炼油设备腐蚀的防治措施

夏加云

中石油云南石化有限公司 云南安宁 650300

炼油设备是石油化工领域的重要生产设备，其运行质量与石油生产的品质、效益密切相关。然而从目前来看，炼油设备在实际生产过程中的运行效果并不理想，且以腐蚀现象频频发生最具代表性。设备受蚀后，不仅会形成大量的维修保养成本与使用寿命损耗，还很有可能引发灾难性的生产事故，造成难以挽回的恶劣后果。所以，必须要对炼油设备的腐蚀问题提起重视，并积极探索行之有效的预防与处理思路。

1 炼油设备腐蚀防治的重要性

炼油设备具有造价高昂、生产制造周期长、结构复杂等的特点，一旦发生设备腐蚀的现象，不仅会导致设备的使用寿命有所缩减，还会引发腐蚀面修复、故障维修、生产停滞等一系列的问题。据测算，若能依托新工具、新技术、新理念，实现设备腐蚀问题的科学应对，我国石油行业每年能够减少的腐蚀损失可达到3000 亿元以上。因此，有效地防治设备腐蚀，有助于避免多种额外成本形成，从而保障生产的经济性与稳定性。

设备发生腐蚀后，其保护层与原材质必然会出现分解的情况，进而导致腐蚀残渣混入油品，对石油产品质量产生负面影响。所以，防治设备腐蚀也是把控炼油品质的关键点。

炼油设备在受到严重腐蚀后，其工作性能会大打折扣，加之高温、高压等工况影响，很可能会出现跑冒滴漏、有毒有害气体泄漏、火灾、爆炸等事故发生。因此从这一角度来看，做好炼油设备的腐蚀防治工作，也是保障石油化工生产安全的必要举措[1]。

2 炼油设备腐蚀现象的主要成因

无论是在原油开采过程中，还是在炼油加工中，原油中都会含有或生成多种腐蚀介质，如无机盐、硫化物、氢化物、氮化物、水分、高温蒸汽等。对此，若炼油设备的出厂质量不佳，或缺乏有效的保护涂层、工艺保护等作为支持，就极有可能出现受蚀的问题。同时，炼油生产工艺的特殊性，还决定了设备腐蚀具有一定的加剧特性。例如，在常温常压条件下，硫化物并不会明显地腐蚀炼油设备。但是，炼油生产势必会涉及高温、高压的工艺环节。一旦温度达到350℃以上，硫化物的分子活性便会持续增强，进而对设备产生不断加剧的腐蚀影响。再如，在石油加工的过程当中，氮化物会在化学反应下作用生成一定量的氰化物和氨。两者一旦进入蒸馏塔，将会进一步遇水生成富含阴离子、阳离子的电解质，进而导致炼油设备遭受电化学腐蚀。

炼油生产会产生大量的蒸汽，所以会导致空气湿度大幅增加。处在这样的环境当中，炼油设备的内外表面会形成水膜，且水膜会与空气中的酸性物质发生反应。在水与酸的共同作用下，设备很容易发生腐蚀的情况。再后，原油、水等液态物质在炼油生产中经常会处于高速流动状态。因此，也会对炼油设备产生持续、反复的冲击影响，进而导致冲刷腐蚀现象形成[2]。

从石油行业目前的发展现状来看，原油重质化（相对密度介于0.9～1.0g/ cm3之间）、高硫化（含硫量＞2%）、高酸化（酸值＞1mgKOH/ g）的倾向越来越明显。在此背景下，高腐蚀性原油必然给反应容器、塔器、储罐、输油管道等炼油设备带来更大的腐蚀风险。在此基础上，炼油设备的腐蚀还会表现出多样性特点。例如，石油腐蚀环境可分高温（温度在240～500℃之间）与低温（温度＜230℃）两类，前者以化学腐蚀为主，包括S-H2S-RSH、H2-H2S、S-H2S-RCOOH 等具体腐蚀类型，后者以电化学腐蚀为主，包括HCl-H2S-H2O、H2S-H2O、CO2-H2S-H2O 等具体腐蚀类型。再如，腐蚀形态包括电偶腐蚀、垢下腐蚀、缝隙腐蚀、点蚀、冲刷磨损腐蚀、晶间腐蚀等，不同形态的腐蚀对炼油设备的影响也有明显差异。

3 炼油设备腐蚀防治的可行措施

3.1 做好设备材质的防腐性能把控

在设计炼油系统、引进炼制设备的过程中，就应做好设备材质的选择与审核工作。一方面，要结合石油化工的具体生产环境、生产工艺，对炼油设备在投用后可能接触到的腐蚀来源、腐蚀隐患进行综合分析评估。在此基础上，科学确定炼油设备的防腐性能要求，并将其作为设备选材的重要依据。例如，与碳钢相比，镍合金、铬合金、钛合金等不锈钢材料具备更好的耐高温、抗腐蚀性能。所以，应尽量选择后几种材质的炼油设备，如0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、2Cr18Ni9Ti、13MnNiMo54 等。再如，面对加工的原油日趋重质化、高硫化、高酸化的原油生产现状，应有针对性地提高关键设备、易受蚀设备的材质性能。通常情况下，为了降低高硫高酸原油的腐蚀影响，可将20G+Cr13 马氏体不锈钢作为减压塔内衬的主要结构材料，将1Cr18Ni9Ti 奥氏体不锈钢或者更高等级的不锈钢材质及复合材料作为常压塔塔盘及冷凝器的主要结构材料。除此之外，应对氢腐蚀时，可将炼油设备的钢材由沸腾钢更换为镇静钢。与前者相比，镇静钢的分子间隙更小，对氢元素的防腐效果也更强。在此基础上，适当添加缓蚀剂能够进一步提高镇静钢的防腐性。

在确定设备材质后，还需要对相关供应方的资质条件进行全面审核，并做好相应设备材料的性能检验工作，以确保炼油设备的基础防腐质量达到要求。其次，为了解决炼油设备主体材质防腐性能较差的问题，或为了达到更佳的防腐效果，还可采取一定的改性手段，对设备材质性能进行强化处理。例如，可采取阴极保护或阳极保护的方式，对炼油设备的金属结构实施电化学处理。如此一来，设备便可转化为工作场景中腐蚀电池的阴极，进而实现电化学腐蚀风险的有效控制。最后，还可采用外部加护的方式，在炼油设备原有内层、外层材质的基础上增加防腐层，如防腐漆涂层、耐蚀金属覆盖层（内衬）等。现阶段，常用的防腐漆包括酚醛树脂、环氧树脂、有机硅等，用于防腐覆盖层的金属主要有钛合金、镍基合金等。在经过加护处理后，炼油设备不仅不会与各类腐蚀物质直接接触，还能更好地应对工作环境中的温度、湿度、应力等变化刺激，进而显著提升炼油设备的防腐能力[3]。

3.2 合理降低石油对设备的腐蚀性

在石油化工生产中，石油虽然在开采阶段经过了一定的预处理，但其内部仍然含有多种腐蚀介质，如无机盐、硫化物、氮化物、水分等。若能通过科学合理的处理办法，降低石油中腐蚀介质的含量，必然能减轻其对炼油设备的腐蚀影响。例如，可借助破乳剂、脱盐设施等预处理，对开采后的原油实施脱盐脱水处理。在工艺处理完成后，可有效实现原油与含盐废水的分离与排放。在此基础上，再将处理过的原油送入炼制环节进行加工，便能将盐腐蚀、水腐蚀的程度控制在较低水平，从而达到保护炼油设备的目的。

3.3 改良炼油生产工艺

在石油化工领域的生产实践中，炼油工艺与炼油系统均有着一定的复杂性，并会涉及到多种腐蚀风险，如酸性物质生成的风险、高温蒸汽形成的风险等。对此，需要在保证炼油品质的前提下，对炼油生产工艺进行优化改良。

例如，在原油的蒸馏环节中，原油中的氯离子会在高温作用下水解生成氯化氢气体。遇到水分时，氯化氢气体会进一步发生化学反应，形成盐酸。盐酸作为一种强酸性物质，会对炼油设备造成极大的腐蚀，进而降低设备运行的稳定性、耐久性与安全性。由此，便可在原油工艺流程的基础上增加干燥、集气等环节，在降低水分含量的同时，对生产废气进行充分收集。如此一来，盐酸的形成几率与形成量级都将大打折扣，炼油设备的腐蚀风险也能得到合理控制。

再如，在高温重油的炼油生产环节中，炼油设备的工艺处理对象主要为含环烷酸油品。此类油品对温度变化较为敏感，设备受腐蚀的程度也会随着温度升高而升高。通常情况下，当加工温度达到270℃左右时，含环烷酸油品便会发生很强的腐蚀变化。而进一步升温达到400℃左右后，设备的防腐涂层便会逐渐分解，继而导致炼油设备的受蚀现象持续加剧。对此，可在高温重油生产的工艺体系中加入缓蚀剂投放环节，并做好高精度的温度控制工作，以实现对油品腐蚀作用的有效缓和，从而将设备的受腐蚀程度控制在较小范围内[4]。

除此之外，通过MDEA 湿法脱硫、金属氧化物固定床脱硫、电脱盐、原油水洗等工艺手段，也能实现原油中硫、酸、盐等腐蚀性物质的有效脱除，脱除率通常能达到60%至90%左右甚至更高。

3.4 保证炼油生产的规范性与专业性

在炼油生产中，必须要建立标准化、规范化、专业化的生产加工机制，并严格落实炼油工艺的防腐蚀管理。

（1）对炼油进料的质量实施严格把控，保证实际进油性质（如含硫量、含盐量、酸值等）与设计要求相符。如遇特殊情况，需要将性质略有超限的原油投放到炼油生产中，则需要做好针对化的防腐处理与防腐监测工作，以保证炼油设备的性能稳定与质量安全。开展防腐监测时，常用工具包括电感探针、电阻探针、pH 值探针等，可实现炼油设备腐蚀率、腐蚀速率等方面信息的有效获取。在此基础上，原油炼制与污油回炼的工艺系统应尽量分开。若受到客观条件限制，必须将待回炼污油投放到常规生产设备中，则需要严控污油中水分、硫化物等各类腐蚀介质的含量，并实现污油的少量、匀速、稳定投放。

（2）针对具体的加工环节、生产设备制定具体生产规定，以提高防腐管理的精细性与实效性。例如，对于碳钢、9Cr1Mo、18Cr8Ni 等不同材质的金属炉管，应规定出不同的加温要求与温度控制上限。其中，碳钢的生产温度不应超过450℃，极限温度为540℃；9Cr1Mo 不锈钢的生产温度不应超过650℃，极限温度为705℃；18Cr8Ni 不锈钢的最高生产温度与极限温度均为815℃。只有保证实际生产温度符合要求，炉管的性能才可得以稳定保持，并避免出现严重的腐蚀问题。再如，在原油炼制的电脱盐环节中，强电场的强度应控制在每厘米0.5 千伏至1.0 千伏的区间内，弱电场的强度应控制在每厘米0.3 千伏至0.5 千伏的区间内，具体控制方式可以通过智能调节系统或电压换挡器实现。在严格遵守该生产规定的前提下，炼油设备受到电化学腐蚀的几率可显著降低。

（3）需要做好生产中、生产后的腐蚀指标检测工作。例如，可运用露点检测仪对含硫烟气的露点温度进行动态检测，并保证排烟管的管壁温度在露点温度之上，具体温度差以5℃为宜。通过这样的方式，能有效实现露点腐蚀的防治。

4 结论

综上所述，做好炼油设备的腐蚀防治极具重要性和必要性。在具体实践中，相关人员应从腐蚀物与被腐蚀物两个方面着手，在提高设备防腐性能的同时降低腐蚀介质的整体量级，并以此为前提，对设备进行动态生产监管、及时维护保养。研究发现，通过改良炼油设备的结构材料，降低石油内无机盐、硫化物等腐蚀物质的含量，降低炼油生产中酸性物质、高温蒸汽的生成规模，并建立精细化的设备腐蚀监测机制，能够全面地降低设备腐蚀风险，并将腐蚀影响控制在较小范围内。