石化設備H₂S腐蝕及控制

張繼紅

摘要：文章針對石油煉制過程中存在的硫化物腐蝕問題，從腐蝕原因分析，腐蝕機理及腐蝕控制三方面較為系統(tǒng)的總結(jié)了煉油廠防止硫化氫腐蝕技術，為石化企業(yè)安全生產(chǎn)提供有益借鑒。

關鍵詞：石化；H₂S；腐蝕

中圖分類號：TQ050.9

文獻標識碼：A

文章編號：1006－8937(2009)16－0138－01

國內(nèi)外已經(jīng)報道過多起由于硫鐵化合物所引發(fā)的事故，其中在濕H₂S環(huán)境條件下的應力腐蝕開裂引起的失效事例的報道也有逐漸上升的趨勢。

1腐蝕原因分析

高溫硫化物的腐蝕，主要是指石油煉制企業(yè)在煉制含硫或高硫原油時，發(fā)生在常減壓裝置240℃以上的高溫重油部位以及催化裂化、延遲焦化、熱裂化等裝置及相應管線等部位的腐蝕。硫化物對設備的腐蝕與溫度有關。當系統(tǒng)溫度條件達到240℃以上時，原油中所含的硫化物開始分解，生成H₂S，隨著生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的H2s逐漸累積，在高壓容器或裝置內(nèi)部達到一定濃度后，就會對設備產(chǎn)生腐蝕。研究表明，這類腐蝕會隨環(huán)境溫度的升高而進一步加劇腐蝕的程度。腐蝕產(chǎn)物以硫鐵化合物的形式存在，一方面降低了設備的機械強度和熱效率，使相同壓力條件下，受H₂S腐蝕影響的設備易于產(chǎn)生應力開裂，也對設備的安全運行產(chǎn)生隱患。另一方面，發(fā)生了腐蝕的設備在停工檢修時，由于空氣的大量流入，使腐蝕產(chǎn)物硫鐵化合物與氧氣充分接觸，會發(fā)生熱化學反應放出熱量，此時。需要采取相應措施，防止可能產(chǎn)生的因局部溫度迅速升高而引起的易燃物燃燒，杜絕可能對設備、人員和安全生產(chǎn)帶來的隱患。

綜合分析表明，高溫、高壓、濕H₂S環(huán)境下，H₂S應力腐蝕是導致煉油廠設備常常受損害的最主要原因。由于在石油煉制過程中，存在于濕H₂S環(huán)境條件下的設備占有很大比例，這類具有潛在的腐蝕開裂破壞機理的環(huán)境條件給設備帶來了很大隱患，大大增加了石油煉制設備的安全風險。

2腐蝕類型

通過目前行業(yè)內(nèi)部發(fā)生的相關事故原因分析表明，原油品質(zhì)是影響煉制設備腐蝕的主要原因，由于原油中所含硫在高溫高壓條件下分解生成H₂S，對設備產(chǎn)生腐蝕。而針對常規(guī)原油設計建造的而石化煉制設備，會因原油含硫的增高而加劇設備的腐蝕程度，從而縮短安全使用期。統(tǒng)計表明，煉制設備的腐蝕可分為全面腐蝕和局部點創(chuàng)面部位腐蝕兩大類，通常情況下，全面腐蝕在設計考慮的范圍之內(nèi)，在選材時已經(jīng)考慮到年腐蝕速度和設備的使用和更換年限，只要按照設計要求進行選材和生產(chǎn)運行管理，就能夠保證其安全使用期。而局部點創(chuàng)面部位腐蝕由于發(fā)生的隨機性較強，原因多樣、監(jiān)控工作量較大，設備的選材制造和生產(chǎn)運行管理方面的原因均存在。煉廠實際案例分析表明，煉制設備發(fā)生的腐蝕事故大多是由于局部腐蝕造成的。

3腐蝕控制

①煉油廠石油煉制設備選型中，考慮設備有可能產(chǎn)生腐蝕，考慮相關耐蝕材料的應用，在煉制高含硫原油時，脫硫工藝中盡量采取措施降低H₂S濃度。石化煉制設備選材時，要考慮材料鋼中有害雜質(zhì)硫、磷的含量對應力腐蝕的影響。由于鋼中硫化錳夾雜物會引起氫致裂紋的開裂，而磷的微觀偏析含量的增高會加速氫致裂紋的擴展。因此為提高鋼的抗?jié)馠₂S腐蝕性能，應將鋼中硫、磷含量降到最低，否則硫、磷含量偏高將增大在濕H₂S環(huán)境下的應力腐蝕開裂的可能性。因此，準確選擇適宜的材料，確保石化煉制設備的制造質(zhì)量是控制化工設備腐蝕的關鍵。在選用金屬材料時應限制鋼中有害雜質(zhì)硫、磷的含量，不僅可改善壓力容器的制造工藝性，更重要的是可顯著改善壓力容器鋼的使用性能，從而大大提高壓力容器的使用安全性。②嚴格檢修焊接工藝質(zhì)量控制，保證焊接質(zhì)量。石化企業(yè)停車檢修現(xiàn)場施工工藝不易控制，質(zhì)量常被忽視，往往造成投運后，設備早期失效，防止焊縫及熱影響區(qū)開裂，大型換熱器制造中，焊縫焊完后要進行消氫處理，整體焊后還要進行整體消除應力熱處理，一般采用在500～600℃保溫2h來消除容器制造中殘余應力，達到防止腐蝕破裂的目的。③在易于發(fā)生局部腐蝕的部位，采用保護性防腐涂層及相關配件，定期檢換。④要定期進行設備檢驗，及時發(fā)現(xiàn)缺陷，及時處理，根據(jù)實際情況，做出安全使用期限的評估，保障石化設備的安全高效運行。

4結(jié)語

石油煉制過程中存在的腐蝕問題是石化煉制行業(yè)面臨的客觀實際，通過對發(fā)生腐蝕的原因進行分析、根據(jù)原因進行相應預防腐蝕措施的制定和相關配套檢測，這些工作對于石化設備的安全使用，減少安全隱患，提高企業(yè)經(jīng)濟效益都是具有重要意義的。