煉油裝置加熱爐的腐蝕及應對措施

金丹（中石化洛陽工程有限公司 河南洛陽 471003）

引言：

煉油裝置是如今石油的煉化中最重要的一環。而加熱爐是煉油裝置中最重要的一個部分。加熱爐的正常運行是關系著煉油裝置煉油質量的好壞的重要關鍵。而對于加熱爐的腐蝕原因來說不僅僅只有加熱物料中包含的腐蝕介質對加熱爐進行腐蝕，還有燃料中生成的腐蝕介質也會使得煉油裝置的加熱爐爐管內外、空氣預熱器、加熱爐的爐膛和煙道及附件等部位產生各式各樣的腐蝕。另外，還有機械的沖刷也會對煉油裝置的加熱爐腐蝕過程起到推動的作用。

一、煉油裝置加熱爐的腐蝕情況

對煉油裝置加熱爐的腐蝕的情況是多種多樣的，隨著進口原油比重的加大，原油中的酸、硫、重金屬含量也呈現一個上升的趨勢。所以，對于煉油裝置的加熱爐的腐蝕情況是不能一概而論的，最重要的應該是對具體的問題進行具體的分析，煉油裝置的加熱爐的腐蝕的情況從以下的五個方面來做簡要的分析：

第一，環烷酸、硫的腐蝕。

環烷酸（RCOOH）為原油中各種酸的混合物。環烷酸腐蝕和溫度有著密切的聯系。在220℃時腐蝕能力很弱，以后隨溫度的上升腐蝕能力逐漸加強，超過280℃后腐蝕能力又開始隨溫度上升而減弱。環烷酸可以直接與爐管表面高溫部位的向火面管壁上鐵作用，生成油溶性的環烷酸鐵，隨介質流出。

Fe+2RCOOH→Fe（RCOO）2+H2↑

原油中或多或少都含有硫，按硫含量的可分為三類：含硫低于0.5%稱為為低硫原油；含硫在0.5%～2%之間成為含硫原油；含硫高于2%稱為高硫原油。硫腐蝕重要取決于介質中含硫化物的種類、含量和穩定性。硫化物在高溫時會發生分解生成H2S，其可以與爐管內表面高溫部分的鐵作用，生成硫化亞鐵，這是一種保護膜可以減低腐蝕速度。但是當有環烷酸的存在時，其可以與這層保護膜發生作用，生成溶于油的環烷酸鐵，使得腐蝕重新回到環烷酸的腐蝕起主導作用。這也就是說在低硫髙酸的情況下，發生的腐蝕更加的嚴重。

參與腐蝕反應的有效硫化物含量越高則對爐管腐蝕就越強。并且，硫腐蝕不是孤立存在的，硫和無機鹽、環烷酸、水、氮、氫等其他腐蝕性介質共同作用，形成多種復雜的腐蝕。

第二，高溫臨氫環境下的腐蝕。

為提高某一種產品的收益率，有時會在介質中加入氫氣。此時經常都需要在高溫高壓下進行臨氫操作，在這種條件下氫氣可分解為氫原子，其存在可引起爐管的氫損傷。同時在高溫H2和H2S的共同作用下，比兩者單獨作用時發生的腐蝕要劇烈的多。往往會發生氫鼓泡、氫脆、表面脫碳。從而進一步引起開裂、穿孔等。

第三，介質線性沖刷的腐蝕。

爐管內高溫的硫腐蝕、環烷酸腐蝕的同時，爐管還收到介質流動帶來的沖刷腐蝕。以常壓爐對流段急彎彎頭為列：通過對腐蝕情況的實際檢驗和腐蝕部位的具體實驗以及基本觀察可以看到對流段彎頭內部減薄最明顯，高溫部位向火面腐蝕處帶銳角邊緣的流線溝槽和蝕坑，內部有光滑的黑色膜的覆蓋。對腐蝕產物中所含的化學元素及其含量進行射線能譜顯微分析，分析結果表明：腐蝕產物中既含有Cr、Mn、Si、Al等爐管材質中所含有的元素，又含有 Fe、O、S、C、Cl、Ca 等腐蝕介質中的所含的元素。

下面就是的腐蝕測厚點的圖片：

對流段急彎彎頭表格圖：

第四，爐管外壁介質的腐蝕。

在高溫環境下，空氣中的氧會和金屬直接作用，生成鐵的氧化物，這種表面的氧化膜能起到保護基體的作用。但是燃燒中還存在著大量的CO2，其在高溫條件下會加速碳鋼的腐蝕速度。

2Fe+3CO2→Fe2O3+3CO

燃料中的硫燃燒產生SO2，其在高溫下能與鐵的氧化物可以形成低共熔化合物，增加了鐵的氧化速度，對碳鋼也是具有很強的腐蝕作用。

在以含釩重油為主要燃料時，由于燃燒產生的煙氣中有V2O5的存在，這種物質可以使氧化膜被迅速的腐蝕氧化。只要是與煙氣接觸的爐管和金屬制件上均會發生。V2O5自身的融化點很低，氧化膜又會對它起催化作用，致使V2O5對于附著在金屬表面的氧化膜的融化點大大降低，其抗氧化能力也隨之而下降。

燃料中還可能存在有鋁礬土，在其催化作用下SO2可以分解出游離態的單質S，高溫條件下單質S與鐵直接反應，進一步的造成碳鋼的腐蝕。

高溫環境下還可能存在著熔鹽反應，而使得其破壞了加熱爐的金屬保護膜。而導致高溫氧化硫化腐蝕的加劇進而出現爐管高溫腐蝕。

如下圖是焦化裝置的高溫腐蝕的現象如下：

第五，低溫硫酸露點的腐蝕。加熱爐煙氣低溫硫酸露點腐蝕加熱爐的爐膛的腐蝕多發生在對流室的壁板處，表現在壁板的外壁起黑點、發紅，還表現在襯里的開裂，而其原因是主要是燃料中含有的硫，燃燒時產生的SO2、SO3與水蒸汽共同在露點部位冷凝，生成稀硫酸，產生低溫露點腐蝕。低溫露點腐蝕不僅可以爐管均勻減薄，還能在煙灰沉積物處形成腐蝕坑。除此外，空氣預熱器冷壁管段以及煙囪等處經常有低溫露點腐蝕的發生。

二、煉油裝置加熱爐的腐蝕應對措施

通過上文的腐蝕情況的分析，我們很清楚的指導如果要對煉油裝置加熱爐上述的腐蝕問題進行解決那么就應該從加熱爐的選材和其結構的設計和生產操作以及日常的檢查維護等各個方面采取有效的措施而達到提高加熱爐耐腐蝕性的目的。下面就以這些方面做簡要的分析闡述：

第一，合理選用煉油裝置加熱爐的爐管耐腐蝕的材料。因為對于煉油裝置加熱爐的爐管來說只有正確的選用合適的加熱爐的耐蝕材料，才能夠做到真正而有效解決煉油裝置加熱爐的爐管內由于被加熱介質而引起的環烷酸沖蝕和硫化起磷以及氫損傷化學性等嚴重腐蝕問題。

第二，采用聯合手段防止或減緩煉油裝置的露點腐蝕。這主要可以從爐膛壁以及空氣預熱器和煙囪進行分析。制造應該采用耐低溫腐蝕的材料、耐蝕燒結合金涂層或非金屬材料等，以及合理的設計管壁溫度，定期的清洗減緩腐蝕，對于易發生低溫露點腐蝕部位的金屬表面可以噴涂層防露點腐蝕專用涂料。采用以上措施時，還應避免對加熱爐熱效率的過大影響。

第三，在煉油過程中對煉油的工藝的控制。這方面的問題主要就是要正確的使用煉油的工藝，在正確合理選擇的煉油工藝之時還應該同時要對含硫的煉油裝置燃料氣應經脫硫裝置正確的脫硫，防止硫酸的損害。還有應該盡量避免采用含釩鈉高的熱爐燃料，以及盡量少用含鈉的爐灰清灰劑避免高溫釩熔融對加熱爐的腐蝕

第四，對煉油裝置加熱爐的維護以及檢查。對于糧油裝置加熱爐的維護以及檢查從整體來看主要可以從以下的三個方面進行。其一，那就是按照我國在煉油行業的煉油加熱爐運行管理的各種法定法規，第加熱爐的一些部位的定期或不定期的檢查以及對煉油裝置的加熱爐工藝指標進行監督抽查。其二，在煉油裝置的加熱爐的停工檢修時，應該要用高新的現代化檢測技術來檢測煉油裝置加熱爐的爐管彎管的腐蝕和沖刷、爆皮情況，而且要做到對不符合要求的部位以及組成部分進行維修或者更換。其三，那就是在煉油裝置的加熱爐的停工前，要仔細的對煉油裝置中的加氫裝置加熱爐按規范進行堿洗避免應力式爆裂。

結束語：

總而言之，從上文的分析來看，煉油裝置的加熱爐的腐蝕是影響煉油裝置的加熱爐運行的重要問題，同時也是當前我國整個煉油行業必須要解決的問題。但是，我們要知道的是通過探究實踐發現以及解決煉油裝置的加熱爐的這個腐蝕問題不是一時一刻能夠解決的，這是一個系統而長久的工程。而且這不僅需要從煉油裝置的加熱爐的設計以及建造到使用維護以及檢查維修等等整個煉油裝置加熱爐運行的全周期的各個環節入手，而且這還需要從煉油裝置的工藝以及煉油的技術上采取不同的應對措施面對和消除各種可能產生煉油裝置加熱爐的腐蝕的因素，因為只有這樣才能最大程度上的避免煉油裝置加熱爐的腐蝕發生從而保證煉油裝置加熱爐長周期正常的運行而傳造出最大謹記效益。

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