延遲焦化裝置加熱爐的腐蝕及對策探討

摘 要：隨著石油化工行業的快速發展，延遲焦化也成為了當前尤為關鍵的獲取汽油、柴油方式，同時延遲焦化也在一定程度上提升了輕質油回收效率。由于延遲焦化裝置加熱爐在正常運行中，會受各種因素影響，出現腐蝕的情況，影響到其運行穩定性、安全性，所以在實際中還需要采取適宜的措施來應對延遲焦化裝置加熱爐腐蝕問題。

關鍵詞：延遲焦化裝置;加熱爐;腐蝕;對策

0 引言

對于延遲焦化是一種十分重要的原油二次加工工藝，其主要是以重質油為原料，在高溫運作下，對重質油進行深度的熱裂化、縮合反應，從而實現渣油中的重組分向輕組分的轉變，實現汽油、柴油、蠟油、氣以及焦炭的產生。由于延遲焦化裝置在使用中，是以重質油為原料，重質油中含硫的比重超過原油的60%，加上裝置設備處于高溫運作狀態，使得腐蝕介質會與設備裝置發生反應，造成了裝置腐蝕，影響到延遲焦化裝置的良好運作，所以在實際中，必須全面把握延遲焦化裝置腐蝕狀況，并采取適宜的措施對其進行腐蝕防范，以此保證裝置安全使用。

1 延遲焦化裝置加熱爐使用現狀

對于延遲焦化裝置加熱爐在日常運行中，會在高溫氧化、硫化腐蝕等作用下，出現加熱爐輻射段爐管變薄、爆皮、損壞等情況。在加熱爐輻射爐管中，其燃燒的燃料含有很高的含硫量，爐管管壁一方面會承受高溫氧化腐蝕，另一方面還需要承受硫化腐蝕，在雙重腐蝕作用下，腐蝕問題會逐步加大。延遲焦化裝置加熱爐輻射段爐管主要承受的是高溫氧化腐蝕，但是燃料中或多或少含有硫，導致氧化層中也有硫成分，在高溫氧化腐蝕下也會出現硫化腐蝕的情況。同時在高溫條件下，硫分與金屬接觸的過程也會變得更加復雜，硫化反應在高溫下要比氧化反應更強，在硫化、氧化下金屬表面會出現比較疏松的金屬硫化物膜，并且在硫化物膜表面還有一層氧化物膜，造成了金屬表面難以形成結構緊密的保護層。在高溫環境下，金屬爐管與硫接觸，其腐蝕速度也會進一步加快。當前延遲焦化裝置加熱爐輻射段爐管的生產原材料大多是Cr5M0，加入Cr可以在一定程度上緩解金屬氧化反應速度，但是其抗氧化溫度保持在650℃，而延遲焦化裝置加熱爐在實際運行中，其溫度已經遠遠超過650℃。近年，我國開始嘗試利用Cr9MO生產輻射段爐管，進一步提高其抗氧化能力，但是由于當前煉油量增加及原油品質的降低，造成加熱爐硫化腐蝕問題越發嚴重，爐管管壁也在氧化、硫化腐蝕中變得更薄，甚至會出現變形的狀況，這必然會影響到其正常使用。

2 延遲焦化裝置加熱爐腐蝕的主要原因

加熱爐是延遲焦化裝置的核心設備，其在日常運行中，最為常見的腐蝕是高溫硫腐蝕，其本質是硫化氫為主體的活化硫腐蝕過程。在生產中，隨著溫度的增加，原料油中的非活性硫會轉變成活性硫，從而引起設備腐蝕問題。在進行原料油加工時，當溫度達到240℃時，就會發生這類腐蝕問題，腐蝕位置主要是加熱爐的爐管，腐蝕形態相對比較均勻。溫度達到240℃以后，原料油中有機硫會轉變成硫化氫和元素硫，而這兩種物質都會與金屬鐵元素直接發生化學反應;同時當溫度超過350℃以后，原料中的硫醇也會和設備中的鐵元素直接發生化學反應。并且在整個腐蝕過程中，會隨著溫度的提升而加快反應速度，溫度在達到430℃時，腐蝕反應速度最快。當溫度超過480℃時，硫化氫會分解完，腐蝕速度逐步降低，而腐蝕產生的FeS會附著在設備的表面，形成一層保護膜，但是在高流速區域、三通處，保護膜又會被沖掉，從而形成新的腐蝕過程。

此外，加熱爐燃料氣中，含有一定量的硫，輻射段爐管會受到高溫硫化、高溫氧化雙重作用，并且燃料氣中，硫的含量越多，高溫硫腐蝕問題就越發嚴重，爐膛中氧含量越大，高溫氧化腐蝕作用也就越明顯。在加熱爐爐管中，熱量相對比較集中，導致氧化、硫化腐蝕速度比較快，會造成爐管壁變薄，引起爐管鼓包、開裂等情況。當爐管的某一個位置出現結焦情況時，也會引起該部位溫度上升，加大了爐管管壁腐蝕問題。

3 防范延遲焦化裝置加熱爐腐蝕的對策

3.1 提升設備等級

在實際中應用延遲焦化裝置加熱爐進行生產活動時，生產原材料是難以改變的，為了進一步提升裝置本身的耐腐蝕性，就需要從裝置本身入手，針對生產過程中存在的高溫氧化及硫化腐蝕問題，可以嘗試用不銹鋼材、高合金鋼材代替原有的碳質鋼材。如鉻是一種化學性質十分穩定的元素，利用鉻合金材料生產延遲焦化裝置加熱爐可以在很大程度上提升裝置本身的耐腐蝕能力。在高溫環境下，出現硫化腐蝕時，鉻合金材料會在表面形成兩層保護膜，其中最外層的保護膜是FeS，這種保護膜密度相對比較差，有比較大的孔結構。而下面一層的保護膜是Cr2O3，其具備很高的密度，防護效果極強。同時質量分數超過5%的鉻合金，在高溫硫化腐蝕環境下，會形成尖晶石型化合物，其性質穩定，能起到良好的防腐蝕效果。

3.2 使用緩蝕劑

在延遲焦化裝置加熱爐運行中，使用緩蝕劑也可以達到抵抗腐蝕的作用。在實際中，使用少量的緩蝕劑就可以讓整個裝置都實現腐蝕防范能力提升。根據化學性質的不同，可以將緩蝕劑分成有機緩蝕劑、無機緩蝕劑、聚合物緩蝕劑等幾種情況;其中有機緩蝕劑有磺化木質、苯并三唑、膦酸鹽等幾種類型;無機緩蝕劑主要有硅酸鹽、鉻酸鹽、聚磷酸鹽等幾種類型;聚合物緩蝕劑主要有POCA、乙烯等高分子化合物。在使用緩蝕劑時要注意，水液酸堿程度、水溫、水流速度等都會對緩蝕效果帶來影響，所以在具體應用中，必須結合現實情況來選擇緩蝕劑。

3.3 材料表面改性技術

對于材料表面改性技術的使用，主要有以下幾種情況：

3.3.1 有機硅材料

通過有機硅材料的應用，可以有效防范空氣預熱器腐蝕情況，在實際中可以將有機硅涂料應用到延遲焦化裝置加熱爐表面，這種材料與鋼結構表面有很強的結合力，并且具有不錯的耐溫能力，能在一定程度上延緩加熱爐高溫氧化及硫化腐蝕情況。

3.3.2 Ni-P鍍技術

其主要是在鋼材裝置的表面，增加一個厚度在10-50μm的鍍層，其硬度可以達到Hv550-1100，具有極強的耐腐蝕能力。Ni-P鍍技術具有耐磨性能強、硬度大、鍍材比較廣泛等優勢，能有效增加延遲焦化裝置加熱爐的使用壽命，尤其是在CI-環境下，其防腐性能更強。

3.3.3 滲鋁技術

在實際中滲鋁技術的應用主要是對裝置的表面開展活性處理，以此提高延遲焦化裝置加熱爐的抗腐蝕能力。滲鋁技術的主要原理是在高溫環境下，滲鋁鋼會產生一層致密的尖晶石化合物，即Al2O3FeO，這種結構的密度非常大，并且不會有縫隙產生，其他化學元素不會滲透到結構中，阻止了其他腐蝕物質與鐵元素的反應。從化學的角度看，鋁元素電位低于鐵元素，因此，在腐蝕反應過程中，鋁元素會首先與腐蝕物質反應，形成Al2O3FeO，以此達到對設備裝置保護的作用。在實際中，滲鋁技術的應用不僅適用于加熱爐，還可以應用到其他高溫運行設備中，具有很好的防腐作用。

綜上所述，延遲焦化裝置加熱爐在日常運行中，會由于生產原料本身的復雜、劣質等因素，會出現腐蝕的情況，不僅降低了產品生產質量，同時也對延遲焦化裝置的安全運作帶來了很大影響，所以在實際中必須采取適宜的手段，對延遲焦化裝置加熱爐腐蝕問題進行處理，做好腐蝕防范工作，確保設備的安全穩定，保證生產活動的連續性。

參考文獻：

[1]周建剛.延遲焦化裝置加熱爐腐蝕分析及對策[J].化工設計通訊，2018（11）：39.

[2]楊躍進，王樂毅.延遲焦化裝置腐蝕分析及探討[J].中外能源，2018（1）：80-84.

[3]趙振新，陳泳健，丁書文.延遲焦化裝置的主要腐蝕類型及防護措施[J].石油化工腐蝕與防護，2020（1）：33-36.

[4]王平，楊富明.延遲焦化裝置硫腐蝕與防護[J].石油化工腐蝕與防護，2016（1）：44-47.

[5]王建新.延遲焦化裝置加熱爐的腐蝕及對策探討[J].中國化工貿易，2019（2）：156-157.

作者簡介：

任凱瑞（1989- ），男，漢族，浙江省寧波人，本科學歷，現于寧波中金石化有限公司擔任減壓、延遲焦化聯合裝置班長一職。研究方向：常減壓、延遲焦化裝置的日常生產管理以及應急處理。