秦景民，楊金生，林 波，周海峰，孫向文

(正和集團股份有限公司，山東 東營 257342)

隨著工業(yè)化發(fā)展步伐的加快，腐蝕成為了工程技術(shù)領(lǐng)域的焦點，特別是煉油行業(yè)受腐蝕影響較大，制約企業(yè)經(jīng)濟發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計數(shù)字分析：因腐蝕造成的經(jīng)濟損失全球各國約占生產(chǎn)總值的4%左右(其中美國約占3.1%，中國約占5%)。

據(jù)報道，目前煉油行業(yè)出現(xiàn)的大量事故中，腐蝕及泄露因素占70%～90%。腐蝕不僅影響裝置運行效率，還可能造成重大事故，甚至危害生命和環(huán)境。因此，防腐蝕工作是關(guān)系到煉油裝置使用壽命、保證正常生產(chǎn)、減少污染、改善操作環(huán)境的重要工作，是一項重大課題。對于絕大多數(shù)煉廠來說，常減壓蒸餾裝置是必不可少的加工裝置，也是受腐蝕影響的第一道關(guān)口，科學(xué)的腐蝕分析及合理的防腐蝕對策，有助于企業(yè)實現(xiàn)裝置長周期安全運行。

1 常減壓蒸餾裝置主要腐蝕類型

1.1 原油的主要成分

原油的主要成分是各種烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴，它們并不腐蝕金屬設(shè)備。但是原油中的雜質(zhì)，如無機鹽、硫化物、有機酸等，在加工過程中轉(zhuǎn)換為腐蝕性介質(zhì)，對裝置和設(shè)備造成腐蝕威脅[1]。

1.2 腐蝕介質(zhì)分類

據(jù)《煉油廠設(shè)備》分析，石油加工過程中的腐蝕性介質(zhì)主要分為原油中的腐蝕性介質(zhì)和石油加工過程中引入的介質(zhì)兩類,見表1。

表1 腐蝕介質(zhì)分類表

1.3 煉油廠常見腐蝕類型

煉油廠常見的腐蝕類型有三種：硫腐蝕、環(huán)烷酸腐蝕和與氫有關(guān)的腐蝕[2]，見表2 。 常減壓蒸餾裝置在高酸原料油加工過程中存在嚴(yán)重的高溫環(huán)烷酸腐蝕，同時，由于電脫鹽的難度增加以及氮含量較高，也存在較嚴(yán)重的低溫部位腐蝕。常見的腐蝕包括低溫濕硫化氫腐蝕、高溫硫化物腐蝕、環(huán)烷酸腐蝕、氯化物腐蝕、應(yīng)力腐蝕破裂和其他腐蝕六種類型[3]，見表3。

表2 煉油廠常見腐蝕類型

表3 常減壓裝置常見腐蝕類型

2 常減壓蒸餾裝置主要腐蝕類型原因分析

在煉油廠中，曾發(fā)生多起塔頂HCL-H2S-H2O腐蝕穿孔，減壓塔塔壁高溫環(huán)烷酸腐蝕，減壓塔填料高溫環(huán)烷酸腐蝕，藥劑注入口的露點腐蝕，減壓塔減壓轉(zhuǎn)油線高溫環(huán)烷酸腐蝕，含硫污水換熱器應(yīng)力腐蝕開裂等情況，對安全生產(chǎn)造成重大威脅[2]?？茖W(xué)的確定裝置腐蝕重點部位，采取切實有效的防腐蝕策略，才能確保裝置安全、平穩(wěn)、長周期運行，實現(xiàn)裝置本質(zhì)安全。

常減壓裝置重點腐蝕部位主要分布在常減壓爐(爐管內(nèi)、外壁)，常減壓塔及塔頂管道，常減壓轉(zhuǎn)油線，冷凝冷卻系統(tǒng)管道及側(cè)線部位等(見圖1所示，黃色部分主要為氯化物和硫磺物影響區(qū)，紅色部分主要為高溫硫腐蝕影響區(qū))。主要腐蝕原因分析如下。

圖1 常減壓蒸餾裝置主要腐蝕部位圖

2.1 硫化物腐蝕

常減壓蒸餾裝置硫化物腐蝕常見原因主要為硫化物腐蝕。即原油中含有一定量的氯化物，經(jīng)過脫鹽后仍存在微量鎂鹽、鈣鹽甚至鈉鹽，在有液相水的環(huán)境下生成鹽酸，造成腐蝕。硫化物腐蝕受硫化物濃度，介質(zhì)溫度、流速和流態(tài)，特殊工況，pH值，材料硬度及合金成分等影響。硫化物腐蝕介質(zhì)有酸性水、富胺液、貧胺液、硫化氫等。硫化物腐蝕常見為低溫濕硫化氫腐蝕和高溫硫化物腐蝕兩種類型。就常減壓蒸餾裝置而言，低溫硫化物腐蝕主要為初餾塔、常壓塔和減壓塔塔頂管道，冷凝冷卻系統(tǒng)管道，塔頂分液罐罐頂和罐底管道等部位。高溫硫化物腐蝕主要分布于常減壓爐進出口管道，常減壓塔底管道，含硫油品、油氣管道等部位。

2.2 環(huán)烷酸腐蝕

環(huán)烷酸腐蝕主要受原油酸值、溫度和流速的影響。在一定的溫度條件下，酸值越高，腐蝕越嚴(yán)重。見20#鋼所受環(huán)烷酸腐蝕與溫度關(guān)系圖2。

圖2 20#鋼所受環(huán)烷酸腐蝕與溫度關(guān)系圖

由圖2可見，溫度在270～280℃之間腐蝕性最強；350℃左右時，氣相濃度增加，腐蝕又加劇；400℃左右時，環(huán)烷酸基本全部氣化，對設(shè)備的高溫部位不在產(chǎn)生腐蝕。

環(huán)烷酸腐蝕部位常發(fā)生在加熱爐進出口管道，常減壓塔塔底及部分側(cè)線部位等，具體為常壓蒸餾部分的常壓爐爐管、常壓塔進料管、常一線、常一中、常二線、常二中、常二線進入汽提塔的進料管、常三線進入汽提塔進料管線、汽提塔兩個抽出線；減壓蒸餾部分的減壓爐管、減壓進料段、減二線、減二中、減三線、減三中、減三進入汽提塔的進料段、汽提塔進料段及彎頭、閥們、大小頭等易沖刷的部位[3]。

2.3 氯化物腐蝕

氯化物主要為氯化鈉、氯化鎂和氯化鈣組成，在生產(chǎn)過程中受熱水解，生成氯化氫等腐蝕性物質(zhì)，對金屬產(chǎn)生點腐蝕、應(yīng)力腐蝕及縫隙腐蝕等。氯化物腐蝕的影響因素有濃度、溫度、pH值、氧含量等。氯化物腐蝕主要發(fā)生在電脫鹽部分，常壓塔塔頂管道中。

2.4 金屬應(yīng)力腐蝕

金屬應(yīng)力腐蝕主要受敏感的金屬材料、特定的介質(zhì)環(huán)境、設(shè)備運行時間和處于拉應(yīng)力狀態(tài)四種因素影響，導(dǎo)致金屬管道產(chǎn)生破裂想象。

3 常減壓蒸餾裝置防腐蝕措施

由于常減壓蒸餾裝置腐蝕成因復(fù)雜，破壞形式多樣。因此，企業(yè)應(yīng)樹立全面腐蝕控制理念，從設(shè)計、制造、貯運安裝、操作運行、維修五個方面和教育、科研、管理、經(jīng)濟評價四個環(huán)節(jié)對各種腐蝕進行全面控制。結(jié)合常減壓蒸餾裝置具體特點，企業(yè)應(yīng)根據(jù)不同的腐蝕類型，采用多種防護技術(shù)措施。

3.1 優(yōu)化防腐設(shè)計，做好原料控制

通過梳理腐蝕物質(zhì)流程，進行合理的防腐設(shè)計，優(yōu)化生產(chǎn)工藝流程，減輕或防止腐蝕。如在裝置設(shè)計時高溫易腐蝕部位采用大管徑，降低流速；新建、更換的管道或設(shè)備內(nèi)壁焊縫磨平，防止產(chǎn)生渦流。采取集中加工方式，進廠原料分貯分煉，均勻混合，減少分散加工對生產(chǎn)和設(shè)備的影響；嚴(yán)控裝置進料，確保酸值不超過設(shè)備設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)；嚴(yán)控裝置進料混合比例，保持原料性質(zhì)相對穩(wěn)定；根據(jù)不同原油的性質(zhì)改變操作條件，掐好油頭，及時調(diào)整操作。

3.2 加強工藝防腐，“一脫四注”管理

對于常三線、減二線、減三線抽出線及其換熱部位的高溫環(huán)烷酸、硫腐蝕的控制措施，應(yīng)加強前段工藝控制。原料進入常壓、減壓加熱爐之前，加注高溫緩蝕劑。塔器高溫腐蝕嚴(yán)重區(qū)域的側(cè)線管線上，加注緩蝕劑，控制減二線蠟油中Fe2+≤5×10-6，減緩腐蝕速率。采用有機胺中和劑，控制常減壓塔塔頂系統(tǒng)的HCl腐蝕。塔頂揮發(fā)線注緩蝕劑，對注入點以后一系列設(shè)備進行防護。通過緩蝕劑等隔絕金屬與環(huán)烷酸等腐蝕物的接觸或反應(yīng)，生成不具腐蝕性的油溶性產(chǎn)物，達到抑制環(huán)烷酸腐蝕，保護設(shè)備的目的。

選擇合適的電脫鹽技術(shù)，把好原油脫鹽環(huán)節(jié)。一級電脫鹽深度較小，可使原油中的鹽含量降低60%～90%，大部分在80%左右。二級脫鹽基本適用于各種原油，脫鹽后的含鹽量可以控制在3.0mg/L以下[4]。控制好原料油電脫鹽環(huán)節(jié)的電脫鹽溫度、電場強度、注水量、混合強度及電場內(nèi)停留時間等因素，充分脫除鹽類、重金屬等物質(zhì)，防止低溫腐蝕和后續(xù)加工過程中的催化劑中毒。完善注氨、注水、注緩蝕劑設(shè)施，同時采取原油注堿措施，滿足均勻、多點、可調(diào)節(jié)功能，使塔頂至冷凝冷卻完成的整個低溫系統(tǒng)處于堿性緩蝕環(huán)境；健全脫后含鹽、塔頂Fe2+、Cl-和pH值的分析監(jiān)測控制管理系統(tǒng)。 有資料顯示，“一脫四注”后，空冷器進口腐蝕率、冷凝水鐵損失等均得到良好改善。為優(yōu)化調(diào)整操作和對緩蝕劑的使用效果提供準(zhǔn)確、完整、可靠的數(shù)據(jù)支持；篩選合適的緩蝕劑，在多點、均勻分散條件下注入，保證緩蝕劑濃度穩(wěn)定，根據(jù)Fe2+含量調(diào)整注入量，防止保護膜反復(fù)破壞修補，影響使用效果?！耙幻撍淖ⅰ狈栏胧┛梢猿浞忠种聘g介質(zhì)的發(fā)生和作用，達到防腐蝕效果[4]。

3.3 合理選材

在控制金屬腐蝕方面，首先是做到合理選材。耐環(huán)烷酸腐蝕的主要材料是0Cr18Ni10Ti類、316L和317L。設(shè)備及管道選材時要考慮設(shè)備的用途、工藝過程及其結(jié)構(gòu)設(shè)計特點。根據(jù)介質(zhì)的溫度、流速、流態(tài)，選擇經(jīng)濟合理的耐蝕材料；根據(jù)側(cè)線硫含量、側(cè)線溫度等綜合考慮選材。高溫腐蝕環(huán)境應(yīng)選擇耐蝕材料，要結(jié)合腐蝕情況選擇有效高溫緩蝕劑。冷凝冷卻系統(tǒng)選材以碳鋼為主；高溫管道選材以 1Cr5Mo，00Cr19Ni10和00Cr17Ni14 Mo2為主；高溫泵過流部位用316L；換熱器系統(tǒng)采用碳鋼材質(zhì)；常壓爐管采用5Cr-1/2Mo材質(zhì)，減壓爐管采用9Cr-1Mo鋼；轉(zhuǎn)油線采用5Cr-1/2Mo鋼等。

3.4 借助信息化工具，建立防腐蝕管理系統(tǒng)

一套完整的防腐蝕管理系統(tǒng)，可為企業(yè)提供從腐蝕預(yù)測到腐蝕檢測、分析、材料選擇、腐蝕速率評價等一整套完整的解決方案。腐蝕監(jiān)控部位依據(jù)腐蝕流程選擇，結(jié)合溫度和壓力的影響來確定監(jiān)測部位。通過腐蝕監(jiān)測，能夠合理確定設(shè)備檢修周期，明確設(shè)備腐蝕狀態(tài)，有效杜絕因腐蝕造成的重大事故。

4 結(jié)論

常減壓蒸餾裝置防腐蝕是把好企業(yè)安全的第一道重要關(guān)口，采取科學(xué)的技術(shù)措施，加強技術(shù)管理是各項防腐措施發(fā)揮效能的重要保障。企業(yè)積極與國內(nèi)外煉化企業(yè)、高校和科研單位合作，攻關(guān)解決加工高硫原油過程中遇到的各種腐蝕問題，學(xué)習(xí)先進防腐經(jīng)驗，提升企業(yè)的設(shè)備防腐水平。

[1] 谷其發(fā)，李文戈.煉油廠設(shè)備[M].北京：中國石化出版社，2000：3.

[2] 李志強.原油蒸餾與工程[M].北京：中國石化出版社，2010：1159-1160.

[3] 章建華.煉油裝置防腐蝕策略[M].北京：中國石化出版社，2013：7-16，49-53.

[4] 胡安定.石油化工廠設(shè)備檢查指南[M].北京：中國石化出版社，2009:83-84.