延遲焦化裝置的腐蝕與防護

劉維建

（遼河石油勘探局有限公司石油化工分公司，遼寧 盤錦 124022）

0 引言

延遲焦化屬于二次加工技術，加工生產期間主要以重質油為原材料，以高溫為反應環境，經過熱裂化、縮合等一系列化學反應獲得汽油、柴油等生成物。由于原料中含有硫元素等腐蝕性元素，在反應生產過程中容易對設備產生腐蝕影響，腐蝕問題嚴重時會危及設備穩定運行。本文所研究的延遲焦化裝置所使用的反應原材料—重質油含硫量相當高，要比普通原油高出60%左右。再加上運行環境長時間處于高溫狀態，利于促成腐蝕反應發生。針對于此，必須加強對延遲焦化裝置腐蝕問題的深入研究分析，通過科學分析腐蝕成因、具體位置等提出針對性的防護策略，才能確保延遲焦化裝置的安全運行。

1 延遲焦化裝置的腐蝕原因

1.1 高溫S-H2S-RSH型腐蝕

這一腐蝕類型屬于高溫硫腐蝕，從根本上來看，主要可以理解為活性硫腐蝕反應。究其原因，主要是因為反應環境溫度處于高溫狀態，即使反應物質屬于非活性硫，也會在高溫狀態下轉變成為活性硫，加劇設備裝置腐蝕嚴重程度。生產過程中，溫度條件處于240～480℃之間很容易發生上述腐蝕反應。像焦炭塔頂油氣線、加熱爐爐管等重要位置極易發生腐蝕反應，需要高度重視。

腐蝕發生流程如下：反應環境溫度達到240℃時，腐蝕反應逐漸發生。從反應原理上來看，反應溫度低于240～340℃之間，原油中的有機硫會在高溫條件下轉變為硫元素與硫化氫。這兩種物質都會與鐵元素發生化學反應；當溫度介于350～400℃之間時，硫化氫會在更高溫的條件下發生分解反應，生成元素硫。

分解得到的元素硫與硫化氫相比，有著更為活躍的性質，而且，當達到350～400℃的溫度時，材料中的硫醇也會與鐵元素發生反應，造成腐蝕[1]。

整個反應過程會受到溫度變化而發生相應變化，當反應溫度不超過430℃時，腐蝕反應會隨著溫度的升高而愈加強烈，直到430℃時達到腐蝕速率最高點。而超過430℃之后，硫化氫基本分解完成，此時腐蝕速率會隨著溫度的升高而逐漸下降。反應過程中得到的FeS會停留在裝置表層，起到一定的保護作用，能夠在一定程度上降低腐蝕速率。值得注意的是，如果FeS處于湍流處或者高流速位置，那么其表面所形成的保護膜將會失去原有效應，被沖洗掉，繼續發生腐蝕反應。

1.2 高溫S-H2S-RSH-RCOOH型腐蝕

這種腐蝕反應可以理解為高溫硫腐蝕形態下所形成的一種具有特殊性的反應形式。與其他腐蝕反應不同，這類腐蝕問題通常出現在進料預熱換熱器的管道以及設備等重要位置，主要表現為非均勻減薄或者存在流線型溝槽問題。結合大量經驗來看，當環境溫度超過220℃且滿足酸值超過0.5mgKOH/g的條件時，其內部就會出現環烷酸腐蝕反應。從反應物質上來看，環烷酸與鐵會發生強烈的化學反應，經過一系列反應之后生成油溶性環烷酸亞鐵。同時，環烷酸還會與金屬表層的硫化亞鐵物質發生強烈的化學反應，經過反應之后生成具有油溶性特征的環烷酸鐵與硫化氫，在二者的加持下會嚴重加劇金屬材料腐蝕程度。此外，反應溫度超過400℃時，環烷酸會被完全汽化[2]。

1.3 低溫H2S-HCI-NH3-H2O型腐蝕

與其他腐蝕反應相比，這類腐蝕反應屬于低溫環境下發生的腐蝕反應類型，一般多出現在120℃以下的反應環境中。像分餾塔頂的塔盤以及塔壁等位置都容易發生此類腐蝕反應，表現為非均勻性腐蝕或者點蝕特點。溫度升高的情況下，此類腐蝕反應速率會明顯減弱。從反應成因上來看，主要是因為材料中存在氮化物及硫化物等反應物質，再加上反應后的原油中仍舊存在氯離子或者氯化物。上述物質很容易與金屬材料發生強烈的腐蝕反應，一旦接觸，裝置在形態上將會出現均勻減薄的情況。雖然材料中存在的NH3可以減緩腐蝕速率，但其所生成的NH4CI結晶會引發垢下腐蝕問題。

1.4 輻射段爐管的高溫氧化、硫化腐蝕

加熱爐燃料氣中通常存在大量硫物質，因此輻射段爐管極易出現高溫氧化、硫化腐蝕等化學反應現象。此外，硫物質過多也會加劇爐管腐蝕嚴重程度。

2 防護策略

通過上述分析，可以發現在延遲焦化裝置中，包含的腐蝕類型有很多種，針對不同的工作環境、工作條件制定相應的防護策略，以減輕或控制腐蝕的發展，確保設備的安全運行。

2.1 工藝方面

關于延遲焦化裝置防腐蝕工藝的探討分析主要可以從分餾塔頂、頂回流系統以及焦化爐裝置等重要位置做好防腐工作。首先，工作人員需要確認塔頂水露點溫度是否符合規定要求，防止液態水問題；其次，高硫渣油生產期間應該關注防腐蝕問題，如借助自動化設備以相對均勻緩慢的速度將緩蝕劑及水向分餾塔頂管線注去；最后，為盡可能的避免硫腐蝕，應有效控制燃料氣中硫的含量，一般來說硫含量應控制在100mg/cm3以下。實際上，減少燃料氣中的硫含量不僅能夠減輕裝置的腐蝕，還能減少SO2的排放，起到很好的環境保護效果。

2.2 材料方面

在材料方面，主要是對當前的裝置進行材料上的升級改造，對焦化設備來說，由于其長時間處于高溫狀態，建議優先選擇不銹鋼、合金鋼等材料配置使用；對處在低溫環境下的設備及裝置優先選擇抗氫致開裂碳鋼等新型材料[3]。此外，工作介質為循環水的換熱管束禁止使用滲鋁層防腐策略，原因是反應生成的物質會存留于管內，影響換熱器功能發揮。可以選擇涂層與犧牲陽極結合法達到防腐目的。

2.3 其他方面

重視焦化設備日常腐蝕檢測也是防范腐蝕風險問題的重要手段。負責人員可以按照停工檢測為主、日常檢測為輔的規章制度強化檢測力度。檢測期間，應該對各項檢測數據結果進行精準記錄，并構建相關檔案，方便人員分析各管線裝置的腐蝕嚴重程度。其中，對于高溫管線關鍵位置可以采取半年檢測一次的頻率排查腐蝕故障。當然，防腐工作的順利開展離不開高效的管理，負責人員還需要對設備裝置風險評估與檢測工作予以高度關注。可以結合設備腐蝕問題發生規律及特點，繪制腐蝕過程圖，識別風險點位置并做好風險等級排序工作，強化防腐蝕效果。

3 結語

綜上所述，延遲焦化裝置腐蝕問題會造成較為嚴重的安全隱患，在很大程度上影響到設備的穩定運行。因此，要對延遲焦化裝置的腐蝕問題予以高度重視，對其腐蝕原因、腐蝕位置進行詳細的分析，并提出針對性的防護策略，以確保延遲焦化裝置的安全穩定運行。而焦化裝置的防腐蝕是一項系統性工程，要做到具體問題具體分析，以取得良好的防腐效果。為減輕設備腐蝕，避免各類重大安全事故的發生，負責人員必須重視延遲焦化裝置防腐工作，結合相關經驗并吸取教訓，總結裝置腐蝕發生規律及腐蝕特點，提前做好應對措施并加強日常維護保養，杜絕腐蝕問題頻繁出現。此外，負責人員可以引進應用新型防腐設備，進一步增強裝置設備的防腐能力。