常減壓裝置的腐蝕與防護(hù)分析

＊崔曉冬

（中海瀝青股份有限公司 山東 256600）

原油之所以對(duì)裝置具有一定的腐蝕性，主要是因?yàn)槠渲泻幸欢ǖ柠}、硫物質(zhì)。我國(guó)油田油品含有較高的硫，進(jìn)口原油往往高酸高硫，所以原油生產(chǎn)中，常減壓裝置時(shí)刻處于腐蝕環(huán)境中。另外石化工藝流程復(fù)雜，在高溫高壓環(huán)境中，腐蝕性介質(zhì)可能會(huì)發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，給設(shè)備帶來(lái)更加嚴(yán)重的腐蝕環(huán)境。實(shí)際化工生產(chǎn)中，常減壓裝置通常被作為第一加工裝置，原油劣質(zhì)化問(wèn)題會(huì)首先反映到這類(lèi)設(shè)備中，同時(shí)常減壓設(shè)備會(huì)對(duì)原油進(jìn)行脫鹽脫硫處理，其工作效率也決定了原油是否會(huì)對(duì)后續(xù)設(shè)備帶來(lái)腐蝕性影響。可以說(shuō)，加強(qiáng)對(duì)常減壓裝置腐蝕問(wèn)題的分析，對(duì)于保持整套設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行具有積極的意義。

1.常減壓裝置中常見(jiàn)的腐蝕介質(zhì)

（1）化工腐蝕介質(zhì)中，氯化物是非常常見(jiàn)的一種，原油經(jīng)過(guò)初步的脫水處理后，依然會(huì)有少量的水殘留下來(lái)，殘留水分一般含有由氯化物構(gòu)成的鹽類(lèi)成分，比如，氯化鈉、氯化鎂、氯化鈣等，這些鹽類(lèi)成分受熱后，會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)—水解反應(yīng)，產(chǎn)生氯化氫，氯化氫具有強(qiáng)腐蝕性。（2）硫化物也是一種常見(jiàn)的腐蝕性介質(zhì)，一般來(lái)說(shuō)，硫化物的腐蝕性的發(fā)揮往往受環(huán)境溫度因素的影響。原油中所含有的硫化物一般具有不穩(wěn)定性，如果環(huán)境溫度升高，這類(lèi)硫化物就會(huì)分解生成分子量相對(duì)較小的硫化物。原油生產(chǎn)中，元素硫與硫化氫之間可以相互轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)換過(guò)程中，硫化物分布在裝置的不同部位，比如具有強(qiáng)腐蝕性的硫化氫一般聚集在裝置低溫部位，而硫元素則聚集在裝置的高溫部位。（3）除了上述兩種腐蝕性物質(zhì)，有機(jī)酸、游離狀態(tài)的氧、二氧化碳、水也會(huì)對(duì)常減壓裝置造成腐蝕性影響。

2.常減壓裝置腐蝕類(lèi)型

(1)低溫露點(diǎn)腐蝕

引起這類(lèi)腐蝕的主要原因是原油中含有鹽類(lèi)成分，主要發(fā)生在常減壓蒸餾塔頂管部位以及初餾塔。原油生產(chǎn)加工中，原油中的鹽類(lèi)物質(zhì)發(fā)生水解反應(yīng)，生成氯化氫，比如：

在系統(tǒng)中，如果HCl以氣體形式存在，其具有的腐蝕性幾乎可以忽略，但是當(dāng)氯化性進(jìn)入到冷凝區(qū)后，遇到水，迅速溶于水形成稀鹽酸，經(jīng)測(cè)定，冷凝區(qū)域的稀鹽酸濃度處于1%-2%，對(duì)于設(shè)備來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)內(nèi)部就形成了強(qiáng)酸性腐蝕環(huán)境，繼而給系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重的腐蝕性影響。另外，因?yàn)橄到y(tǒng)中存在一定量的H2S，塔頂系統(tǒng)就會(huì)形成腐蝕循環(huán)，加劇原油生產(chǎn)過(guò)程中的腐蝕影響，這個(gè)過(guò)程中，主要發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有：

FeCl2易溶于水，隨著系統(tǒng)內(nèi)水的流動(dòng)，F(xiàn)eCl2被水沖掉，局部的FeS保護(hù)膜也會(huì)剝離，這就是塔頂經(jīng)常出現(xiàn)點(diǎn)蝕的主要原因。

(2)高溫腐蝕

①高溫硫腐蝕。原油生產(chǎn)中，系統(tǒng)內(nèi)部的高溫度往往會(huì)超過(guò)240℃，在高溫條件下，原油中的硫化物會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)，生成H2S和元素硫，這兩種物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)就非常活潑，容易產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，繼而生成腐蝕性物質(zhì)。此類(lèi)腐蝕經(jīng)常發(fā)生在常減壓裝置中的爐管及其他高溫管線部位。高溫硫腐蝕反應(yīng)的劇烈程度往往和原油中活性硫含量的多少呈正相關(guān)關(guān)系，即隨著活性硫含量的增加，腐蝕反應(yīng)的劇烈程度越大。活性硫化物的腐蝕過(guò)程中，主要發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有：

高溫硫腐蝕反應(yīng)的主要特點(diǎn)是，開(kāi)始腐蝕的形式，速度非常快，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，設(shè)備表面會(huì)形成保護(hù)膜，反應(yīng)會(huì)有所減慢，但是因?yàn)橄到y(tǒng)中含有一定量的環(huán)烷酸，其會(huì)破壞保護(hù)膜的同時(shí)，放出H2S，讓系統(tǒng)內(nèi)的腐蝕環(huán)境更加嚴(yán)重：2RC00H+FeS→Fe(COOH)2+H2S。總結(jié)來(lái)說(shuō)，影響高溫硫腐蝕的主要因素有四個(gè)：系統(tǒng)內(nèi)溫度、腐蝕介質(zhì)的流速、設(shè)備材質(zhì)以及系統(tǒng)內(nèi)含有的及環(huán)烷酸含量。

②高溫環(huán)烷酸腐蝕。環(huán)烷酸化學(xué)式為RC00H，該物質(zhì)相對(duì)分子量較大，沸點(diǎn)在177-343℃之間。在原油酸性物質(zhì)中，這類(lèi)物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以達(dá)到90%。如果原油總酸值超過(guò)0.5mgKOH/g時(shí)，就會(huì)引發(fā)管線腐蝕現(xiàn)象，所以在原油生產(chǎn)行業(yè)，人們通常將酸值超過(guò)0.5mgKOH/g的原油稱(chēng)為高酸原油。高溫環(huán)烷酸腐蝕主要發(fā)生在常減壓裝置的加熱爐爐管、塔的循環(huán)回流、葉輪和泵出口管線等位置。研究表明，如果環(huán)境溫度不足220℃，RC00H幾乎不會(huì)對(duì)設(shè)備管線帶來(lái)腐蝕影響，而如果環(huán)境溫度超過(guò)220℃，隨著溫度的升高，RC00H對(duì)設(shè)備管線帶來(lái)的腐蝕影響不斷增加，當(dāng)溫度達(dá)到270～280℃，腐蝕程度達(dá)到最高，當(dāng)溫度超過(guò)280℃后，隨著溫度的升高，RC00H對(duì)管線造成的腐蝕影響的速度逐漸減緩，當(dāng)溫度到達(dá)350℃時(shí)，腐蝕程度達(dá)到最高，溫度超過(guò)400℃，RC00H對(duì)管線腐蝕影響消失。在高溫環(huán)境中，RC00H不僅和鐵發(fā)生直接的腐蝕反應(yīng)，還會(huì)和腐蝕反應(yīng)的產(chǎn)物繼續(xù)反應(yīng)，比如和硫化亞鐵反應(yīng)，生成環(huán)烷酸鐵，該物質(zhì)溶于油，這個(gè)過(guò)程中主要涉及到的化學(xué)反應(yīng)有：

RC00H和腐蝕反應(yīng)的產(chǎn)物繼續(xù)反應(yīng)，在破壞保護(hù)膜的同時(shí)，會(huì)析出硫化氫，硫化氫溶于水加劇環(huán)境的腐蝕性，給金屬表面帶來(lái)更加嚴(yán)重的影響。總結(jié)來(lái)說(shuō)，影響RC00H腐蝕性的主要因素有四個(gè)：原油溫度、原油物質(zhì)的流速、硫化物的質(zhì)量濃度以及原油的酸值。

(3)SO2、SO3-H2O腐蝕

SO2、SO3-H2O腐蝕的表現(xiàn)為發(fā)生腐蝕反應(yīng)后的產(chǎn)物堵塞油管，腐蝕產(chǎn)物在油管中集中的存在于某個(gè)部位，造成這個(gè)部位腐蝕穿孔，這類(lèi)反應(yīng)經(jīng)常發(fā)生于加熱爐的空氣預(yù)熱器等位置，腐蝕過(guò)程中涉及到的主要反應(yīng)為：

常減壓蒸餾裝置加熱爐中的原油沒(méi)有經(jīng)過(guò)脫硫處理，原油中硫化物的含量處于2%-3%之間，經(jīng)過(guò)燃燒，生成SO2。另外，燃料室存有一定數(shù)量的氧，硫化物中的SO2和氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，生成SO3，如果SO3以氣體形式存在，其不會(huì)對(duì)金屬造成腐蝕性反應(yīng)，而和水蒸氣反應(yīng)生成硫酸蒸汽，聚集在加熱爐尾部，發(fā)生低溫硫酸腐蝕。在這個(gè)過(guò)程中，聚集在加熱爐尾部的硫酸會(huì)粘附灰塵，使得煙氣管道發(fā)生堵塞。

3.常減壓裝置腐蝕防護(hù)措施

（1）加強(qiáng)工藝防腐蝕措施。加強(qiáng)工藝防腐蝕是常減壓裝置應(yīng)用過(guò)程中經(jīng)常采用的一種防腐技術(shù)和工藝。比如，合理的應(yīng)用低溫工藝防腐助劑，該物質(zhì)作為一種中和緩蝕劑，可以有效緩解原油生產(chǎn)過(guò)程中腐蝕性物質(zhì)給設(shè)備帶來(lái)的腐蝕性影響。設(shè)備運(yùn)行中，均勻的通過(guò)常頂油氣餾出以及減頂油氣餾出的位置注入，并利用pH值檢測(cè)儀對(duì)常減壓裝置頂端位置的酸堿度進(jìn)行檢測(cè)和管理，控制塔頂切水pH值處于7～9之間，只有在這樣的微堿性環(huán)境下，低溫緩蝕劑才能很好的中和腐蝕性物質(zhì)。針對(duì)高溫位的腐蝕，注入高溫緩蝕劑注，并且做好Fe、Ni、Ca等金屬離子分析檢測(cè)，以動(dòng)態(tài)的方式掌握設(shè)備的腐蝕狀況。

（2）做好設(shè)備的選材工作。防腐蝕措施中，加強(qiáng)材料控制選擇是關(guān)鍵，嚴(yán)格把關(guān)設(shè)備制作原材料，檢查原材料的主要化學(xué)成分，質(zhì)量、力學(xué)性能等資料證明。比如可以選擇不銹鋼材料制作常減壓裝置設(shè)備，降低設(shè)備腐蝕程度。針對(duì)不同部位腐蝕情況，有針對(duì)性的選擇防腐材料進(jìn)而達(dá)到更好的防腐目的，比如，針對(duì)常減壓裝置的管線位置，既有可能出現(xiàn)環(huán)烷酸腐蝕的問(wèn)題，也可能會(huì)發(fā)生硫腐蝕現(xiàn)象，在制定這類(lèi)部位的防腐蝕措施的時(shí)候，應(yīng)該按照防腐蝕要求較高的腐蝕問(wèn)題去制定，因?yàn)榭弓h(huán)烷酸腐蝕材料比抗硫腐蝕材料抗腐蝕性能更好，所以應(yīng)按抗環(huán)烷酸腐蝕的標(biāo)準(zhǔn)去選擇設(shè)備材料，確保可以達(dá)到最佳的防腐目的。另外，在化工生產(chǎn)過(guò)程中，及時(shí)做好材質(zhì)升級(jí)也是非常有效的防腐保護(hù)措施，材質(zhì)升級(jí)不僅可以增強(qiáng)裝置的韌性和強(qiáng)度，還能有效保證整個(gè)裝置長(zhǎng)期穩(wěn)定、安全的運(yùn)行。

（3）安裝防腐在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。加強(qiáng)防腐系統(tǒng)管理，在重點(diǎn)位置安裝防腐在線監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)裝飾的腐蝕情況以及重點(diǎn)部位的pH值進(jìn)行實(shí)時(shí)性的在線檢測(cè)，并且將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為后續(xù)防腐工作的參考和依據(jù)。防腐在線檢測(cè)系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成：檢測(cè)探針、采送器以及監(jiān)控機(jī)，比如可以將其設(shè)置在常頂空冷器入口處管道，可以實(shí)時(shí)性的得到管道位置的腐蝕速度和腐蝕程度，通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的處理和分析，就可以判斷設(shè)備以及管道的實(shí)際腐蝕狀況，正確的評(píng)估局部和整體的剩余使用壽命，根據(jù)評(píng)估結(jié)果，合理安排維檢計(jì)劃，達(dá)到預(yù)警和消除隱患的目的。

4.結(jié)語(yǔ)

總而言之，原油生產(chǎn)過(guò)程中，常減壓裝置經(jīng)常面臨腐蝕性隱患，腐蝕性問(wèn)題一旦發(fā)生，不僅會(huì)降低生產(chǎn)效率，還可能帶來(lái)一定的危險(xiǎn)事故，為此，加強(qiáng)常減壓裝置腐蝕和防護(hù)分析具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。通過(guò)本文分析，總結(jié)來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)以下幾個(gè)方面做好常減壓裝置的防護(hù)：

（1）嚴(yán)格控制原油質(zhì)量，做好原油中硫化物的監(jiān)測(cè)，避免劣質(zhì)油引入。（2）充分發(fā)揮原油預(yù)脫鹽技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。（3）做好重點(diǎn)部位和關(guān)鍵的實(shí)時(shí)性監(jiān)測(cè)和分析，摸清腐蝕規(guī)律和速度。（4）針對(duì)不同的腐蝕問(wèn)題，采取更具針對(duì)性的防腐管理措施，提高防腐質(zhì)量。