煉油設備腐蝕因素與防護措施研究

馮聰聰

（中國石油大慶煉化公司檢維修中心，黑龍江大慶 163400）

1 煉油設備腐蝕因素

1.1 硫化物因素

從國內狀況判斷，大部分的油田在中晚階段都存在著石油品質降低、石油中雜質成分增加的現象；尤其是在原油生產中，由于硫含量的升高，往往造成了裝置的腐蝕，原油中的硫總是以硫化氫、單質硫、硫醇、硫醚等形式存在。溫度低的情況下，對金屬容器的腐蝕較輕，當溫度升高到240 ℃以上時，活性硫化氫的腐蝕性增強，造成嚴重腐蝕，如常減壓、裂化、焦化等裝置都有比較嚴重的硫腐蝕。造成氫鼓泡，氫脆和硫化物的用力腐蝕開裂。表1 說明了腐蝕體系的腐蝕的部位。

表1 煉油設備低溫腐蝕體系和腐蝕部位

針對硫腐蝕，在煉油結構設計階段要多考慮耐腐蝕性，合理選材、不斷改進，要注意表面防護：采用鍍鉻噴鋁，內涂涂料；使用脫硫工藝，加注緩蝕劑、破乳劑、中和劑等。運行方面，要保證操作平穩，避免操作失誤引起的停車。

1.2 氯化物因素

隨著原油的重質化和劣質化，原油中的氯含量大幅增加。在原油中，氯的存在形態分有有機氯和無機氯兩種。在煉油設備中，原油中的無機氯和有機氯水解生成大量的氯化氫，在有水存在時具有強的腐蝕性，嚴重威脅設備的生產安全（圖1）。另外，原油中的含氯無機鹽在一定溫度下也會發生水解反應，生成強腐蝕性鹽酸。

圖1 循環泵沖刷腐蝕現象

氯腐蝕包括點蝕、氯化物應力腐蝕開裂、沖刷腐蝕等，應對措施有：①運用摻煉的方式控制原油中氯含量；②對于常減壓、催化、加氫等裝置的塔頂低溫段，采用加注緩蝕劑的工藝措施，并定期監控、調整緩蝕劑的濃度；③含氯較高的常壓塔頂系統，最好選用雙相不銹鋼；④水冷器管束可以采用犧牲陽極保護控制循環水的腐蝕；⑤存在腐蝕物質的設備和管道，在設計時則不應出現死角滯流等結構。

1.3 氫腐蝕因素

氫腐蝕是煉油設備中比較復雜的問題，受設備的溫度、壓力、介質、設備材料及反應器中的應力水平和性質有關。氫對煉油設備的腐蝕作用有兩個，一是引起脆性作用，二是使設備機械性能發生不可逆的劣變。常見的氫腐蝕問題有氫鼓包、氫脆、氫腐蝕等。氫的來源主要有兩個，一是在機械制造（焊接、酸洗、電鍍等過程）中產生的，二是一級煉油設備在運行中泄漏的氫，如氫氣、硫化氫等。

應對措施主要有兩個：可以選用空穴少的鎮靜鋼或奧氏體不銹鋼，必要時采用鎳襯里（如塑料保護層、玻璃鋼襯里等）；選用對氫脆影響小的材料（如鎳、鉬的合金鋼），在制作過程中避免氫的產生。總之，需要選用抗氫損傷或抗氫脆的金屬材料。

2 煉油設備最新防腐蝕措施和技術

設備腐蝕問題影響因素復雜，盡管在建設設計階段已經更加原油情況進行合理選材，但是在具體運行中，不可避免的會有腐蝕發生。煉油設備受到腐蝕主要是硫和酸值引起的，由于原油種類增多，腐蝕也會越來越嚴重。單獨使用一種措施很難實現裝置的長周期運行，所以采取綜合防護技術，取得了最佳效果。

2.1 材料防腐蝕措施

針對煉油設備一些腐蝕嚴重的部位，已經將碳鋼材料和低合金材料逐步換成更耐腐蝕的不銹鋼材料（如316L、317L 等）。塔器中塔壁進料段等腐蝕嚴重的部位，則采用不銹鋼襯里。

為解決水凝冷卻系統和熱交換系統的腐蝕，采用了不銹鋼甚至鐵合金制造空冷器和換熱器；在一次加工的三頂低溫部位及二次加工高溫重催化部位及其冷凝冷卻系統和轉油線腐蝕嚴重的部位，改用了不銹鋼或不銹鋼的復合材料，解決硫腐蝕問題以及氯腐蝕問題，特別匹配了焊接接頭、彎頭、閥、泵、膨脹節、管路等，使管道通暢、無死角；但是在加熱爐尾端及熱量回收裝置上也使用了一些耐低溫露點腐蝕的金屬材料（如NSI 鋼），使用效果不夠理想。

為了解決加工高硫原油腐蝕問題，煉油設備一、三蒸錮裝置及管道，這兩裝置專門選用了高合金耐蝕材料的，對于煉油裝置材料升級有質的飛躍。但是材料改變并不意味著徹底解決了裝置的腐蝕問題。

2.2 “一脫三注”工藝防腐蝕技術

煉油設備同樣采用了“一脫三注”工藝防腐蝕技術。其中，“一脫”是指原油電脫鹽。在原油進入常減壓塔頂餾出線前進行了深度脫鹽，經二級脫鹽后含鹽量可以達到3 mg/L，大大緩解了由氯離子引起的腐蝕問題（表2）。但是目前脫鹽效果不夠穩定，還會出現破乳劑效果差、電流高、跳閘多的情況。而“三注”則是指塔頂注中和劑、注水、注緩蝕劑，其關鍵問題在于注在合適的部位、合適的藥劑及合適的劑量，從而有效緩解腐蝕問題。

表2 “三注”操作數據

近年來，根據現狀和運行情況對“一脫三注”防腐工藝進行了改進，使用新型中和緩蝕劑BC-951 和應用液體脫鈣劑，使煉油工藝更加經濟有效。

2.3 材料表面改性防腐蝕技術

根據實際運行情況，做了大量材料表面改性方面的研究，在眾多工藝技術種類中，選取應用效果與制備工藝的穩定性最佳的方案。

2.3.1 滲鋁技術

滲鋁技術作為材料改性處理的方法應用較廣，滲鋁材料具有良好的耐腐蝕性。通過在焦化爐爐管、換熱器管及塔內的填料、塔板加熱爐管等部位，加入滲鋁技術，提高裝置抗高溫氧化和高溫硫腐蝕的能力。目前已獲得良好的效果。

2.3.2 金屬燒結涂層技術

應用Ni-P 化學鍍技術和高合金表面鈍化膜技術相結合的方式，采用熱噴涂法在材料表面制備耐蝕金屬涂層的方法，在貯罐、列管式換熱器、管線表面進行噴鋁，都取得了不錯的效果。但是金屬涂層的制備屬于陰極性涂層，涂層的致密性尤為重要。而致密性又與具體的配方、工藝直接相關，如果控制不當就可能產生不致密性或漏點，這樣涂層在電解質環墻中不僅起不到防護效果，反而有可能加快腐蝕速度，所以使用前應該進行嚴格檢驗。

2.4 復合金屬技術和耐蝕材料襯里技術

復合金屬和耐蝕材料襯里技術，特別是碳鋼與不銹鋼的復合技術和襯里技術，目前在煉油設備有廣泛應用，是解決煉油廠腐蝕的重要防腐蝕手段之一。大慶煉化公司也根據實際情況進行改造，目前碳鋼、不銹鋼、復合鋼板、爆炸復合管已經獲得了良好的應用效果。為了解決高溫硫腐蝕和高溫環燒酸腐蝕，在一次加工和二次重催化加工裝置及其轉油線上廣泛采用了碳鋼—不銹鋼的復合技術和襯里技術。其在煉油廠也有較廣泛的應用，在溫度小于200 ℃的強腐蝕環境的泵、閥零件上和使用碳鋼與有機材料相結合的技術。這些新型材料的應用，很好地緩解了煉油設備某些部位的腐蝕問題。

2.5 有機硅防腐蝕涂料

煉油裝置借鑒使用了有機硅耐腐蝕涂料，解決了空氣預熱器硫酸露點腐蝕的現象，有機硅涂料與鋼材表面有很強的結合力，耐溫性好，是空氣預熱器的優質涂料。

2.6 電化學防腐蝕技術

采用電化學方法防腐蝕也是煉油設備重要的防腐蝕技術之一（圖2）。應根據裝置的具體特點，一些貯罐、塔器、地下管線等部位采用外加電流法或犧牲陽極法進行保護，也取得了較好的耐腐蝕性效果。

圖2 新工藝防腐技術

3 關于煉油設備腐蝕防護的建議

3.1 加強培訓集思廣益

積極組織技術人員和操作人員開展防腐蝕教育培訓工作，分發防腐防護手冊，組織防腐知識技能競賽，以賽促學，來有效的應對和解決腐蝕問題。

3.2 加強監測夯實基礎

在煉油設備的防腐工作中，腐蝕與防護工作的現場監控監測工作包括工藝項目的防腐跟蹤十分重要。煉油設備都有較多的腐蝕監測數據，但是在監測能力方面還存在漏洞，希望能借助互聯網以及信息技術的優勢，來建立專業防腐蝕與防腐蝕綜合管理緊密結合的完整的體系，保證防腐監測數據的準確性和可靠性，從而更好地指導防腐工作，切實實現長周期運行。

3.3 “兩新”應用不斷發展

隨著技術的發展，新的防腐材料和工藝也層出不窮，給防腐蝕工作的帶來了更多選擇，很多新的防腐工藝也取得了很好的效果。而且隨著社會的不斷發展，在煉油設備這些新的防腐材料和防腐工藝也將替代原有的材料、工藝。通過不斷改進和優化防腐技術，可以有效降低危害物質對設備的腐蝕，實現裝置的長周期運行。但是這些防腐技術仍然存在一定局限性，應結合實際情況來選擇適合的耐腐蝕材料，同時也要加大研究力度，只有找到適合自身特點的方法才能有效發揮新材料、新技術的在線監測作用，才能有效應對煉油設備的腐蝕情況，更好地促進煉油企業的發展。

4 結束語

通過對煉油裝置的腐蝕與防護狀況的現場考查和函調結果的匯總、整理、分析，列舉了煉油設備的腐蝕問題和主要采取的防腐材料和防腐蝕技術。摸清原油不同混煉比所引起的腐蝕規律也是防腐蝕研究中應當重視的工作，應加強在這方面的研究，并為解決這類腐蝕問題制訂出適合的標準，用以指導現場的腐蝕防護工作。