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延迟焦化装置的主要腐蚀类型及防护措施分析

孙冰
【摘  要】随着石油资源的开发利用，当前的高质量石油资源日益枯竭，导致焦化装置的加工原料越来越劣质化，对装置的腐蚀也日益严重，从而导致在生产的过程中，出现设备、工艺管线泄漏，严重影响到焦化装置的安全、平稳生产。本文就针对延迟焦化装置的主要腐蚀类型及其机理进行分析，然后针对性探讨了装置腐蚀防护的措施，仅供参考。
【关键词】延迟焦化装置;腐蚀类型;腐蚀机理;防护措施
前言：
近年来，随着全球工业的发展，国际石油资源日益枯竭，高质量原油产量日益减少，且油价不断上涨。在这样的背景下，我国的炼油企业不得不运用高硫、高酸、性质较差的原料油进行焦化生产。所谓的焦化，是石油炼制的过程之一，是在对设备进行加热以及较长的反应时间下，促使渣油发生深度的裂化反应，从而转化成焦化气、汽油、柴油、重质馏分油及石油焦的过程。在石油焦化生产中，原料的含硫量对产品质量具有极大的影响。含硫量过高，会导致生产出来的汽油和柴油很不稳定，含有的杂质过多，必须进行进一步的精制。随着石油性质的变差，其中所含的酸、硫等物质会对焦化装置产生严重的腐蚀现象，导致装置逐渐因腐蚀出现泄漏的现象。
一、延迟焦化装置工艺及腐蚀部位分析
延迟焦化工艺是用加热炉将原料加热到反应温度，然后在高流速、短停留时间的条件下，使原料在进行少量反应时就迅速离开加热炉，进入到焦炭塔中进行裂化及缩合生焦反应。延迟焦化是全球各国对渣油进行深度加工最主要的方法。目前，延迟焦化装置典型的工艺流程分为一炉两塔、两炉四塔和三炉六塔。本文主要针对两炉四塔延迟焦化装置进行分析。
延迟焦化是一种半连续性的操作。在实际生产中，焦化原料先是进入到罐区的原料缓冲罐当中，然后利用双螺杆原料泵送入到回流蜡油渣油换热器中进行加热，接着进入分馏塔，然后经过辐射泵输送到加热炉当中，经过相应操作加热后进入焦炭塔。而原料经过裂解、缩合反应，生成的焦炭聚集在焦炭塔中，而高温油气经由焦炭塔顶部进入到分馏塔，与原料渣油进行换热后，通过分馏切割生成汽油、柴油、蜡油和轻烃等产品。在生产过程中，当一台焦炭塔内的焦炭累积到一定的高度后，就会自动切换到另一台焦炭塔继续进行焦化生产，而充满焦碳的焦炭塔在用水蒸气吹扫和水冷后，在运用水力除焦设备，除去塔内的焦炭，这样就可以继续进行渣油的焦化生产了。一般来说，延迟焦化加热炉的出口温度可达到495～505℃，焦炭塔内的压力为0.18～0.28MPa，分馏塔底的温度一般不大于400℃。
基于延迟焦化装置工艺流程，易受到腐蚀的装置部位主要是加热炉对流段和辐射段的炉管、分馏塔、辐射泵叶轮、回流蜡油渣油换热器以及焦炭塔。
二、延迟焦化装置腐蚀主要的机理分析
（一）硫腐蚀
在石油炼制的过程中，硫腐蚀现象贯穿于炼制的始终，其机理错综复杂，在不同的部位受不同温度的影响，会产生不同的腐蚀现象。因为石油原料中大都含硫，尤其海洋原油，含硫量更高，在塔器、容器、反应器以及管道等部位，都会受温度的影响，造成不同程度的腐蚀。一般情况下，240℃下产生的硫腐蚀，都被成为低温硫腐蚀，240及以上温度时发生的腐蚀都被称为高温硫腐蚀。而在炼油厂延迟焦化装置中，高温硫腐蚀最为常见。其中高温硫腐蚀的反应机理为：
H2S+Fe→FeS+2H2
S+Fe→FeS
RSH+Fe→FeS+不饱和烃
而低温硫腐蚀分为阴极反应和阳极反应，其反应机理分别为：
阴极反应：2H++2e→H2
阳极反应：Fe-2e→Fe2+
（二）硫化氢腐蚀
原油中或多或少都存在着硫和硫化物，在反应过程中，随着温度的升高，原油中的硫化氢会与金属直接发生反应，其反应机理为
H2S+Fe→FeS+H2
当装置中的温度在350℃～400℃时，硫化氢会分解成单质的硫和氢，而这种分解出来的硫，比硫化氢的腐蚀性更加强烈，其反应机理在前文已经阐述，这里就不进行叙述了。
除了高温情况下的硫化氢腐蚀，在低温状况下，原油中的硫化氢及加工过程中产生的硫化氢，会与加工过程中生成的氢、氮和游离氧等腐蚀介质在装置内形成腐蚀性环境，对装置造成较为严重的腐蚀现象。此外，硫化氢还会与原油中存在的氯化物及注水时带入的氯离子在焦化反应中分解形成NH+3以及少量的HCN、HCI和H2S。这其中的HCI和H2S都能直接与金属表面发生反应造成腐蚀，而且HCI和H2S还会与NH3+发生中和反应，虽然在一定程度上会降低腐蚀，但其生成的NH4CI又会造成垢下腐蚀现象，加剧延迟焦化装置腐蚀的程度。
（三）环烷酸腐蚀
在石油原料中还存在着大量以环烷酸为主的酸性成分，在高温的条件下，会对延迟焦化装置的碳钢和低合金钢等材料在成一定的腐蚀。一般来说，原油中的环烷酸在220℃以下时，基本上不会对延迟焦化装置造成腐蚀，随着装置内温度的上升，环烷酸会对装置造成一定的腐蚀，当装置内的温度达到270～280℃时，造成的腐蚀现象最严重。此后，随着温度的继续上升，腐蚀的速率逐渐下降。但当装置内的温度升高到350℃时，腐蚀的速度又会急剧上升。当温度达到400℃以上时，环烷酸会发生分解，不再对延迟焦化装置造成腐蚀。
（四）其他腐蚀
除了上述三种腐蚀现象，延迟焦化装置的加热炉还存在着烟气露点腐蚀和辐射段高温氧化腐蚀以及焦炭塔焊缝处的热应力热疲劳损坏等情况。
三、延迟焦化装置主要腐蚀的防护措施分析
（一）加强对原油质量的监控
针对延缓焦化装置的腐蚀情况，首先應对原有的只想进行分析监控，通过这样的方式，及时发现原油中硫含量的变化，一方面为装置工艺的调整提供参考，另一方面也能及时协调原油性能，减缓装置腐蚀的发生。
（二）加强对装置腐蚀情况的监控
除了监控原油质量以来，还要加强对延迟焦化装置腐蚀情况的监测，积极利用电感腐蚀探针进行在线监测，或者是运用超声波定期进行定点测厚。通过这样的方式，动态跟踪、监控设备，及时发现设备的腐蚀情况，从而避免腐蚀泄漏事故的发生。
（三）优化焦化工艺流程
针对装置腐蚀情况的存在，金丝狐人员应根据腐蚀发生的机理，优化延缓焦化的工艺流程，重点对三通、弯头等最易发生腐蚀的部位进行排查，利用技改予以消除，并优化操作，抑制装置内腐蚀环境的产生。
（四）运用缓蚀剂辅助生产
在实际生产中，相关生产企业还应该根据防腐蚀回路图，在易发生腐蚀的部位，运用缓蚀剂辅助生产。通过加注缓蚀剂，有效保护易发生腐蚀的部位，减少腐蚀问题的发生。在实际操作中，应根据工艺介质、操作条件等进行精心设计，合理选择缓蚀剂的注入部位及注入量，保证防腐蚀的效果。
结语：
综上所述，在对石油，特别是渣油进行焦化生产炼制过程中，极易导致延缓焦化装置产生腐蚀现象，影响到装置长的周期运行。本文就分析了延缓焦化装置腐蚀的类型与机理，然后从加强对原油质量的监控、加强对装置腐蚀情况的监控、优化焦化工艺流程及运用缓蚀剂辅助生产这四个方面探讨了装置腐蚀的防护措施，希望能对相关企业的石油焦化生产提供参考。
参考文献：
[1]赵振新，陈泳健，丁书文.延迟焦化装置的主要腐蚀类型及防护措施[J].石油化工腐蚀与防护，2020，v.37;No.183，（01）：37-40.
[2]冯声波.延迟焦化装置设备腐蚀原因分析及防护策略探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2019，v.39;No.494，（12）：21-22.
[3]杨万强，唐媛媛，马赟.延迟焦化装置防腐蚀体系的建立及应用[J].石油化工腐蚀与防护，2018，v.35;No.172，（02）：56-58.
（作者单位：抚顺石化公司石油二厂焦化车间）

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