淺析煉油廠常壓塔的腐蝕分析及預防措施

摘 要:本文簡要介紹了常壓塔的腐蝕分析及防腐措施，針對硫和酸的腐蝕提出了用復合鋼板為主材料，滲呂鋼為內件材料的設計預防措施。

關鍵詞:常壓塔腐蝕防腐

中圖分類號:TE68文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)05(a)-0061-01

常壓塔是常減壓蒸餾裝置中重要的設備之一，常壓塔的腐蝕會造成工廠停工及設備損壞，致使經濟受到很大損失。引起常壓塔腐蝕損壞的基本原因來自原油中夾帶的雜質，如:鹽元素、硫及有機硫化合物、環烷酸等等。

1 腐蝕類型

1.1 硫及硫化合物腐蝕

原油中存在的各種硫化物，如:硫化氫、硫醇、單質硫、硫醚等只有活性硫化物才能發生腐蝕。活性硫化物是非活性硫化物在高溫受熱分解產生的，溫度在350～400℃時腐蝕最為嚴重。常壓塔中硫的含量在0.67％(質量)左右，操作溫度在350℃左右，當溫度在240～425℃是就會出現高溫硫的均勻腐蝕，而在350～425℃時會產生嚴重腐蝕，同時出現Fe＋S→FeS反應，FeS對碳鋼起到保護膜的作用，若生成的腐蝕產物薄膜能覆蓋住金屬表面而且具有一定的完整性及緊密性之后，就阻止了高溫硫的繼續腐蝕。因此高溫硫的腐蝕開始時速度很快，一定時間后腐蝕速度就會恒定下來，因此高溫硫及硫化物的腐蝕對常壓塔的腐蝕不是特別嚴重。

1.2 高溫環烷酸腐蝕

環烷酸是原油中主要的有機酸之一，環烷酸腐蝕受溫度影響很大，在低溫時腐蝕不太嚴重，但處于沸騰時，特別是在高溫無水環境中腐蝕最為強烈。據有關材料統計，在一定酸值下，溫度在288℃以上時，溫度每上升55.5℃，環烷酸對碳鋼和低合金鋼的腐蝕速度將增加3倍。另外在一定的環境下，環烷酸腐蝕還與流體的流速有關，流速越大腐蝕越嚴重。處于環烷酸腐蝕條件下碳鋼腐蝕率可為7～9mm/a.國內外的研究及現場經驗使我們認識到環烷酸腐蝕已經成為原油加工中必須成待解決的問題。抑制環烷酸腐蝕，提高防腐技術及材料是避免經濟損失的有利措施。一般原油中所含酸值及原油加工工作溫度正好處于環烷酸強腐蝕環境，因此防腐顯得特別重要。

由于腐蝕是在高溫無水環境下進行，高溫環烷酸及硫對鋼鐵的腐蝕為化學腐蝕，其化學反應式如下:

Fe＋2RCOOH→Fe(RCOO)2＋H2↑

Fe＋S→FeS

Fe＋H2S→FeS＋H2↑

Fe＋2RCOOH→Fe(RCOO)2＋H2S↑

所形成的腐蝕產物硫化亞鐵保護膜會與環烷酸反應，生成的Fe(RCOO)2是油溶性化合物，他能夠溶于油氣中而不能形成緊密的、完整的腐蝕產物保護膜。因此高溫環烷酸對常壓塔的腐蝕最為嚴重。

1.3 低溫H2S—HCL—H2O腐蝕

此腐蝕主要發生在常壓塔的上部，如:塔盤、塔體及部分揮發線、冷凝冷卻器、油水分離器、放水管及轉油線等部位。引起低溫H2S—HCL—H2O腐蝕的主要原因是原油中含有鹽，在原油加熱過程中，原油中的MgCl2和CaCl2加熱水解生成強烈的腐蝕介質HCl，其化學反應式如下:

MgCl2＋H2O→Mg(OH)2＋HCl

CaCl2＋H2O→Ca(OH)2＋HCl

水解生成的HCl和硫化物遇熱分解生成的H2S，隨同揮發油氣一起進入塔頂及冷凝冷卻系統。HCl和H2S在處于干態時對金屬沒有腐蝕。當含水時即塔頂冷凝冷卻系統冷凝結露出現水滴時HCl即溶于水，形成腐蝕性十分強烈的“稀鹽酸腐蝕環境”，再加上H2S就會構成循環腐蝕，其化學反應式如下:

Fe＋HCl→FeCl2＋H2↑

FeCl2＋H2S→FeS＋2HCl

Fe＋H2S→FeS＋H2↑

FeS＋HCl→FeCl2＋H2S

它的腐蝕產物首先在金屬表面生成FeS薄膜，若生成的FeS薄膜疏松不完整，金屬腐蝕繼續發生，若生成的腐蝕產物薄膜能覆蓋住金屬表面而且具有一定的完整性及緊密性之后，既能在一定程度上降低金屬與介質的反應速度，又能保護金屬不被進一步的腐蝕，進一步阻止低溫H2S—HCL—H2O的腐蝕。

1.4 煙氣露點腐蝕

煙氣露點的腐蝕，發生在煙氣余熱回收系統的煙道，對加熱爐的平穩操作及能量回收影響很大。燃料油或燃料氣中的硫在燃燒過程中會產生SO2、SO3，當煙氣溫度低于煙氣露點與煙氣中的H2O反應生成腐蝕介質H2SO4時，對金屬產生電化腐蝕，其腐蝕速度與硫含量、氧含量、水蒸汽量、溫度、灰垢量有關。在原油加工生產中，通常是采用燃料脫硫、控制過剩氧含量、排煙溫度、油汽比、選用耐蝕材料降低腐蝕速率。

2 腐蝕的預防措施

通常常壓塔的腐蝕預防按腐蝕類型及部位大致可分為兩大類:硫及硫化物、高溫環烷的腐蝕可用耐蝕金屬材料;低溫H2S—HCL—H2O的腐蝕可采用工藝防腐。

2.1 選材防腐

由于現有的脫鹽和注劑工藝并不能除去有機氯和環烷酸、脂肪酸之類有機酸，因此選用適當的材料是控制高溫環烷酸腐蝕的常用有效方法之一。

選用碳鋼，碳鋼的腐蝕速率隨溫度的升高而加快，因此通常設計中單純加大腐蝕裕量增加壁厚的設計已不夠合理，加大壁厚并不能有效阻止腐蝕只能增加設備的使用壽命。

選用鉻鎳不銹鋼，國外在加工高酸值原油時一般選用鉻鎳不銹鋼，但不銹鋼價格昂貴，在施工過程中焊接困難，厚鋼板卷制過程比碳鋼困難，并且我國施工技術水平較低，在使用過程中容易產生裂紋，造成不良后果，因此在設計中盡量避免使用不銹鋼。

采用復合鋼板，含鉬的不銹鋼腐蝕輕，可以很好的防止硫及酸化合物的腐蝕。并且低合金鋼具有優良的機械和焊接性能，在常壓塔設計選材中采用這種復合鋼板，既防止了高溫硫和環烷酸的腐蝕，又解決了不銹鋼在制造過程中的一些實際困難，價格也比較合理經濟。

2.2 低溫H2S—HCL—H2O的工藝防腐

目前采用的比較常用的方法有“一脫三注”或“一脫四注”，即原油深度脫鹽(減少HCL的生成)、脫鹽后原油注堿、塔頂揮發線注氨(中和HCL、調節PH值)、注緩蝕劑(利于成膜)、注水(稀釋HCL)。此方法主要是除去原油中的雜質，中和已經生成的酸性腐蝕介質，在設備表面形成保護層。

2.3 其他防腐措施

采用滲鋁鋼，滲鋁鋼具有抗高溫氧化、耐腐蝕、抗磨損等特性，同時保持了原材料的機械性能，在很多環境中使用可以代替昂貴的不銹鋼和耐熱鋼。

3 結語

總之，腐蝕問題首先是一個嚴重的經濟問題，腐蝕造成的損失有相當一大部分是可以避免的。常壓塔在工作時硫及硫化合物腐蝕、高溫環烷酸腐蝕、低溫H2S—HCL—H2O腐蝕、煙氣露點腐蝕等是同時發生并且相互聯系的。其中高溫環烷酸腐蝕及硫化合物的腐蝕對常壓塔的破壞性最為嚴重，是防腐工作的重點，我們可以通過采用新設計、選用新選材、改進新技術有效的減免。

參考文獻

[1]石油系統防腐工程設計與防腐施工新工藝新技術使用手冊，石油工業出版社.

[2]油氣田腐蝕與防護技術手冊，石油工業出版社.

[3]石油化工設備手冊，中國石油化工總公司石油化工規劃院.

[4]煉油廠的腐蝕與防腐，中國石油化工集團公司石油化工規劃院.