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常減壓蒸餾裝置的腐蝕與防護

2017-04-25 11:07:22 作者：殷德清李茂盛張兆寬張百軍來源：本網整理分享至：

近年來 ,隨著汽車行業的飛速發展，石油產品的社會需求急速增加，國內各大煉廠原油加工量迅猛增長，國內原油資源短缺，進口原油量不斷增加 ,特別是在大量進口中東原油的形勢下 , 許多煉油廠都面臨要加工高硫原油的問題。自 2002年開始 ,濟南分公司開始摻煉外油，外油的品種繁多性質多變 ,造成常減壓蒸餾裝置的原料硫含量大幅提高且波動范圍較大，給裝置的設備防腐帶來較大困難。為提高產品質量，調整產品結構，2006年 8月對進廠原油實施了分輸分煉 ,效果比較理想 ,對含硫原油蒸餾過程中的硫腐蝕有了比較清楚的認識，加工過程中采取了有效的硫腐蝕工藝防護措施，為以后加工含硫原油提供了一定的技術儲備。

1　硫腐蝕特點及腐蝕機理

原油中的硫分為活性硫和非活性硫。元素硫、硫化氫和低分子硫醇都能與金屬直接作用而引起設備腐蝕 ,因此它們統稱為活性硫。其他不能與金屬直接作用的含硫化合物統稱為非活性硫。但非活性硫在高溫、高壓和催化劑作用下 ,可部分分解為活性硫。有些含硫化合物在 120 ℃就開始分解。原油中的含硫化合物與氧化物、氯化物、氮化物、氰化物、環烷酸和氫氣等其他腐蝕性介質相互作用，可以形成多種含硫腐蝕環境。

1.1　硫的腐蝕特點

硫腐蝕貫穿于煉油全過程。原油中的總硫含量與腐蝕性之間并無精確的對應關系 ,主要取決于含硫化合物的種類、含量和穩定性。參與腐蝕反應的有效硫化物含量如硫化氫、單質硫、硫醇等活性硫化物 , 其含量越高則對設備腐蝕就越強。如果原油中的非活性硫易轉化為活性硫，即使含量很低，也將對設備造成嚴重的腐蝕 ,因此 ,硫腐蝕涉及裝置多，腐蝕環境也多種多樣 ,含硫化合物的轉化關系相當復雜 ,給硫腐蝕的研究、防腐蝕措施的制定等帶來很多困難。

1.2　硫腐蝕機理

在常減壓蒸餾過程中 , 如果以原油被加熱的溫度為基準，可把蒸餾分為 3個階段：220 ～ 240℃原油進初餾塔；355 ～ 365 ℃拔頭原油進常壓塔 ;390 ～ 400 ℃常壓重油進減壓塔。在初餾塔、常壓塔塔頂主要是原油中的 H 2 S和 H 2 O, 在 HCl存在的情況下，產生 H 2 S— H 2 O— HCl型腐蝕。常壓塔塔底重油經減壓爐進一步加熱至 400 ℃左右 ,隨著常壓重油溫度的升高和停留時間的增長，活性硫化物數量增加 ,設備腐蝕加劇。因此，在低溫部位主要是 H 2 S—H 2 O— HCl型腐蝕，在高溫部位主要是活性硫產生的腐蝕。

另外，原油中存在著無機鹽（MgCl2 、CaCl 2 ）和有機氯化物。無論是無機鹽還是有機氯化物，對設備的腐蝕主要來自它們的分解產物 HCl。有H 2 O存在的條件下， HCl與鐵反應生成能溶解于水的 FeCl2 。加工含硫原油時，常壓塔塔頂低溫部位屬濕 H 2 S腐蝕環境 , HCl的存在使 FeS不斷減少 ,可溶于水的 FeCl2 不斷生成 ,裝置循環腐蝕加劇。

2　設備腐蝕情況

典型的高溫含硫化合物腐蝕環境存在于常壓塔、減壓塔下部和塔底管道、渣油換熱器等部位。高溫硫腐蝕速率主要取決于活性硫含量的多少，溫度越高，不僅促使活性硫化物與金屬的反應 ,而且又促進非活性硫化物分解出元素硫 ,元素硫比H 2 S的腐蝕性更強。硫與鐵反應生成 FeS, FeS附著在金屬表面形成防護膜，起到阻止腐蝕發生的作用，但是，由于物流的沖刷，防護膜會脫落。物流的流速越高，防護膜就越容易脫落 ,脫落后便會開始新的腐蝕。

2.1　重點管線的腐蝕腐蝕

比較嚴重的管線主要是常減壓三塔塔頂系統工藝管線，常底、減五和減底渣油線，減二中、減三和減四線等工藝管線。典型管線的腐蝕情況及腐蝕類型列于表 1。

2.2　典型換熱設備的腐蝕

換熱設備是遭受腐蝕較為嚴重的設備，換熱器因腐蝕而泄露的事故時有發生。表 2列出了2007年常減壓裝置換熱設備的腐蝕情況。

2.3　典型塔類設備的腐蝕

塔類設備是常減壓裝置中的主要設備，在每次的設備大檢修期間，都對此類設備進行詳細的腐蝕情況調查，從歷年的腐蝕調查的情況看，常壓塔和減壓塔的腐蝕較為嚴重。

2.3.1　常壓塔的腐蝕情況（見表 3）

常壓塔為浮閥塔，腐蝕的部位主要集中在塔頂、進料段和塔底。塔頂的碳鋼設備腐蝕形態以坑蝕和垢下腐蝕為主 ,奧氏體不銹鋼以應力腐蝕開裂為主；進料段的腐蝕形態以沖刷腐蝕為主 ,設備均勻減薄并伴有沖刷的溝槽；塔底材質的腐蝕形態為均勻腐蝕 ,設備均勻減薄。

2.3.2　減壓塔的腐蝕情況

2007年裝置檢修減壓塔腐蝕情況見表 4。

從減壓塔的腐蝕檢查情況看 ,塔的整體腐蝕并不嚴重。減三、四線填料段的填料塌陷是因腐蝕所至 ,也與填料本身厚度（僅有 0.2 mm）不夠有很大的關系 ,其它較厚的填料如矩鞍環、規整填料則基本完好。減三線屬 H 2 S—環烷酸腐蝕環境。

3　設備腐蝕原因分析

常減壓裝置各餾分中，餾分越重 , 硫含量越高 ,重餾分中的硫大部分都是以硫醚類和噻吩類硫的形態存在。初餾塔塔頂、常壓塔塔頂、減壓塔塔頂是典型的濕硫化氫腐蝕環境，常壓塔、減壓塔的下部和塔底管道以及常壓渣油和減壓渣油換熱器等，應屬典型的高溫硫腐蝕。在高溫環境下的硫腐蝕 ,主要是活性硫化物、硫化氫分解出的氫氣和元素硫造成的 ,元素硫比硫化氫的腐蝕性更強，致使高溫腐蝕加劇 ,伴隨環烷酸等其他形式的腐蝕 ,是減壓塔下部和減壓塔填料腐蝕的主要原因。

4　防腐措施