王 濤 楊 勇 吳鳳超 馬立新 林芬忠

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1 引言

煉油工藝中加熱爐運(yùn)行的安全性對于化工企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營有著十分重要的意義。隨著化工企業(yè)進(jìn)入到新的發(fā)展階段，延長設(shè)備使用壽命，提高加熱爐運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，是企業(yè)實(shí)現(xiàn)體制增效發(fā)展目標(biāo)的重要途徑。

2 煉油工藝裝置概述

化工企業(yè)的煉油工藝裝置如下圖所示。

3 煉油裝置加熱爐煙氣腐蝕

導(dǎo)致加熱爐煙氣腐蝕的因素有多個(gè)方面，主要包括煙氣酸露點(diǎn)腐蝕、高溫加氫腐蝕、加熱爐氯腐蝕、介質(zhì)流動(dòng)沖刷腐蝕。

煙氣酸露點(diǎn)腐蝕：因煉油工藝原料中含有硫元素，這些硫元素大多以雜質(zhì)的形式存在，在煉油生產(chǎn)中遇到氧氣環(huán)境會被氧化成硫氧化物，在加熱爐內(nèi)，這些硫氧化物中含有一定量的三氧化硫，當(dāng)煙氣中存在水蒸氣時(shí)，三氧化硫遇水會生成硫酸，被煙氣攜帶，當(dāng)硫酸蒸汽遇到加熱爐的金屬材質(zhì)時(shí)會誘發(fā)腐蝕反應(yīng)。另外，因硫酸的存在，煙氣中的灰塵顆粒停留在換熱系統(tǒng)管壁上，會加劇結(jié)渣現(xiàn)象，酸性污垢的積聚給煙氣流動(dòng)和換熱效率造成不利影響。

高溫加氫腐蝕：煉油工藝中涉及到不飽和烴的氫化反應(yīng)，在高溫高壓環(huán)境中，氫氣在催化劑的作用下不僅會將不飽和烴轉(zhuǎn)化為飽和烴，還能夠發(fā)生腐蝕反應(yīng)。由于氫具有一定的還原性，因此在硫化氫接觸到加熱爐金屬材質(zhì)時(shí)，會加劇金屬材質(zhì)的腐蝕，表現(xiàn)為氫鼓包、表面脫碳以及皸裂等設(shè)備問題，影響到加熱爐運(yùn)行的安全和穩(wěn)定。

加熱爐氯腐蝕：煉油原料中通常還含有氯元素，隨著煉油工藝存在在反應(yīng)系統(tǒng)中，隨著溫度和壓力的變化，原料中的氯化物發(fā)生分解和聚合反應(yīng)。當(dāng)氯化物遇到水環(huán)境時(shí)產(chǎn)生氯離子，氯離子是電偶腐蝕的重要元兇，在與加熱爐裝置中金屬部位接觸時(shí)尤其是存在金屬裂縫或缺陷的位置，極容易加速腐蝕反應(yīng)。再加上煙氣中存有灰塵等雜質(zhì)，隨著雜質(zhì)在金屬材質(zhì)表面的停留沉積，腐蝕情況加劇，造成加熱爐裝置表面出現(xiàn)坑蝕。

介質(zhì)流動(dòng)沖刷腐蝕：加熱爐中煙氣流動(dòng)過程中，煙氣中的灰塵等雜質(zhì)會對加熱爐裝置存在沖刷力，造成表面材質(zhì)的物理腐蝕，尤其是在換熱對流部位，隨著煙氣流動(dòng)介質(zhì)的長期沖刷，腐蝕尤其嚴(yán)重，會導(dǎo)致材質(zhì)單薄，出現(xiàn)腐蝕棱角。

4 煉油裝置加熱爐煙氣腐蝕應(yīng)對策略

針對加熱爐煙氣腐蝕的類型和原理，工作人員可采取以下應(yīng)對措施。

首先，對加熱爐設(shè)備材質(zhì)質(zhì)量和性能進(jìn)行嚴(yán)格把控。針對煉油裝置的生產(chǎn)環(huán)境，結(jié)合煉油的原料常見組分，對加熱爐管材質(zhì)進(jìn)行合理選擇，盡可能提高材質(zhì)的抗腐蝕性，盡可能避免加熱爐管內(nèi)發(fā)生硫酸腐蝕或加氫腐蝕。另外，考慮到原油質(zhì)量劣化，煉油工藝生產(chǎn)量的提升，對加熱爐裝置中容易發(fā)生腐蝕的零部件應(yīng)進(jìn)行材料性能的升級，如彎頭、彎管等部件可采用低合金鋼材質(zhì)，進(jìn)一步提高這些部位的低溫露點(diǎn)腐蝕能力。

其次，合理控制溫度，阻止露點(diǎn)腐蝕反應(yīng)發(fā)生。煙氣露點(diǎn)腐蝕反應(yīng)需要一定的溫度條件，當(dāng)加熱爐煙氣溫度高于金屬材質(zhì)表面溫度時(shí)腐蝕反應(yīng)更易發(fā)生。因此可以通過控制煙氣溫度，提高金屬材質(zhì)表面溫度來抑制腐蝕反應(yīng)的發(fā)生。為了提高加熱爐的熱效率，可向加熱爐內(nèi)加入助燃劑、優(yōu)化燃料配比、控制燃料的含硫量，有效減輕露點(diǎn)腐蝕問題。

第三，在煙氣管道內(nèi)表面進(jìn)行防腐涂覆或安裝耐熱防腐襯里。在煙氣接觸面的金屬材質(zhì)表面涂覆防腐蝕涂料，提高管道金屬部位的耐腐蝕性。安裝耐熱爐襯，可采用復(fù)合型爐襯材料，由兩層構(gòu)成，一層為多孔隔熱材料安裝于向火面，提高耐熱隔熱性能，一層為澆筑特殊原料的阻氣層，阻止煙氣向壁板流入，阻止腐蝕反應(yīng)的發(fā)生。

第四，優(yōu)化煉油工藝，嚴(yán)格操作規(guī)程。杜絕煉油工藝系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)行，以免煙氣介質(zhì)中含有的腐蝕因子含量高而引發(fā)劇烈的腐蝕反應(yīng)。一方面對原料組分進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，對原料投加方式、投加量進(jìn)行合理控制，避免進(jìn)料的酸性物質(zhì)、硫含量、氯含量以及其他金屬物質(zhì)含量超過工藝設(shè)計(jì)的限定值，減輕煙氣腐蝕反應(yīng)發(fā)生。另一方面，提高加熱爐的傳熱效率，做好清灰處理，避免灰塵沉積。除了采用清灰劑人工清灰的方式，還可以采用超聲波清灰、燃?xì)獗技げㄇ寤业确绞?，工作人員需要注意清灰過程中對加熱爐襯里可能的破壞，提高清灰效率。另外，工作人員應(yīng)嚴(yán)格按照工藝規(guī)程進(jìn)行日常操作，并做好設(shè)備的檢修和維護(hù)，延長設(shè)備壽命，提高加熱爐運(yùn)行的可靠性。

5 結(jié)語

煉油工藝中的加熱爐腐蝕問題是企業(yè)生產(chǎn)安全和生產(chǎn)效益的重要問題，必須引起工作人員的重視，只有科學(xué)的分析才能制定有效的策略，發(fā)揮出科學(xué)技術(shù)和制度策略的時(shí)效性，保障化工企業(yè)生產(chǎn)目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)。