煉油設備腐蝕與防護技術新進展

張香晉 祁小榮 趙維亮（玉門煉油化工總廠重整加氫車間，甘肅酒泉 735200）

煉油設備腐蝕與防護技術新進展

張香晉 祁小榮 趙維亮（玉門煉油化工總廠重整加氫車間，甘肅酒泉 735200）

煉油設備在運行使用中如果遭遇腐蝕問題，則會給煉油企業帶來較大經濟損失，同時威脅煉油員工生命安全，還會對生態環境造成污染。文章首先煉油設備腐蝕進行了簡要概述，之后著重對設備腐蝕類型及相關防護技術的新進展進行了分析研究，以此為實踐工作提供一定的參考幫助。

煉油；設備腐蝕；防護

煉油設備腐蝕無論是種類、腐蝕度與原油的質量及所含雜質之間存在著較大的關聯。在現今煉油行業中煉油設備的腐蝕及防護一直是威脅煉油安全及限制煉油裝置長周期運轉的主要因素。

1 煉油設備腐蝕概述

對于煉油企業安全生產及長周期運行極為重要的一大問題便是煉油設備腐蝕。現今我國關于高含硫、高含酸、高含金屬等原油的摻煉量正在逐漸增加，相應的設備腐蝕問題也日益突顯。在不同的設備裝置之上，其所呈現出的腐蝕形式、出現部位也有所不同。煉油設備的腐蝕對于一些自動化較強，內部組成結構極為復雜及具有易爆、易腐蝕特點的煉油企業而言，將會造成極為嚴重的不利影響。腐蝕一旦發生泄漏問題，則會對人體健康造成損傷，對周邊環境造成較大的污染。另外，設備的腐蝕還會使得煉油生產中的能耗增加，對煉油計劃造成阻礙，對企業經濟效益的獲取造成極為不利的影響。

2 煉油設備腐蝕問題

2.1 煉油設備的硫化物腐蝕

現今在油田開采中，所采出的原油具有較高的含硫量，從而使得相關設備遭受到了較大程度上的硫化物腐蝕。硫化物腐蝕將會造成出現一系列的化學腐蝕、氫鼓包、高溫硫腐蝕等現象。另外，在對原油進行加工煉制處理時，需進行高溫、催化等操作。如果在操作中溫度達到了120℃，那么原油中含有的硫化物將會逐漸分解，達成非活性至活性硫化物的轉換，最終產生硫腐蝕。硫化物的腐蝕類型主要有三種，H2S—HCI-H2O型、H2S—HCN—H2O型、連多硫酸型（H2Sx06）。

H2S—HCI-H2O型。將接近常溫的設備初餾塔作為例子，在此設備的塔頂冷卻系統之中，原油中所含有的鹽在水解中將會產生HCI，此物將會與原油中的輕組分、水分一同冷凝。當PH值到達2-3范疇中時，那么相關的設備將會受到腐蝕。此種腐蝕反應是一種電化學腐蝕。從腐蝕的強度角度上分析，此種腐蝕狀況對于碳鋼的腐蝕性相對而言較弱，對于不銹鋼而言則一般，會出現點蝕的效果。對于1Cr18Ni9Ti的腐蝕性則極強，會出現應力腐蝕開裂狀況［1］。

H2S—HCN—H2O型此種腐蝕現象多見于脫硫裝置、加氫裝置等設備中。原油中含有的氮化物在處于裂解溫度狀態時將會與硫化物一同分解成為H2S，硫化物又會與烴類反應生成H2S，最終導致硫腐蝕現象產生。在此腐蝕狀況中，HCN所扮演的角色為滲氫促進劑，促使FeS發生溶解，最終生成Fe2［Fe（CN）6］。當煉油設備不再工作時，Fe2［Fe（CN）6］則會與空氣一同發生氧化，最終形成Fe2［Fe（CN）6］3，進一步加快設備的腐蝕速度。從腐蝕的強度角度進行分析發現，此種腐蝕對于碳鋼所造成的損傷較小，可能會出現減薄。而對于不銹鋼所造成的腐蝕性則較強，可能會導致設備開裂。

2.2 煉油設備的氫腐蝕

在煉油活動中，如果需對高溫臨氫設備、含水H2S溶液接觸設備進行使用，那么在設備使用中必須經過氫注入及析出的工序。在此工序操作中，則會不可避免的出現氫脆或是鼓泡等腐蝕狀況。

在較高強度的鋼中金屬晶格會出現程度較大的變形現象，如果是與氫原子后晶所接觸，那么所出現應變現象則更為明顯。金屬自有的任性、延伸力均會大幅度的降低，最終導致出現脆化現象，而這種現象也就是指“氫脆”。此種腐蝕現象多見于低溫狀況之下，且具有極強的不可逆轉性。

氫鼓泡現象較為多見于一些強度較低的鋼中［2］。在鋼中所擴散開來的氫原子會在整個鋼的縫隙處一同結合生成氫分子。如果氫分子的量越來越大卻又無法擴散，那么對于鋼材的某處則會造成一定程度上的壓力，進而在鋼材表面處出現鼓泡或是破裂。

2.3 煉油設備的環烷酸腐蝕

在原油的酸性化合物中，至少有90%比例的環烷酸。在220℃之下，此物的腐蝕性還較弱，但是在350℃之上以及其與H2S共存的狀態下，其腐蝕性則會大大增強。在高溫狀況下，H2S中的S將會分解出來，并與Fe一同發生反應，最終生成一種具有不溶性的保護膜。而此保護膜在與環烷酸接觸時又會出現反應，之后產生一種具有和油溶性的環烷酸鹽。在一系列的連鎖反應后所出現的H2S及Fe相互之間會出現反應，從而使得其腐蝕速度進一步的加快。由于在原油中的環烷酸分子組成存在著差異性，因此兩者之間的沸點范圍是完全不相同的，一個為232-288℃，一個則為350-400℃。溫度的逐漸升高使得環烷酸也開始發生汽化反應，在氣相之中逐漸開始聚集使得其整體濃度進一步上升。最終導致腐蝕現象出現于兩個完全不同的溫度范圍中。金屬設備的表面逐漸被沖刷、暴露以及腐蝕。

3 煉油設備腐蝕防護技術進展

3.1 材料表面改性工藝

此種防腐工藝技術的主要類型為滲鋁、不銹鋼蓮花燈設備的表面轉化膜、高溫涂層、耐蝕材料的堆焊技術等。這些材料表面改性工藝對于煉油設備防腐而言，其作用的發揮較為充分。但是有些設備的塔器、體積偏大，改性技術在其防腐中的應用還有待完善。因此，針對此種防腐技術的應用推廣還需進行進一步的研究。

3.2 工藝防護技術

現今關于工藝防腐技術的研究正在逐漸的擴大化，工藝防護技術主要包括：注新鮮水/破乳劑、注緩蝕劑、電脫鹽/電脫水、注有機及無機氨。其中的電脫鹽/電脫水技術主要的應用設備為常減壓裝置。在此防護技術應用中，能夠使得煉制原油的內部鹽成分量得到有效降低，低于3mg/L。同時還可使得水的體積數比0.2%要低。以此幫助使得常減壓設備的使用壽命得以有效延長，延長度可達5-8倍。在煉油廠的原油質量較好時，此指標的達成難度較低。但是，由于現今的原油質量日益變差，油田開采活動也進入至中晚期階段，開采出的原油無論是粘度、鹽分還是金屬量均較多。加上在開采活動中，乳化劑、驅油劑等的加入，也使得此防護工藝技術的應用難度日益增加，防腐作用無法得到充分發揮。有部分煉油廠在煉油操作中，其鹽含量經常會超過10mg/L，比國家規定的5mg/L以下要超出許多。過高的鹽含量使得常減壓設備的腐蝕率在較短的時間內迅速增大，各類塔頂設備在制造中開始選用鈦合金。

電脫鹽技術雖然已發展至第五代設備，但是我國的大部分煉油廠所采用的依舊為一、二代初級設備，現今正在對有調制電源、高頻電脫鹽工藝系統進行著重研究。

在常壓設備的塔頂中注入中和劑，也能夠將其酸度有效控制及降低，以此幫助對煉油設備進行防護。在開始將有機胺注入應用時，并沒有獲取到較好的效果［3］。近些年來，集有機及無機氨于一體的中和劑出現，在其應用中也獲取到了較好的效果，不過中合劑的成本也相應的有所增加。

在常壓塔頂酸性的腐蝕環境狀態中應用一些具有特殊用途的緩蝕劑，能夠幫助獲取到較好的效果。

3.3 停用的設備保護

煉油設備的停用時間如果較長，其冷換設備的出口溫度將會較低，導致出現露點腐蝕。對于此種防腐狀況，可采用充氮防護方式。對運行的設備做特殊化處理，使得其與空氣之間得以隔離，以此避免設備接觸到氧氣、水分等，將其遭受腐蝕的概率降到最低。

在設備使用前，需做好全面的保護工作。設備開啟前做掃吹處理，對管箱運用鈍化劑進行處理，對管束做打砂處理。對注水量嚴格控制，避免其出現大量的SO2等。

4 結語

現今開采出的原油質量逐漸呈現出劣質化的趨勢，其含硫量、重金屬的含量、酸值與以往相比均處于逐漸升高的狀態。針對煉油設備防腐問題進行較為全面的研究，才能夠為煉油企業的安全生產和煉油裝置的長周期運行提供保障。

［1］張曉平.煉油設備腐蝕的機理及預防對策［J］.石油和化工設備，2010，13（4）：64-66.

［2］劉小輝，胡安定.石油煉制設備腐蝕與防護綜述［J］.中國設備工程，2010，（11）：10-13.

［3］張燕婷.煉油廠設備的腐蝕與防護［J］.化工管理，2014，（11）：176.