常減裝置腐蝕與防范

常減壓蒸餾中的設(shè)備腐蝕類型及重點(diǎn)部位主講：顧永兵常減壓裝置簡介常減壓裝置中的腐蝕類型常減壓裝置腐蝕的重點(diǎn)部位常減壓裝置簡介臥式電脫鹽罐原油出口原油入口廢水出口電極板1500℃900℃復(fù)合襯里爐壁輻射爐管燃燒器對流爐管余熱回收引風(fēng)機(jī)煙囪加熱爐

常底線進(jìn)料口塔板360℃常一線常二線常頂線常三線浮閥溢流堰蒸餾塔

目前國內(nèi)單體最大的青島大煉油1000萬噸／年常減壓蒸餾裝置減壓塔由寧波工程公司寧波機(jī)械廠整體制造完成，這臺(tái)最大直徑達(dá)10.8米，總高49.195米，重量575.8噸的龐然大物在寧波鎮(zhèn)海大件碼頭順利裝船啟運(yùn)，并將通過海路運(yùn)往青島大煉油項(xiàng)目建設(shè)現(xiàn)場。減壓塔抽真空設(shè)備

減壓塔的抽真空設(shè)備常用的是蒸汽噴射器（steamejector，也稱蒸汽吸射泵）或機(jī)械真空泵（mechanicalvacuumpump）。其中機(jī)械真空泵只在一些干式減壓蒸餾塔和小煉油廠的減壓塔中采用，而廣泛應(yīng)用的是蒸汽噴射器。常減壓蒸餾中的腐蝕類型及重點(diǎn)部位低溫部位腐蝕高溫硫腐蝕環(huán)烷酸腐蝕低溫部位的腐蝕低溫部位的腐蝕主要屬于HCl+H2O型HCl+H2S+H2O型腐蝕。腐蝕主要發(fā)生在初餾塔、常壓塔和減壓塔頂部，以及塔頂冷凝冷卻系統(tǒng)的空冷器、水冷器等有液態(tài)水存在的低溫部位。腐蝕因素主要取決于pH值、Cl－以及H2S的含量。其中Cl－是初餾塔、常壓塔頂部腐蝕最主要的因素，主要來源于原油中的氯鹽，如MgCl2和CaCl2在120℃左右發(fā)生水解，生成HCl。H2S是減壓塔頂部和冷凝冷卻系統(tǒng)腐蝕的主要因素。H2S主要是加工過程中由硫化物熱分解而成。在該腐蝕環(huán)境中，HCl溶于水生成鹽酸。若水量少，鹽酸濃度可達(dá)1%～2%，形成十分強(qiáng)烈的稀鹽酸腐蝕環(huán)境。H2S的存在會(huì)使腐蝕加速，二者構(gòu)成相互促進(jìn)的循環(huán)腐蝕。低溫H2S腐蝕表現(xiàn)為均勻腐蝕和濕H2S應(yīng)力腐蝕開裂。濕H2S應(yīng)力腐蝕開裂包括氫鼓泡、氫致開裂、硫化物應(yīng)力腐蝕開裂和應(yīng)力導(dǎo)向氫致開裂。塔頂?shù)母g，硫化氫、水、氯化氫等在一定溫度下相互作用，會(huì)腐蝕得很嚴(yán)重。常減壓裝置檢修時(shí)，常見到減頂水冷凝器的腐蝕，減頂有三級水冷凝器，一級比一級腐蝕得嚴(yán)重，其中第三級腐蝕得最為嚴(yán)重。H2S應(yīng)力腐蝕開裂的致因?yàn)殛帢O析氫反應(yīng)生成的氫原子Had，其反應(yīng)式見式。

這類腐蝕是低溫腐蝕的最重要種類，主要發(fā)生在常減壓蒸餾設(shè)備的“三頂”系統(tǒng)（即初餾塔頂、常壓塔頂和減壓塔頂），具體包括初、常、減三塔的低溫輕油部分、及其換熱器、空冷器、水冷器和內(nèi)部管線等，其特點(diǎn)是在氣相H2O環(huán)境下設(shè)備的腐蝕極為輕微，而在液相水環(huán)境中腐蝕較為嚴(yán)重，特別是在換熱后的初凝部位腐蝕最為嚴(yán)重。這類腐蝕與介質(zhì)相變關(guān)系密切，一般認(rèn)為此類型的腐蝕為典型的電化學(xué)腐蝕，遵循電化學(xué)反應(yīng)行為特征。其中陽極反應(yīng)為金屬溶解，反應(yīng)式見式（1）；陰極反應(yīng)為H+的去極化反應(yīng)，反應(yīng)式見式（2）。HCl+H2S+H2O腐蝕

一般認(rèn)為其發(fā)生原因是初凝部位少量的液態(tài)H2O溶解了大量的富相的氣態(tài)酸性氣體，導(dǎo)致溶液酸性較大以致嚴(yán)重的腐蝕。需說明的是H+在水溶液中實(shí)際以水合態(tài)的H3O+存在，主要由HCl和H2S兩組溶質(zhì)電離生成，其中HCl發(fā)生一步電離，其反應(yīng)式見式（3）；H2S為發(fā)生兩步電離，其反應(yīng)式見式（4）~式（5）。

需要說明：HCl為強(qiáng)電解質(zhì)，在溶液可視為全部電離，H2S為弱電解質(zhì)，其電離度和溶解度均遠(yuǎn)小于HCl，因此在同離子作用下H2S的電離平衡左移，此時(shí)腐蝕介質(zhì)中陰離子基本以Cl-為主。有研究表明，原油中硫含量可能會(huì)對低溫腐蝕具有促進(jìn)作用，但對露點(diǎn)腐蝕發(fā)生的影響有限，這一點(diǎn)已被大量工程經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí)。高溫硫腐蝕高溫硫腐蝕是指溫度在240℃以上時(shí)，原油中的活性含硫化合物(如單質(zhì)硫、硫化氫、硫醇等)與金屬反應(yīng)形成的腐蝕。高溫硫腐蝕從250℃左右開始，并隨著溫度升高而逐步加劇，溫度達(dá)到340～430℃時(shí)腐蝕情況最為嚴(yán)重。高溫硫腐蝕最易發(fā)生部位為:常壓爐出口爐管及轉(zhuǎn)油線、常壓塔進(jìn)料部位上下塔盤、減壓爐至減壓塔的轉(zhuǎn)油線、減壓塔進(jìn)料段塔壁與內(nèi)部構(gòu)件以及塔底、減壓渣油轉(zhuǎn)油線、減壓渣油換熱器等。反應(yīng)式（13）中的硫元素腐蝕能力相對其他活性硫更強(qiáng)，而H2S可在340℃~400℃分解成硫元素，加速腐蝕反應(yīng)的進(jìn)行。其反應(yīng)式見式（14）。其他硫化物雖不能與鐵直接反應(yīng)，但受熱分解生成的活性硫則按上述反應(yīng)式和鐵發(fā)生反應(yīng)。環(huán)烷酸腐蝕（CnH2n-1COOH）環(huán)烷酸與鐵發(fā)生反應(yīng)生產(chǎn)油溶性環(huán)烷酸亞鐵，其能夠被油流帶走，并脫離金屬表面。即使硫化氫與鐵反應(yīng)生成硫化亞鐵保護(hù)膜，也不會(huì)阻止金屬與環(huán)烷酸發(fā)生反應(yīng)，造成金屬表面繼續(xù)裸露在腐蝕環(huán)境中，環(huán)烷酸腐蝕仍可繼續(xù)進(jìn)行。介質(zhì)中存在硫化氫會(huì)加劇金屬環(huán)烷酸腐蝕，但是金屬與硫腐蝕產(chǎn)物硫化亞鐵卻不能溶于介質(zhì)中，而是形成保護(hù)膜覆蓋在金屬表面，所以介質(zhì)中含硫可以阻止基體金屬被腐蝕，硫化氫可以繼續(xù)與環(huán)烷酸亞鐵循環(huán)反應(yīng)生成環(huán)烷酸和硫化亞鐵沉淀，反應(yīng)產(chǎn)物硫化亞鐵可以附著在金屬表面，形成保護(hù)膜，因此，若想要獲得穩(wěn)定的金屬保護(hù)膜，原油中含有的硫必須達(dá)到相應(yīng)的指標(biāo)。重點(diǎn)部位：環(huán)烷酸腐蝕通常發(fā)生于大于220℃易發(fā)部分主要為塔器、管線、加熱爐爐管、高溫?fù)Q熱