焦化装置工艺设备腐蚀成因和对策

臧杰

安徽实华工程技术股份有限公司 安徽合肥 230601

1 焦化装置设备腐蚀成因分析

1.1 高温硫化物腐蚀

高温硫化物腐蚀一般是指发生在240℃以上的环境下，活性硫化物与生产系统中的铁发生反应生成硫化亚铁，这种腐蚀形式较为均匀。

1.2 环烷酸腐蚀

在原油蒸馏过程中，不同相对分子质量的环烷酸随着和它沸点相近的馏分油汽化而汽化、冷凝而冷凝，并溶于该馏分中，从而使得该馏分对设备及管道有着腐蚀作用。研究表明，环烷酸腐蚀性能与分子量有关，低分子环烷酸腐蚀性很强。

环烷酸主要存在于较重的馏分油中，其酸量与原油中的酸值有着直接的关系，原油酸值越高，其环烷酸酸量越高，越容易产生腐蚀。研究表明，工艺介质温度在270-280℃、350-400℃之间对环烷酸腐蚀越有利。在环烷酸腐蚀过程中不需要水参与反应，可直接与裸露的金属表面或FeS表面膜发生腐蚀反应生成环烷酸铁[1]。

1.3 氯化物腐蚀

原油中的盐主要有氯化钠、氯化镁、氯化钙组成，在蒸馏过程中原油中的盐类受热水解，生产强腐蚀物质氯化氢，氯化氢在无水环境下不与金属发生腐蚀反应，但在有水环境下可与金属产生严重的均匀腐蚀、点腐蚀和应力腐蚀。

盐对金属的极强腐蚀性还来自于氯离子对金属钝化膜有特别的局部破坏作用，这是由于氯离子半径小，极易穿透钝化膜，或者是因为氯离子易在金属的表面吸附而影响了氧的吸附，从而使得钝化膜难以形成。这种作用在氧化性环境中是非常显著的，很多钝态金属由于氯离子而产生局部腐蚀，在与溶解氧共存时结果也相同，能使不锈钢产生点腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀。

2 焦化装置工艺设备腐蚀的对策

2.1 高温硫

高温S-H2S-RSH-RCOOH型腐蚀是焦化装置工艺设备是最为常见的腐蚀问题，其根本原因是处理含有硫化物的原料时，高温导致原油内硫发生反应，从而生成硫化氢并进一步设备金属表面发生一系列的化学反应，对焦化装置工艺设备造成严重腐蚀。此类腐蚀主要发生在加热炉炉管、分馏塔的集油箱及底部、分馏塔的高温重油抽出线、输送泵以及连接上述设备的高温重油管线等部位，表现为高温硫和环烷酸的协同腐蚀，以非均匀全面减薄和尖锐孔洞及锐边腐蚀沟槽的形貌出现。此外，燃烧高硫原料的辐射炉管，其外壁将遭受高温氧化和高温硫化的联合反应，从而加重腐蚀程度[2]。

2.2 氢腐蚀的防护措施

由于氢腐蚀所发生的条件是杂质含量较高的低强度钢材料的缘故，对其腐蚀过程的防护措施则主要是从炼油设备材料的选择上，在进行炼油设备引进的过程当中需要重点关注设备原材料的金属性能以及材料当中的杂质含量问题，在具体的炼油设备选择的过程当中需要根据实际的使用情况来尽可能的选择材料缝隙较少的镇静钢，避免由于选择了缝隙较多的沸腾钢而造成氢腐蚀现象，此外还可以适当选择抗氢渗透能力较强的奥氏体不锈钢。在合理选择设备原材料构成的情况下还可以在炼油设备当中加入适量的缓蚀剂或者将炼油设备内部的衬里进行更换来防止氢腐蚀现象的发生，例如将衬里替换成塑料、镍、瓷砖等不容易受到腐蚀的材料。

2.3 环烷酸腐蚀的防护措施

由于环烷酸自身特性以及其对炼油设备冲刷腐蚀的情况，需要对炼油设备相关的管线进行必要的防护，具体的防护措施为首先比较重要的就是对炼油设备材料的选择工作上，为了达到最佳防护环烷酸腐蚀的效果，需要尽可能的选择耐环烷酸腐蚀的材料，使得炼油设备从材料角度就能够起到一定的防护效果，其次是需要相关的设计工作人员在炼油设备相关管道进行设计安装之前需要对管道内部的液体流动速度进行充分的分析计算，由于在液体流动速度较低的情况下环烷酸对炼油设备造成的腐蚀会显著降低，所以需要通过对液体流动速度的适当控制来降低环烷酸对炼油设备造成的腐蚀，最后在炼油过程当中尽量避免高硫化物和高环氧酸的原油进行同时加工的情况。

2.4 焦炭塔安全阀集合管腐蚀及防护措施

焦炭塔安全阀集合管部位是腐蚀泄露问题的高发区，此处的泄露问题主要分为两类：

一是安全阀出口管线与其他管线焊接处，泄漏特征多为环焊缝裂纹、泄漏，主要原因为焦炭塔在日常生焦、冷焦的操作切换中，热胀冷缩，导致连接部位焊缝处应力集中，产生疲劳，导致裂纹的产生而发生泄露。

二是安全阀入口集合管处，日常生产中，该部位管线内部介质不流通，生焦期间高温油气及蒸汽在此处集聚、冷凝，形成H2SHCl-H2O腐蚀，最终造成设备的腐蚀泄露。本装置曾发生C塔安全阀入口三通焊缝处腐蚀减薄泄漏，消漏过程中，对泄漏点进行打磨时发现，管线减薄严重，部分位置大约仅剩2-3mm，原来壁厚为19mm。对该减薄点及其他三塔类似部位进行测厚，发现焦炭塔顶安全阀入口三通及封头处存在严重减薄现象。同时，对泄漏焊缝周围进行硬度检测，按照材质1Cr5M的硬度标准，热处理后的硬度范围应为170-180HB左右，现场实测硬度为160-170HB，由此看出泄漏不是因为应力集中导致的。

3 结语

总而言之，焦化装置工艺设备一旦发生腐蚀情况不仅会对焦化产业的日常运营造成严重影响，降低焦化产物的产量，而且会对相关工作人员的人身安全造成严重危害，并且使得焦化产业经济效益蒙受较大损失。此外还需关系到与之有关联的一系列行业的发展，而且极有可能对我国经济的发展产生影响。基于此种形势下，焦化装置工艺设备腐蚀问题的解决迫在眉睫，必须结合焦化行业的实际情况，选取最为适宜的防腐措施，最大限度降低工艺设备被腐蚀的情况，以保证我国焦化行业的持续发展，从而使得我国国民经济稳步增长[3]。