出H2S和一定比例的氮化物在合適的溫度及濕度的條件下形成了腐蝕環境。CN-可以使保護膜溶解生成絡合離子加速反應的進行，從而有利于氫向鋼表面滲透，大大提高了氫脆、氫鼓包的產生。CN-濃度越大，腐蝕就越嚴重。

2.2防護方法

①注入硫化物有機緩蝕劑將氰化物隔離。②采用水洗的辦法將氰化物脫除。

3.RNH2-CO2-H2S-H20型腐蝕

3.1腐蝕機理

RNH2-CO2-H2S-H20型腐蝕經常發生在干氣及液化石油氣脫硫的再生塔底部及富液管線系統。在堿性條件下，其腐蝕形態是由二氧化碳和胺引起的應力腐蝕開裂和均勻減薄。嚴重的腐蝕發生在有水參與下的高溫部位（90℃以上）。特別是二氧化碳濃度在30%左右時，腐蝕速率極快。

二氧化碳腐蝕反應為：

Fe + 2CO2 + H2O → Fe（HCO3） 2 + H2

Fe（HCO3） 2 → FeCO3 + CO2 + H2O

盡管RNH2是強堿性的，在有游離水存在的條件下會出現局部的二氧化碳生成碳酸也是可以直接腐蝕設備。

3.2防護方法

①添加緩蝕劑，延緩腐蝕形成。②從胺液中去除污染物。③采用耐腐蝕材料，實驗證明采用304、316等不銹鋼材料可以有效減少腐蝕。

4.環烷酸的高溫腐蝕

4.1腐蝕機理

環烷酸主要集中在柴油或輕潤滑油餾分中，腐蝕主要發生在溫度為220℃到400℃的部位。環烷酸的腐蝕形式外觀上具有明顯的特征，腐蝕的表面一般光滑無垢，流速低的時候僅僅留下尖銳的孔洞，流速高的時候會產生順著流向的溝槽。

4.2防護方法

改進使用材料，純鋁和鋁合金對環烷酸具有良好的抗腐蝕作用，但是焊接性能稍差，推薦使用擴散滲鋁鋼經濟實用可以有效防止高溫環烷酸腐蝕。

5.連多硫酸腐蝕

5.1腐蝕機理

在石化行業中，介質中都或多或少含有H2S和活性硫，他們的化學性質活潑，在高溫無水的情況下，可直接與設備表面的金屬鐵發生化學反應而生成FeS，反應過程如下：

H2S+Fe→FeS+H2S+Fe→FeS

這些FeS在設備表面形成一層致密的膜，從某種意義上來說，對設備可起到一定的保護作用，阻止了其他物料對設備表面的進一步腐蝕。但是，當裝置停車、降溫并打開設備后，空氣中含有大量O2和水分與設備表面的FeS發生反應，便可生成多量的連多硫酸（H2SxO6， x=3，4，5…），反應如下：

FeS+O2+2H2O→Fe2O3+H2SxO6

在連多硫酸和拉伸應力的作用下，就很有可能發生連多硫酸應力腐蝕開裂。通常是高溫、高壓含氫環境下反應塔器及其襯里和內構件、儲罐、換熱器、壓力管道、特別是加氫脫硫催化重整等系統中用奧氏體鋼制的設備上容易發生該腐蝕。

5.2防護方法

①加盲板：設備停止運行后，立即采取措施充氮使之與空氣隔絕，防止氧氣的進入，使鐵的硫化物不能形成連多硫酸。②滲鋁鋼：滲鋁鋼是通過某種工藝將金屬鋁滲入到金屬表面并與鐵形成Fe-Al合金，形成致密的硫化膜阻止了腐蝕的進一步發展，且這層硫化膜在有氧和水的條件下也不會發生連多硫酸。③采用酸洗：根據連多硫酸應力腐蝕發生的機理，可用堿來中和設備表面已產生的連多硫酸或抑制連多硫酸的產生。

6.酸露點腐蝕

6.1腐蝕機理

加熱爐中含硫燃料油在燃燒過程中可以生成高溫煙氣，其中含有SO2和SO3，在加熱爐的低溫部位，SO3與空氣中的水分共同在露點部位冷凝，生成硫酸，這就產生硫酸露點腐蝕，嚴重腐蝕設備。

6.2防護方法

①使用低硫燃料，降低煙氣露點。②選用耐硫酸露點腐蝕材料，如管式空氣預熱器的低溫區可采用硼硅玻璃管。

7.結語

腐蝕引起的跑冒滴漏，造成環境嚴重污染的同時也給煉油廠的設備造成嚴重損害，引起材料的大量損耗和浪費。腐蝕控制是最有效的節約措施，腐蝕機理也是多樣化的，因而在生產實際中的腐蝕問題要具體問題具體分析，認真、科學地研究腐蝕機理，選擇合理的防腐措施。

參考文獻：

[1]林玉珍，楊德鈞編著.腐蝕和腐蝕控制原理.北京：中國石化出版社，2010

[2]胡安定主編.煉油化工設備腐蝕與防護案例（第二版）.北京：中國石化出版社，2014

[3]柯偉主編.中國腐蝕調查報告.北京：化學工業出版社，2003

[4]中國腐蝕與防護學會金屬腐蝕手冊編委會編.金屬腐蝕手冊.上海：上海科學技術出版社，1987