常減壓裝置腐蝕機(jī)理研究與可靠性分析

陳冬梅

安徽實(shí)華工程技術(shù)股份有限公司 安徽合肥 230601

1 常減壓裝置腐蝕機(jī)理

1.1 低溫濕硫化氫腐蝕

常減壓裝置低溫腐蝕的腐蝕介質(zhì)主要是HCl-H2S-H2O，腐蝕部位基本上處于各塔頂冷凝冷卻系統(tǒng)。由于原油中含有一定數(shù)量的氯化物，即便原油在加工過程中經(jīng)過電脫鹽系統(tǒng)進(jìn)行脫鹽處理，脫后原油中仍然含有微量的NaCl、CaCl2和MgCl2，而CaCl2和MgCl2在溫度200℃以下就會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)，而NaCl需要在溫度300℃時(shí)才開始發(fā)生水解生產(chǎn)HCI，生成物在有液相水的環(huán)境下生產(chǎn)鹽酸，產(chǎn)生強(qiáng)烈的腐蝕作用。其反應(yīng)式為：

上述無機(jī)鹽水解反應(yīng)大約在120℃開始進(jìn)行，且隨著溫度的升高水解速度加快，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在343℃時(shí)，MgCl2的水解率達(dá)到了92%，CaCl2的水解率為10%。

1.2 高溫硫化物腐蝕

高溫硫化物腐蝕一般是指發(fā)生在240℃以上的環(huán)境下，活性硫化物與生產(chǎn)系統(tǒng)中的鐵發(fā)生反應(yīng)生成硫化亞鐵，這種腐蝕形式較為均勻。其反應(yīng)式為：

1.3 環(huán)烷酸腐蝕

在原油蒸餾過程中，不同相對分子質(zhì)量的環(huán)烷酸隨著和它沸點(diǎn)相近的餾分油汽化而汽化、冷凝而冷凝，并溶于該餾分中，從而使得該餾分對設(shè)備及管道有著腐蝕作用。研究表明，環(huán)烷酸腐蝕性能與分子量有關(guān)，低分子環(huán)烷酸腐蝕性很強(qiáng)。

環(huán)烷酸主要存在于較重的餾分油中，其酸量與原油中的酸值有著直接的關(guān)系，原油酸值越高，其環(huán)烷酸酸量越高，越容易產(chǎn)生腐蝕。研究表明，工藝介質(zhì)溫度在270-280℃、350-400℃之間對環(huán)烷酸腐蝕越有利。在環(huán)烷酸腐蝕過程中不需要水參與反應(yīng)，可直接與裸露的金屬表面或FeS表面膜發(fā)生腐蝕反應(yīng)生成環(huán)烷酸鐵[1]。其反應(yīng)式為：

2 常減壓裝置腐蝕原因分析

2.1 高溫硫和環(huán)烷酸腐蝕

高溫硫、環(huán)烷酸腐蝕屬于高溫腐蝕，該腐蝕一般發(fā)生在240-400℃，這個(gè)區(qū)間內(nèi)的腐蝕與酸的分子量具有密切的關(guān)系。大多數(shù)情況下，這個(gè)類型的腐蝕集中于初餾塔的底部到換熱系統(tǒng)的空間內(nèi)，由于換熱過程中活性硫、金屬可以直接反應(yīng)，從而生成硫化物，所以這個(gè)反應(yīng)最終產(chǎn)物基本都是硫化鐵等類型的物質(zhì)。根據(jù)實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)以及研究結(jié)果來看，在溫度350-400℃的區(qū)間內(nèi)，該類型的腐蝕最為強(qiáng)烈。

2.2 保溫層下腐蝕

保溫層下腐蝕是容易被忽視的低溫腐蝕，該腐蝕主要出現(xiàn)于150℃以下的環(huán)境當(dāng)中。常減壓裝置保溫層下腐蝕一般集中于-10℃-120℃的系統(tǒng)當(dāng)中，工藝泄漏是導(dǎo)致出現(xiàn)環(huán)境濕度變化的主要原因。另外，設(shè)備的脆性較大以及裂紋等情況也會(huì)由保溫層腐蝕出現(xiàn)。一般來說，出現(xiàn)常減壓裝置保溫層下腐蝕，主要還是保溫層的多孔結(jié)構(gòu)與保溫材料的硫化物、氯化物有害成分所導(dǎo)致的結(jié)果。

3 防腐對策

3.1 防范措施

對于時(shí)常發(fā)生的腐蝕情況有必要運(yùn)用好經(jīng)驗(yàn)與理論知識(shí)，在眾多防腐工藝中，工藝防腐屬于最常用技術(shù)，該技術(shù)能夠很好的應(yīng)對防腐要求、防腐需要，實(shí)現(xiàn)酸堿度平衡。此外還要做好對設(shè)備出廠證明的檢查，在使用設(shè)備前根據(jù)設(shè)備的運(yùn)用效果評(píng)定設(shè)備的運(yùn)行能力，找出可能會(huì)發(fā)生的各種風(fēng)險(xiǎn)。獲知風(fēng)險(xiǎn)以后，由各個(gè)部門通力合作展開對防腐檢測能力的研究與調(diào)查，從而第一時(shí)間掌握設(shè)備的運(yùn)行能力、運(yùn)行條件。以此為依據(jù)制定防腐計(jì)劃。

3.2 合理選材

對防腐工作來說，合適的材料能夠發(fā)揮出非常關(guān)鍵的作用。為了使常減壓裝置能夠有效應(yīng)對腐蝕問題，就需要做好防腐材料的優(yōu)化、分析與選擇，嚴(yán)格把關(guān)所用材料，做好原材料成分的研究與檢查，保障力學(xué)性能、質(zhì)量證明書資料的真實(shí)性。在使用的原材料中，不銹鋼材料的作用非常突出，不銹鋼材料化學(xué)成分含量對最后的防腐效果影響十分的顯著。必須做好對不同腐蝕位置、腐蝕情況特點(diǎn)的研究，以此選擇合適的防腐材料應(yīng)對防腐要求，達(dá)成防腐目的。同一個(gè)設(shè)備儀器不同的位置有著不同的防腐能力要求，舉例來說，常減壓裝置同樣的位置除了會(huì)出現(xiàn)環(huán)烷酸腐蝕以外，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)硫腐蝕問題。面對以上腐蝕情況，就需要做好對腐蝕機(jī)理的研究，參照腐蝕難易度確定防腐材料[2]。

3.3 設(shè)備防腐策略

設(shè)備防腐也可以包括材料、結(jié)構(gòu)與涂料等方面的防腐。材料防腐技術(shù)就是通過升級(jí)材料的方式來改善設(shè)備的性能，降低腐蝕帶來的影響。比如說選擇鐵素體不銹鋼替代傳統(tǒng)的材料，耐腐蝕性更強(qiáng)。另外，抗露點(diǎn)腐蝕也可以通過設(shè)備防腐來完成，具體是通過選擇ND鋼來作為替代材料。結(jié)構(gòu)防腐是通過避免應(yīng)力集中來緩解腐蝕的技術(shù)，該技術(shù)能夠應(yīng)用于改造流速較大的部位，可以很好的避免湍流的出現(xiàn)[3]。

3.4 其他防腐策略

安全防腐是一種借助于裝置安全管理來實(shí)現(xiàn)防腐的技術(shù)，該技術(shù)相比于設(shè)備、工藝防腐而言具有更強(qiáng)的預(yù)見性與時(shí)效性。一般來說，常減壓裝置的腐蝕都是有固定的原理與特征的，通過研究這些特征可以選擇針對性的生產(chǎn)改造方式來進(jìn)行潛在風(fēng)險(xiǎn)的分析，分散風(fēng)險(xiǎn)、降低腐蝕帶來的影響。另外，對于腐蝕特別嚴(yán)重的設(shè)備還可以添加在線診斷與監(jiān)測系統(tǒng)，這樣一來就可以避免設(shè)備損壞帶來的風(fēng)險(xiǎn)與安全問題，同時(shí)也可以強(qiáng)化巡檢的力度與效果，確保常減壓裝置的安全運(yùn)行。

總之，近年來，隨著全球煉油產(chǎn)能的高速增長，優(yōu)質(zhì)原油產(chǎn)量已經(jīng)無法滿足各大煉油廠的加工需求，導(dǎo)致大量高硫高酸原油涌入市場，煉油裝置在加工高硫高酸原油過程中所面臨的腐蝕問題越發(fā)凸顯，由此可見，本文的研究也就顯得十分的有意義。