乙烯裝置裂解爐對流段爐管防腐蝕措施分析

孫大志

摘 要：裂解爐是乙烯裝置生產系統中的一個重要設備，在生產過程中，裂解爐對流段爐管經常發生腐蝕現象，從而給化工生產安全帶來一定的影響。本文對乙烯裝置裂解爐對流段爐管腐蝕原因進行了分析，旨在促進化乙烯化工生產企業裂解爐對流段爐管防腐蝕水平的提高，確保生產安全。

關鍵詞：乙烯裂解爐；對流段爐管；腐蝕原因

在乙烯化工生產中，裂解爐是一個重要裝置設備。乙烯生產是一個復雜過程，涉及到較多的化學反映，生產過程中裂解爐對流管爐管出現腐蝕是一個普遍現象。裂解爐構成復雜，腐蝕情況對其安全造成一定威脅，因此加強腐蝕原因以采取針對性措施進行防范，對于確保乙烯生產系統穩定安全運行意義重大。

一、裂解爐對流爐管腐蝕危害性

裂解爐對流段通常由幾大組進料系統組成，而且按照溫度分部和充分回收煙氣熱量原則對對流段進行分段，通常可分為原料預熱段、鍋爐給水預熱段、原料預熱段、混合過熱段、稀釋蒸汽過熱段、超高壓蒸汽過熱段等，另外，原料預熱段通常還分幾個階段。過熱至橫跨溫度烴類和稀釋蒸汽混合物一般經文氏分配器進入敷設段爐管。

對流段爐管發生腐蝕后，給乙烯生產造成較大影響。一是影響對流爐管傳熱性能，影響裂解爐熱效率。燃料中不能蒸發汽化部分重質烴類受熱后發生熱分解，留下殘碳，殘碳形成的未燃碳粒逐漸成為吸附煙氣中硫酸“核子”，在煙氣溫度接近露點區域形成白雪狀污垢層。污垢中存在的二氧化硫對爐管、翅片等造成腐蝕，腐蝕物積聚在爐管表面，從而降低對流段爐管傳熱性能，導致對流段妖氣出口溫度升高，降低裂解爐效率。二是降低爐管壽命，影響乙烯生產安全性。腐蝕結垢后的管壁更容易吸附煙氣中的硫酸蒸汽，從而進一步加劇爐管表面腐蝕情況。而形成的腐蝕產物會增加爐管傳熱熱阻，降低傳熱效率，且使用一定時間后，隨著腐蝕產物增加，爐管管壁就可能穿孔，一旦發生泄漏不僅給環境造成污染，甚至引發安全事故，造成不可估量的經濟損失。

二、乙烯裝置裂解爐對流段爐管腐蝕原因分析

（一）燒焦導致爐管被氧化

對流段爐管發生腐蝕導致泄露后，對翅片管中物質進行分析，會發現白色垢層通常含有Fe、S、O及少量Mn、Al、Si等元素，因此可以確定腐蝕物主要為亞鐵硫氧化物。而紅色腐蝕產物主要為Fe、C、O及少量Mn、Si等，可確定為碳化物和鐵氧化物。而硫酸亞鐵和鐵氧化物的產生主要是由于存在燒焦空氣情況。由于油介中含有硫，與金屬發生反應后生成FeS膜，FeS在水與空氣存在情況下就會燃燒成白色的亞鐵硫氧化物，而未發生反應的紅色鐵氧化物就會引起垢下腐蝕。

（二）酸性凝結水導致腐蝕

通常情況，為確保生產效率及安全性，裂解爐需要定期進行清焦處理。清焦處理一般使用過熱水蒸氣對物料管線進行吹掃，這個過程中過熱蒸汽會有所殘留，如果沒有采取相應措施對其進行處理，那么隨著停爐溫度降低，蒸汽就會冷凝并匯聚在爐管下部，酸性成分溶于其中后就形成了酸性水，從而腐蝕爐管保護膜進而腐蝕爐管，久而久之就會導致對流段爐管穿孔泄露。

（三）兩相流存在液態烴類原料汽化導致腐蝕

裂解爐在生產過程中，原料預熱段有相應操作條件，一般溫度在360-370 ℃之間，壓力在0.4-0.5MPa間，加氫裂化尾油原料溜程在259-497 ℃。經結合實際情況進行分析發現，操作溫度與加氫裂化尾油50%的溜程溫度接近，這種條件下就很容易出現汽液兩相共存的現象。兩相共存中，液相處于下部，會對爐管管壁造成直接沖刷腐蝕。另外，煙氣也會增加爐管溫度，從而進一步加劇對爐管的沖刷腐蝕。汽液兩相流沖刷作用中，水平爐管上下兩側減薄程度并不是一致的，而是下部沖刷侵蝕減薄程度比上部大得多。

三、對流段爐管腐蝕防范對策

（一）加強進料管管理

在日常生產過程中，應根據生產規模等情況制定科學檢查管理制度，定期對進料管段進行檢查。在檢查過程中，先切割對流段兩側彎頭，采用內窺鏡對原料預熱段其他爐管進行內部檢查，并對原料線彎頭及直管段進行定點測厚，如果腐蝕情況較為嚴重，應馬上更換內腐蝕部分管段，并將爐管出口同心大小頭改為偏心大小頭。另外，乙烯生產企業應制定明確的裂解爐爐管檢查、維修制度。要求維修人員根據爐管腐蝕程度以及投入運行時間，做好爐管的定期檢查，發現腐蝕較為嚴重時應及時進行更換。

（二）重視裂解爐綜合評價工作

在乙烯生產過程中，對裂解爐進行綜合評定工作是有效掌握對流管段腐蝕情況及強化安全生產管理的重要手段。通過對裂解爐進行綜合評價分析，可以全面掌握各管段實際情況，然后對照有關標準對問題管段進行及時更換或維修處理。因此，乙烯生產企業應高度重視裂解爐綜合評價分析工作，建立完善評價管理機制，在實踐中不斷完善評價分析體系，以有效對易沖刷腐蝕泄漏部位進行全面排查。同時做好相關檢查記錄工作，對檢查項目、檢查內容等建立完善臺賬，根據壁厚減薄情況及時停爐處理，避免泄漏發生。

（三）完善裂解爐燒焦操作規程

在腐蝕原因分析中知道，裂解爐燒焦是引起對流管段發生腐蝕的重要原因之一，因此應采取相應措施進行防范控制，而最主要的一個方法就是進一步完善裂解爐燒焦規程。裂解爐燒焦操作規程完善主要有以下幾方面：一是對原料中硫含量進行嚴格控制；二是及時調整減輕硫離子的腐蝕。清焦處理結束后，使用工業風單路大風量進行吹掃，保證吹掃時間，消除爐管中存液現象，盡量將蒸汽排凈。

停爐檢修時采取有效保護措施，吹掃完成后及時使用氮氣對流段物料管進行保護，以防止空氣進入。

（四）對流段爐管防腐蝕措施

為了有效地防止乙烯裝置裂解爐對流段爐管出現腐蝕而影響到生產順利開展以及人員設備的安全，廣大石油化工企業就必須在充分研究導致腐蝕問題出現的原因情況下采取相應的防腐蝕措施，對此筆者建議可以從下面兩個方面著手：第一，在對流段爐管清焦吹掃完成后必須及時將蒸汽排干凈出來，然后再利用氮氣充入到對流段物料管里面去，這樣一來能夠在有效避免空氣進入的情況下降低爐管出現腐蝕的幾率。第二，石油化工企業要針對對流段爐管檢修工作制定出相應的方案以及規范化的流程，隨后定期開展檢查以確保腐蝕問題不會出現。

四、結束語

綜上所述，乙烯生產在促進社會經濟發展方面有重要作用，但乙烯生產是一個復雜過程，管理不到位就很容易出現安全生產事故。而裂解爐作為乙烯生產系統中的重要設備裝置之一，確保其安全穩定性意義重大。通過上面分析，我們知道引起裂解爐對流段爐管發生腐蝕的原因主要有燒焦時爐管被氧化腐蝕、酸性凝結水腐蝕及兩相流沖刷侵蝕三方面，因此，乙烯生產企業應在充分認識到裂解爐對流段爐管發生腐蝕存在的危害性的基礎上，加強原因分析，完善乙烯生產檢查及安全管理等工作，采取針對性措施對腐蝕進行防范管理和處理，以確保裂解爐安全穩定運行，促進乙烯生產行業可持續發展。

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