常减压蒸馏装置腐蚀分析及防护措施
王志彬
[摘 要]蒸馏是炼油厂中最基本最常见的分离技术。当前，国内少数加工稠油的炼油厂的原油直接通过延迟焦化装置，大多数炼油厂采用常减压蒸馏作为第一步的加工装置。然而原油中含有的腐蚀性物质会对蒸馏过程中的设备造成腐蚀破坏，蒸馏过程中的中间物质也会对装置造成腐蚀影响，减少设备的使用寿命严重时会引发安全事故和质量事故。因此产减压蒸馏装置的腐蚀问题最为常见也受到人们广泛关注，本文只要介绍了常减压蒸馏装置产生腐蚀的的原因以及应对防护措施。
[关键词]常减压蒸馏 腐蚀 防护措施
中图分类号：TP294 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）23-0060-01
前言
随着我国社会经济的不断发展，国内的石油产品需求量不断增加，原油供應日益紧张，越来越多的炼油企业对重质原油及高硫原油进行蒸馏加工。石油化工企业的大型化、节能化、生产周期增长方向发展，对蒸馏装置提出了更高的要求。原油中含有很多种杂质如：氯化物、硫化物在蒸发过程中受热分解、水解产生氯化氢和硫化氢以及酸性物质对设备和管道造成严重的腐蚀，严重影响了设备的正常使用。因此必须从工艺路线、设备选型、以及监理建造等方面采取有效、经济的防护措施，才能将防腐工作进行到底。
1、蒸馏装置产生腐蚀的原因
常减压蒸馏装置以及相连接的管道腐蚀主要表现为化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀主要发生在高温阶段（240摄氏度以上），电化学腐蚀主要发生在低温度阶段（150摄氏度），每类型的腐蚀由于氯化氢和氰化氢等介质的作用存在多种腐蚀情况。
1.1 低温部分的腐蚀
低温下的氯化氢、硫化氢、水等物质的共同存在形成的腐蚀。原油中含有一定量的无机盐、氯化物、硫化物。无机盐在常压炉出口360摄氏度的温度下，氯化镁、氯化钙和氯化钠水溶液的水解，产生盐酸：
MgCl2+2H2O=Mg（OH）2+2HCl
CaCl2+H2O=Ca（OH）2+2HCl
由于原油中含有水存在，电解作用形成“稀盐酸腐蚀”，原油中含有的硫化物会被分解产生硫化氢，增大盐酸的腐蚀速度，同时游离态的硫化氢和氯化氢会对常减压蒸馏装置的塔顶的金属部件表面进行反应，对塔顶的塔体和塔盘等处造成腐蚀：
Fe+2HCl=FeCl2+H2
FeCl2+H2S=FeS+2HCl
当硫化氢和氯化氢经过冷却装置后温度下降到露点，冷凝区域出现液体水，氯化氢会溶于水中形成盐酸溶液，在冷凝换热设备的外壳形成HCl-H2S-H2O腐蚀。这种类型的腐蚀对于碳钢材质的设备是均匀腐蚀的，对于0Cr13钢为点蚀，对于奥氏体不锈钢为氯化物应力腐蚀开裂。
1.2 高温部位的腐蚀
常减压蒸馏装置中的高温腐蚀主要包括高温硫腐蚀和高温环烷酸腐蚀。
1.2.1 高温硫腐蚀
原油中的硫主要存在于非活性的硫元素中国，一般情况下不与金属直接发生反应造成金属设备的腐蚀，非活性的硫和铁形成的硫化亚铁在金属表面会形成半保护性膜。当蒸馏塔内的温度达到340摄氏度以上后，硫化氢可以分解成氢气以及活性较高的单质硫，加快了腐蚀反应的发生和进行。当温度达到420摄氏度时，这个阶段的高温硫对设备的腐蚀性能最强。高温硫腐蚀最容易发生的部位在常压炉出口炉管、常压塔进料部位、减压炉到减压塔的转油线、减压渣油换热器等等。硫化物发生腐蚀饿反应有：
H2S+Fe=FeS+H2
RCH2CH2SH+Fe=RCHCH2+FeS+H2
当蒸馏塔内的温度达到340摄氏度以上后，单质硫可与Fe直接发生反应：
Fe+S=FeS
尽管其他硫化物与铁不直接发生反应，但是蒸馏塔内受热分解成的活性硫即可与铁发生反应。
1.2.2 高温环烷酸腐蚀
原油中烃类氧化物统称为环烷酸，在特定的温度段内，如230-330摄氏度、330-400摄氏度这两个馏段内，环烷酸与铁发生腐蚀反应：
2RCOOH+Fe=Fe（RCOO）2+H2
2RCOOH+FeS=Fe（RCOO）2+H2S
Fe+H2S=FeS+H2
该类型饿腐蚀通常发生在常压转油线、减压转油线、常减压进料塔壁等部位。
2、常减压蒸馏装置腐蚀防护措施
2.1 工艺方面的防腐措施
常减压蒸馏设备的工艺防腐就是要做好“一脱四注”，也就是破乳剂电脱盐和塔顶注碱、注氨、注水、注缓腐剂，但是存在的问题是：由于注碱会很大程度上增加柴油、汽油中的钠离子，因此当前不会注碱，同时将缓蚀剂进行中和，将有机中和剂与缓蚀剂进行合理的调配，避免了由于氨与缓蚀剂的配比不佳引起的缓蚀效果不明显。原油的拖延脱水是控制轻油低温部分发生腐蚀的有效措施，若在原油盐质量浓度降低到5mg/L之下后，就在进行中和剂以及缓蚀剂的添加，可以使塔顶内的铁离子和氯离子控制在一定饿质量浓度之下，有效的减缓腐蚀的发生。缓蚀剂是一种表面活性剂，含有硫、氮、氧等极性基团和烃类基团，可以有效的吸附在金属表面上形成分子保护膜。
2.2 设备材料选型的的改进
常减压蒸馏装置低温部位的防腐尽管不能通过改进材料的材质进行抑制和改善，但可以对碳钢设备进行防腐蚀处理，可以对冷凝器内的冷凝管进行镀锌处理或是涂防腐蚀涂料、表面渗铝。渗铝后的金属材料表面显微硬度增强，具有良好的耐磨性能，当前开发出来的多种渗铝技术可以在常减压蒸馏设备的换热管、型钢塔板等部位进行，对硫腐蚀有良好的抑制作用。在渗铝腐蚀技术的基础上开发出了渗钛、多元共渗技术，在防止硫腐蚀方面取得了良好的效果。
对于设备的的防腐措施还与一种方法就是升级材料，也就是将设备以及管道与油接触的部分更换成耐硫腐蚀更强的材料。这种办法提高材料的耐腐蚀性其实就是在金属材料中加入合金形成一定的氧化物，合金元素形成的氧化物可以看作是一层保护膜，能够有效的阻隔金属元素中的金属离子向外扩散，与环境中俄硫及其化合物发生反应，从而进一步的保护金属材质不被腐蚀。高温的防腐蚀可以通过对管道及设备的材料升级得到很好的实现，当温度超过一定的范围内，在局部高温部分更换成耐腐蚀性能更好的材质，有效的控制设备的腐蚀发生。
3、结束语
随着我国炼油厂工艺技术不断更新，新的工艺以及装置的不断引入，使得炼油厂的装置设备的使用寿命得到了有效的延长，其中常减压蒸馏装置作为原油处理的第一步处理装置，为其他装置提供原料，对其进行腐蚀防护工作，保障其稳定安全运行，进而提高整个炼油厂的运行周期，营造一个安全稳定有序的生产环境，为装置的稳定运行和设备检修提供了有利的保障。根据常减压蒸馏装置的常见腐蚀状况以及产生的机理进行研究，采取积极有效的应对措施进行腐蚀防护工作。
参考文献
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