延遲焦化裝置腐蝕原因分析與對策

李輝 劉海濤

【摘要】隨著焦化裝置加工原料越來越劣質化，裝置腐蝕問題也日益嚴峻，在生產過程中進一步造成設備、工藝管線的泄漏發生，影響裝置安全平穩生產。本文介紹了延遲焦化裝置主要設備存在的不同類型的腐蝕機理，同時也針對各種腐蝕問題展開分析和提出對策，通過建立防腐蝕綜合體系，診斷出裝置容易發生腐蝕部位，采取工藝流程防腐和設備定點檢測相結合的一體化防腐措施，提高防腐工作效果，確保裝置的長周期運行。

【關鍵詞】延遲焦化;腐蝕機理;措施

一、焦化裝置的腐蝕機理

（一）低溫硫腐蝕

1.低溫H2SHCLNH3H2O型腐蝕

原油中存在的氮化物、硫化物以及電脫鹽后原油中仍存在的氯化物和注水時帶入的Cl離子，在焦化反應中分解形成NH+3、少量HCN、HCI和H2S。H2S、HCI可與金屬表面直接反應發生腐蝕，腐蝕形態為均勻減薄;但由于NH3+的存在，會與H2S、HCI發生中和反應，使腐蝕的程度有所減弱，但中和反應生成的鹽類NH4CI又造成垢下腐蝕。

此類型腐蝕主要發生在溫度低于120℃的氣液兩相區域，如分餾塔頂回流系統及塔頂冷凝系統的管線及設備，特別是在該流程的三通、彎頭以及進出口接管等部位，設備或管線長期處于低流速狀態，又會發生反應結晶物堵塞管線、設備，不但磨損加劇，且在垢下腐蝕和硫腐蝕共同作用下會進一步加劇腐蝕程度。

2.加熱爐空氣預熱器的低溫露點腐蝕

焦化加熱爐燃料氣的主要成分為脫硫干氣，其內不可避免地含有一定量硫，瓦斯燃燒后會產生煙氣，其主要成份為CO2、SO2、H2O、N2、O2等，由于燃燒室中有過量的O2存在，因此有少量的SO2轉化成SO3，SO3在低溫下遇H2O會發生反應生成稀硫酸，對設備造成腐蝕，此即低溫露點腐蝕。

煉油裝置為了提高加熱爐的熱效率，充分回收煙氣余熱，降低控制煙氣出口溫度，工藝流程上一般會設置煙氣為熱媒的空氣預熱器，當煙氣溫度低于露點溫度時，就會在壁板和翅片管發生低溫露點腐蝕。120萬噸/年延遲焦化裝置曾出現過空氣預熱器低溫露點腐蝕情況。

經過對空氣預熱器內部垢樣進行化驗分析，垢樣的主要成分是硫酸亞鐵以及二氧化硅以及部分稀有金屬元素。二氧化硅主要是脫落的澆注料;稀有金屬元素主要是翅片（304材質）中的稀有金屬成分;硫酸亞鐵是硫腐蝕產物。由此可以驗證空氣預熱器內部的腐蝕主要是硫腐蝕。

（二）高溫硫腐蝕

1.高溫SH2SRSH型腐蝕

該類型腐蝕通常發生在焦炭塔頂部封頭、焦炭塔上部泡沫段、加熱爐爐管內壁，此類部位是氣、液兩相存在，且操作溫度普遍較高，在高溫硫化物作用下通常會發生腐蝕現象。

另外，焦炭塔吹汽、給水冷焦、高壓水切焦等操作過程中會讓焦炭塔內、外壁進一步與冷凝水接觸，生成H2S—HCl—N3H—H2O型腐蝕介質，特別是在切焦過程中高壓水的沖刷下，腐蝕程度會進一步加劇，因此焦炭塔材質的選型極為重要。

2.高溫SH2SRSHRCOOH型腐蝕

環烷酸腐蝕通常發生在焦炭塔頂油氣線、加熱爐輻射管內壁、分餾塔的高溫重油抽出線、機泵及相關管線、分餾塔集油箱及塔底等部位。環烷酸的腐蝕受溫度影響腐蝕程度會發生變化，這是其重要特點。環烷酸腐蝕開始于220℃，隨著溫度上升，腐蝕會逐漸增強，在270～280℃時腐蝕最大，此后隨著溫度上升，腐蝕速率開始下降，但是當溫度升高到350℃時，腐蝕又會急劇上升，當溫度達到400℃以上時環烷酸發生分解，不再對設備產生腐蝕。因此，當操作溫度在270～280℃和350～400℃這兩個溫度區間，裝置環烷酸腐蝕最為嚴重。

環烷酸腐蝕因為溫度跨度大，并且通常是高溫硫和環烷酸腐蝕協同發生，因此腐蝕是最劇烈的，腐蝕現象也最明顯。我廠60萬噸/年延遲焦化裝置分餾塔底循環過濾器、輻射過濾器發生此類腐蝕極為明顯，通過定點測厚檢測，在4年時間里，輻射過濾器壁厚由13mm減薄到約6mm，塔底循環過濾器壁厚由13mm減薄到約4mm，腐蝕速率達到1.75mm/年、2.25mm/年，屬于嚴重腐蝕。

二、腐蝕防護與對策

（一）原料監控

長期、定期監控原料的變化，可以有效預警，為裝置工藝調整提供依據，一旦發現硫含量超標，一方面可以及時協調調整原料，一方面可以及時作出工藝措施調整，減緩腐蝕的發生。

（二）監控腐蝕情況

通過電感腐蝕探針在線監測、超聲波定期定點測厚等手段，收集長期數據，建立管線和設備腐蝕臺賬，可以有效跟蹤管線和設備腐蝕情況，并且能夠提前預警風險，從而制定相應的防范措施或采取必要的防護手段，避免事故發生。

（三）工藝防腐管控

1.加注緩蝕劑

根據防腐蝕回路圖，在易腐蝕部位增設加注緩蝕劑流程，是工藝防腐的一項重要手段，緩蝕劑的加注可以有效起到保護作用，減少腐蝕發生。緩蝕劑的注入部位、注入量根據工藝介質、操作條件的不同需要精心核算和設計，選擇最佳類型，保證防腐蝕的效果。

通常，延遲焦化裝置分流塔頂系統、吸收穩定氣壓機出口空冷系統等部位多采用注水和注緩蝕劑相結合的方式減少該類系統的腐蝕;分餾塔的高溫部位易采取加注高溫抗環烷酸緩蝕劑的方式進行防腐。

2.流程優化

根據各類腐蝕案例，裝置腐蝕多發生在氣液相共存、介質流速低等部位，特別是三通、彎頭等部位腐蝕的情況更嚴重，因此，需要對該類部位進行排查，利用技改消除腐蝕泄漏頻繁發生的部位，同時也要優化操作，抑制腐蝕環境的產生。

三、結論

（一）腐蝕是影響裝置長周期運行的重要因素，腐蝕的機理和類型各不相同，裝置應建立綜合的防腐蝕體系、完整的監測、預警機制，并依據數據趨勢，預判和調整操作，降低腐蝕的發生。

（二）根據腐蝕部位、腐蝕方式的不同，應采取原料調整、工藝調整和設備升級相結合的防腐措施，確保能夠長期有效地降低裝置腐蝕的發生，達到長周期防腐的目的。

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