焦化裝置低溫硫化氫系統(tǒng)腐蝕與防護(hù)

丁瑩 孫飛 安兆琦

摘要：隨著化工行業(yè)的飛速發(fā)展，在焦化裝置生產(chǎn)過程中高含硫、含酸的原料逐漸增加，導(dǎo)致原料劣質(zhì)化，會(huì)對(duì)二次焦化裝置設(shè)備造成嚴(yán)重腐蝕。為確保焦化裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行，降低企業(yè)的經(jīng)營(yíng)成本，對(duì)焦化裝置低溫硫化氫系統(tǒng)腐蝕問題進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的防護(hù)措施，才能有效提高焦化裝置的使用壽命，增強(qiáng)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：焦化裝置;硫化氫系統(tǒng);腐蝕

焦化裝置作為加工重油的主要裝置，特別對(duì)加工高硫高酸原油的減壓渣油有著非常重要的作用，焦化裝置可以生產(chǎn)出焦化汽油、焦化柴油、焦化蠟油、焦化干氣、液態(tài)烴以及石油焦等產(chǎn)品。由于焦化裝置的工作特點(diǎn)以及加工原料的劣質(zhì)化會(huì)導(dǎo)致焦化裝置發(fā)生低溫硫化氫腐蝕現(xiàn)象，該現(xiàn)象的出現(xiàn)會(huì)嚴(yán)重影響焦化裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行，減少其工作效率。

1腐蝕介質(zhì)與腐蝕部位

焦化裝置的原料主要是從常減壓裝置獲得的減壓渣油，在部分氫化的局部腐蝕中，HC1和H2S是最重要的腐蝕介質(zhì)，一方面，在原油蒸餾過程中，一部分由無機(jī)鹽水分解產(chǎn)生的HC1被帶入輕質(zhì)汽油， 添加的各種添加劑中有許多是有機(jī)氯化合物，這些有機(jī)氯化合物在常壓處理和真空處理過程中不容易去除，在氫化條件下的二次加工過程中形成了HC1。

濕H2S腐蝕破壞環(huán)境所需的條件之一是液相水的存在。在濕H2S環(huán)境中，材料腐蝕的主要類型是氫致裂紋和硫應(yīng)力腐蝕。

氫原子滲透到金屬材料的內(nèi)部，遇到裂紋，夾雜物，氣孔和其他空隙時(shí)，它們會(huì)聚集并結(jié)合形成氫分子，從而產(chǎn)生很高的內(nèi)部氫氣壓力。該壓力將導(dǎo)致原始的微觀缺陷擴(kuò)大，如果內(nèi)部材料缺陷向鋼表面?zhèn)鞑ィ瑒t會(huì)出現(xiàn)氫氣泡。在某些情況下，相鄰的氣泡深度略有不同，并且彼此連接形成裂紋，即氫致裂紋。

硫應(yīng)力腐蝕開裂是指在濕硫化氫環(huán)境中，在腐蝕性環(huán)境和拉伸應(yīng)力共同作用下的金屬開裂。通常裂紋的方向垂直于應(yīng)力的方向。硫應(yīng)力腐蝕開裂是氫引起的應(yīng)力開裂的一種形式，它是由硫化物腐蝕過程中金屬表面上產(chǎn)生的氫原子的吸附引起的。

焦化裝置所形成的低溫硫化氫腐蝕會(huì)對(duì)碳鋼形成均勻腐蝕和氫鼓泡，主要以低溫電化學(xué)腐蝕為主，主要形成與焦化分餾塔的油氣線的空冷器、換熱器以及管線腐蝕現(xiàn)象較為嚴(yán)重。另外吸收穩(wěn)定系統(tǒng)會(huì)存在低溫硫化氫腐蝕現(xiàn)象，其主要的發(fā)生部位為回流冷卻器、壓縮機(jī)出入口等部位。這些腐蝕可以通過更換材質(zhì)材料進(jìn)行預(yù)防，同時(shí)也可以使用經(jīng)濟(jì)實(shí)用的注堿性水來實(shí)現(xiàn)防腐。

2工藝防腐措施

2.1注水

由于焦化裝置的低溫腐蝕介質(zhì)，主要有硫化氫等水溶性腐蝕體系，通過注水能夠稀釋腐蝕介質(zhì)，在一定程度上能夠減緩腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，目前我國(guó)大部分化工企業(yè)的焦化裝置所引起的低溫腐蝕都是通過注水來解決的，但是由于加工原料劣質(zhì)性的不斷加劇，導(dǎo)致腐蝕介質(zhì)的含量過高。通過注水已經(jīng)無法徹底解決低溫硫化氫腐蝕，只能夠減緩腐蝕加劇程度。

2.2注氨

由于采用注水措施，只能夠有效減緩腐蝕現(xiàn)象，并不能徹底阻止腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，因此通過中和酸性腐蝕介質(zhì)，一方面能夠使腐蝕體系由酸性改變成中性或者是堿，另一部分，能夠改變腐蝕體系的組成部分，注入氨氣能夠使硫化氫轉(zhuǎn)變成硫化銨或者是氯化銨，這些物質(zhì)在水中都會(huì)失去腐蝕作用，因此注氨也是一種經(jīng)濟(jì)有效的防護(hù)措施，只是由于原料的變化加上污水分析時(shí)間過長(zhǎng)，因此無法判斷出注氨的真正效果。

2.3防腐涂層和緩蝕劑

對(duì)裝置設(shè)備易腐蝕部分進(jìn)行防腐涂料涂層保護(hù)，可以有效減緩裝置設(shè)備的腐蝕情況。例如，換熱器管束的腐蝕可以采用防腐管板以及在管束內(nèi)進(jìn)行防腐涂料的防護(hù)，可以有效減少腐蝕程度，因?yàn)檠h(huán)水對(duì)換熱管束所造成的腐蝕情況，裝置中不同部位應(yīng)選擇不同的防腐涂層進(jìn)行防護(hù)，可以有效減緩設(shè)備的防腐程度。

另外焦化裝置設(shè)備主要采用向油氣管中注入緩蝕劑來減緩分餾塔頂油氣管線的腐蝕問題，注入緩蝕劑的方法可以有效減緩管線腐蝕情況，同時(shí)可以向管線中注入酸性水進(jìn)行洗滌工作，能夠有效減緩含酸物質(zhì)對(duì)裝置內(nèi)部的影響。

2.4正確選擇設(shè)備材質(zhì)

由于腐蝕是由HC1，H2S引起的，因此對(duì)CL高度敏感的不銹鋼18-8不能用作E-103/3.4管包裝材料。根據(jù)數(shù)據(jù)，在不銹鋼中添加適量的Si和Mo可以提高應(yīng)力腐蝕的能力，特別是對(duì)于因抗蝕而引起的腐蝕。對(duì)于焦化裝置腐蝕，優(yōu)選低碳，穩(wěn)定的材料。對(duì)于氯化物，低碳和低氮的高應(yīng)力腐蝕，可以使用高鉻鐵。但是，高鉻鐵素體晶粒大，并且韌性和焊接性差。因此，適用于該部件的材料是硅樹脂，鋁，高鉻和不銹鋼低雙鎳材質(zhì)。雙相不銹鋼不僅具有奧氏體的優(yōu)點(diǎn)，降低了高鉻鐵素體的脆性，防止晶粒增大，提高了鐵素體的韌性和焊接性，而且還防止了奧氏體裂紋的擴(kuò)展和改善，提高奧氏體屈服極限的優(yōu)點(diǎn)，所以說選擇雙相不銹鋼可以很好的提高焦化裝置的防腐性能。

2.5強(qiáng)化腐蝕部位監(jiān)測(cè)

在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)過程中，隨著生產(chǎn)時(shí)間的不斷增加，裝置內(nèi)部的腐蝕情況會(huì)加重，因此在實(shí)際應(yīng)用過程中，需要對(duì)裝置設(shè)備腐蝕部位進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)，當(dāng)檢測(cè)出腐蝕情況后，應(yīng)當(dāng)定期對(duì)其進(jìn)行維護(hù)，對(duì)裝置設(shè)備部件進(jìn)行測(cè)厚檢測(cè)，一旦超出檢測(cè)范圍，就需要及時(shí)進(jìn)行維護(hù)或者更換部件，以防止安全事故的發(fā)生，制定相應(yīng)的應(yīng)急措施，可以將安全隱患控制在可控范圍之內(nèi)。只有不斷提高焦化裝置的防腐效果，才能夠有效延長(zhǎng)焦化裝置的使用壽命，減少焦化裝置低溫硫化氫腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，能夠有效增強(qiáng)焦化裝置的工作效率。

3結(jié)束語

綜上所述，焦化裝置在生產(chǎn)工作過程中會(huì)形成低溫硫化氫腐蝕現(xiàn)象，該腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生會(huì)直接影響到焦化裝置的工作效率，嚴(yán)重的情況下可能會(huì)出現(xiàn)報(bào)廢現(xiàn)象，然而低溫硫化氫腐蝕現(xiàn)象可以利用相應(yīng)的措施進(jìn)行解決，一般情況下，可以根據(jù)加工原料的情況選擇合適的防腐手段，能夠有效提高家化裝置的使用壽命，增強(qiáng)焦化裝置的工作效率。

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