煉油裝置加熱爐煙氣腐蝕及應對策略

王 濤 楊 勇 吳鳳超 馬立新 林芬忠

內蒙古伊泰化工有限責任公司 內蒙古 鄂爾多斯 017400

1 引言

煉油工藝中加熱爐運行的安全性對于化工企業(yè)的生產經營有著十分重要的意義。隨著化工企業(yè)進入到新的發(fā)展階段，延長設備使用壽命，提高加熱爐運行的可靠性和穩(wěn)定性，是企業(yè)實現體制增效發(fā)展目標的重要途徑。

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

導致加熱爐煙氣腐蝕的因素有多個方面，主要包括煙氣酸露點腐蝕、高溫加氫腐蝕、加熱爐氯腐蝕、介質流動沖刷腐蝕。

煙氣酸露點腐蝕：因煉油工藝原料中含有硫元素，這些硫元素大多以雜質的形式存在，在煉油生產中遇到氧氣環(huán)境會被氧化成硫氧化物，在加熱爐內，這些硫氧化物中含有一定量的三氧化硫，當煙氣中存在水蒸氣時，三氧化硫遇水會生成硫酸，被煙氣攜帶，當硫酸蒸汽遇到加熱爐的金屬材質時會誘發(fā)腐蝕反應。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，會加劇結渣現象，酸性污垢的積聚給煙氣流動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，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化為飽和烴，還能夠發(fā)生腐蝕反應。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時，會加劇金屬材質的腐蝕，表現為氫鼓包、表面脫碳以及皸裂等設備問題，影響到加熱爐運行的安全和穩(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。當氯化物遇到水環(huán)境時產生氯離子，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尤其是存在金屬裂縫或缺陷的位置，極容易加速腐蝕反應。再加上煙氣中存有灰塵等雜質，隨著雜質在金屬材質表面的停留沉積，腐蝕情況加劇，造成加熱爐裝置表面出現坑蝕。

介質流動沖刷腐蝕：加熱爐中煙氣流動過程中，煙氣中的灰塵等雜質會對加熱爐裝置存在沖刷力，造成表面材質的物理腐蝕，尤其是在換熱對流部位，隨著煙氣流動介質的長期沖刷，腐蝕尤其嚴重，會導致材質單薄，出現腐蝕棱角。

4 煉油裝置加熱爐煙氣腐蝕應對策略

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對措施。

首先，對加熱爐設備材質質量和性能進行嚴格把控。針對煉油裝置的生產環(huán)境，結合煉油的原料常見組分，對加熱爐管材質進行合理選擇，盡可能提高材質的抗腐蝕性，盡可能避免加熱爐管內發(fā)生硫酸腐蝕或加氫腐蝕。另外，考慮到原油質量劣化，煉油工藝生產量的提升，對加熱爐裝置中容易發(fā)生腐蝕的零部件應進行材料性能的升級，如彎頭、彎管等部件可采用低合金鋼材質，進一步提高這些部位的低溫露點腐蝕能力。

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

第三，在煙氣管道內表面進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，可采用復合型爐襯材料，由兩層構成，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，阻止腐蝕反應的發(fā)生。

第四，優(yōu)化煉油工藝，嚴格操作規(guī)程。杜絕煉油工藝系統(tǒng)超負荷運行，以免煙氣介質中含有的腐蝕因子含量高而引發(fā)劇烈的腐蝕反應。一方面對原料組分進行嚴格的檢查，對原料投加方式、投加量進行合理控制，避免進料的酸性物質、硫含量、氯含量以及其他金屬物質含量超過工藝設計的限定值，減輕煙氣腐蝕反應發(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、燃氣爆燃激波清灰等方式，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，工作人員應嚴格按照工藝規(guī)程進行日常操作，并做好設備的檢修和維護，延長設備壽命，提高加熱爐運行的可靠性。

5 結語

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