常減壓裝置腐蝕分析與防護(hù)措施

常減壓裝置腐蝕分析與防護(hù)措施摘要原油的重質(zhì)化和高含硫特性對(duì)煉油裝置的腐蝕日趨嚴(yán)重，影響了常減壓裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行。通過(guò)分析常減壓蒸餾裝置的腐蝕原因，并針對(duì)低溫和高溫2種腐蝕環(huán)境，提出了設(shè)備、管道材質(zhì)選用和相關(guān)的防護(hù)措施。關(guān)鍵詞：常減壓,腐蝕,選材,防護(hù)措施常減壓裝置腐蝕原因分析[1]腐蝕原因分析常減壓裝置的設(shè)備和管道腐蝕主要表現(xiàn)為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。化學(xué)腐蝕主要發(fā)生在高溫部位（240℃~450℃）,電化學(xué)腐蝕主要發(fā)生在低溫部分（150℃）,每類(lèi)腐蝕由于HCl和HCN等介質(zhì)的作用存在多種腐蝕情況。低溫部位的腐蝕低溫下的HCl-H2S-H2O腐蝕。原油中含有一定的無(wú)機(jī)鹽、氯化物、硫化物。無(wú)機(jī)鹽在常壓爐出口360℃的溫度下，MgCl2、CaCl2和NaCl水解，產(chǎn)生鹽酸。由于水的存在而形成“稀鹽酸腐蝕”，原油中硫化物分解產(chǎn)生H2s，會(huì)鹽酸的腐蝕速度H2s和HCl會(huì)上升到常壓塔、減壓塔和初餾塔的塔頂，與塔頂金屬設(shè)備表面進(jìn)行反應(yīng)，對(duì)塔頂?shù)乃w、塔盤(pán)等進(jìn)行腐蝕。當(dāng)H2s和HCl經(jīng)過(guò)冷換設(shè)備后溫度下降到露點(diǎn)以下，冷凝區(qū)出現(xiàn)液體水時(shí)，HCl會(huì)溶于水中成為鹽酸，在冷換設(shè)備殼層形成HCl-H2S-H2O腐蝕。這類(lèi)循環(huán)腐蝕對(duì)于碳鋼為均勻腐蝕，對(duì)于0Cr13鋼為點(diǎn)蝕，對(duì)于奧氏體不銹鋼為氯化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。高溫部位的腐蝕高溫腐蝕主要包括高溫硫腐蝕和高溫環(huán)烷酸腐蝕。（1）高溫硫腐蝕。原油中的硫主要是非活性硫，它與金屬一般不會(huì)直接發(fā)生反應(yīng)造成腐蝕，非活性形成的硫化亞鐵在金屬表面會(huì)形成半保護(hù)性膜。在340℃~400℃時(shí)，硫化氫可分解產(chǎn)生H和活性很高的單質(zhì)硫，促進(jìn)腐蝕發(fā)生。當(dāng)在420℃~480c時(shí)，高溫硫?qū)υO(shè)備腐蝕最快。（2）高溫環(huán)烷酸腐蝕。環(huán)烷酸是有機(jī)酸的總稱(chēng)，包括環(huán)烷酸、脂肪酸、芳香酸以及酚類(lèi)，以環(huán)烷酸含量最多，故一般稱(chēng)石油中的酸為環(huán)烷酸，其沸點(diǎn)約在177℃~343℃。高溫環(huán)烷酸腐蝕特點(diǎn)：發(fā)生在酸值＞0.5mgKOH/g、溫度在220℃~400℃之間的高流速介質(zhì)中。腐蝕發(fā)生于液相，汽相無(wú)腐蝕，但在汽液相交變部位、有流速?zèng)_刷區(qū)及渦流區(qū)腐蝕最為嚴(yán)重。腐蝕率隨酸值的增加而升高。235℃時(shí)，酸值提高1倍，碳鋼腐蝕率增加2.5倍。在270℃~280℃腐蝕性最強(qiáng)，溫度繼續(xù)升高，環(huán)烷酸部分氣化未冷凝，液相中的環(huán)烷酸濃度降低，腐蝕性下降。350℃時(shí)，氣化速度加快，氣相速度增加，腐蝕加劇。350℃~400℃腐蝕性最強(qiáng)。425℃時(shí)，環(huán)烷酸基本氣化，對(duì)設(shè)備高溫部位不再產(chǎn)生腐蝕。當(dāng)環(huán)烷酸存在時(shí)，環(huán)烷酸與硫化亞鐵膜直接反應(yīng)，生成環(huán)烷酸鐵和H2S，H2s和Fe又可以反應(yīng)，從而促使腐蝕加劇。防護(hù)措施為了能夠有效防止設(shè)備腐蝕，在選用設(shè)備的材質(zhì)時(shí)，應(yīng)該根據(jù)所處的不同腐蝕部位來(lái)選擇不同的材質(zhì)。對(duì)于那些容易遭受腐蝕的部位，應(yīng)該盡量選取抗腐蝕性強(qiáng)的材質(zhì)。碳含量大的材質(zhì)容易遭受腐蝕，而Cr、Ni、Mo等對(duì)于增加材質(zhì)的抗腐蝕性比較有利。除了采用耐蝕材質(zhì)外，有時(shí)還要進(jìn)行表面處理，如碳鋼表面滲鋁處理和金屬鍍膜等。也可以在沖蝕比較嚴(yán)重的部位改用大管徑管道或者安裝緩沖板，以此來(lái)降低沖蝕的影響。低溫腐蝕部位的材質(zhì)選型低溫部位的腐蝕發(fā)生在初餾塔和常壓塔頂部、塔頂冷凝系統(tǒng)、減壓塔部分揮發(fā)線和冷凝系統(tǒng)。這類(lèi)循環(huán)腐蝕對(duì)于碳鋼為均勻腐蝕，對(duì)于0Cr13鋼為點(diǎn)蝕，對(duì)于奧氏體不銹鋼為氯化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。在塔頂上部低溫腐蝕部位和上部封頭材質(zhì)選用20R+00Cr17Ni14Mo。塔體下部高溫腐蝕部分和塔體下部封頭材質(zhì)選用20R+0Cr13,冷凝器的管束和空冷器管束內(nèi)壁采用銀磷化學(xué)鍍層，鈦納米聚合物涂料防腐涂層。塔頂冷凝系統(tǒng)重點(diǎn)腐蝕部位可選用耐H2s腐蝕的材質(zhì)，空冷管束入口段插入1=400mm鈦管，塔頂換熱器選用鈦材或316L，冷凝器的管束和空冷器管束內(nèi)壁可采用鎳磷化學(xué)鍍層，鈦納米聚合物涂料防腐涂層。而常壓塔塔頂換熱器材質(zhì)選用雙相不銹鋼時(shí)，雙相不銹鋼的固溶組織中鐵素體相和奧氏體相約各占一半，雙相不銹鋼兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)，將奧氏體不銹鋼具有的優(yōu)良韌性和焊接性與鐵素體不銹鋼具有的較高強(qiáng)度和耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能結(jié)合在一起，達(dá)到最佳的防腐蝕效果。雙相鋼選用3RE60和SAF2205。高溫腐蝕部位的材質(zhì)選型用耐高溫硫腐蝕、高溫環(huán)烷酸腐蝕的材質(zhì)，是解決高溫系統(tǒng)腐蝕最有效的方法。分別對(duì)2種高溫腐蝕提出材質(zhì)選用：（1）高溫硫腐蝕中，腐蝕發(fā)生在加熱爐爐管內(nèi)壁，分餾塔進(jìn)料層以下，減壓塔底的渣油和原油換熱器、渣油泵葉輪和重油泵的出口管線等。主要選材如Cr5Mo、Cr9Mo、0Cr13、1Cr18Ni9Ti等、防止高溫酸和硫腐蝕除了采用耐蝕材質(zhì)外，有的還要進(jìn)行表面處理，如碳鋼表面滲鋁處理和金屬鍍膜等。滲鋁碳鋼表面經(jīng)氧化后生成一層致密的Al2O3保護(hù)膜，具有良好的耐環(huán)烷酸腐蝕、抗硫化和沖蝕性能，而且成本較低；（2）高溫環(huán)烷酸的腐蝕中，腐蝕發(fā)生在常壓蒸餾和高真空減壓蒸餾的設(shè)備、高溫油泵、塔進(jìn)料層、回流線、換熱器等。主要選材如Cr5Mo、0Cr13、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、1Cr18Ni12Mo2等防止常減壓蒸餾裝置設(shè)備和管道的腐蝕。設(shè)備、管道的材質(zhì)選用外，還應(yīng)采用工藝防護(hù)措施“一脫三注”原油電脫鹽，注中和劑、注水、緩蝕劑和利用在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行腐蝕監(jiān)測(cè)掌握腐蝕速率、分析原因。常減壓蒸餾裝置的低溫部分需要結(jié)合工藝防腐蝕進(jìn)行，而高溫部位的防腐蝕主要是以材質(zhì)升級(jí)為主，再輔以定點(diǎn)測(cè)厚、在線腐蝕監(jiān)測(cè)和氫銅監(jiān)測(cè)等腐蝕監(jiān)測(cè)手段。常減壓減壓塔填料運(yùn)行故障原因分析及對(duì)策[2]某公司常減壓裝置簡(jiǎn)況某公司常減壓裝置減壓塔采用高效規(guī)整填料,全塔分5段,分別為減一線、減二線、減三線、減四線和洗滌油段，與武漢分公司減壓塔填料結(jié)構(gòu)形式基本相同。填料及內(nèi)件材質(zhì)為316L,填料鋼帶厚度O.15mm。自2003年初以來(lái),在減壓塔側(cè)線泵入口處發(fā)現(xiàn)有大量填料殘片,表明規(guī)整填料腐蝕損失加劇，因減壓塔內(nèi)使用的規(guī)整填料厚度只有0.15mm,厚度偏薄,經(jīng)生產(chǎn)運(yùn)行檢測(cè),該規(guī)整填料的設(shè)計(jì)壽命為3年,判斷該規(guī)整填料使用壽命已到期。2004年6月裝置進(jìn)行了檢修,發(fā)現(xiàn)減三線填料、減四線填料及重洗滌油填料（減四線集油箱下填料）完全腐蝕,填料呈脆性,一觸即碎,減二線填料部分腐蝕,減一線填料基本完好；為保證安全運(yùn)行3~4年,故對(duì)第一、二、三、四、五等五段規(guī)整填料拆卸更換。此次大修后,減三中、減四中填料材質(zhì)采用317L,其他為316L-T（OOCrl7Nil4Mo2.5），其中Mo含量大于2.5%,填料鋼帶厚度也增加到0.2mm~0.25mm。另一公司減壓塔填料構(gòu)造、材質(zhì)與某公司常減壓裝置減壓塔