中石化股份天津分公司炼油部 天津市 300270
摘 要：随着我国科学技术的不断进步，当前阶段焦化装置及其生产技术得到大幅度进步，但是焦化装置腐蚀问题一直是困扰行业内部的主要问题之一，对焦化行业日常运营产生非常严重的影响，不仅使得产量降低，而且会对操作人员的安全造成危害，因此需要对焦化装置工艺设备腐蚀问题进行深入探究，并找出相应的解决措施，下面本文结合装置发生的腐蚀案例展开详细叙述，探求腐蚀的原因和对策。炼油加氢装置的防腐能力要想得到全面的提升，就需要研究腐蚀的基本原理，结合设备防腐、腐蚀监测以及工艺防腐等多种技术来实现综合利用，确保防腐的效率与效果。在炼油加氢装置的防腐能力研究方面，主要介绍了设防值以及工艺稳定性等内容，同时提出的化学防腐也希望可以为炼油加氢装置防腐管理工作提供新的思路，促进行业的发展。为此,在生产管理与装置检修过程中,应加大设备防腐管理能力,保证设备运行安全。
关键词：炼油加氢装置；腐蚀防护；策略
引 言：石油作为全球范围内最为重要的能源之一,随着原油开采力度的不断加大,轻质石油资源日渐减少,原油逐渐呈现出高硫含量、高金属含量与重质化的趋势。 按照油品加工工艺划分可分为 2 类,临氢工艺与非临氢工艺。 相比之下,非临氢工艺加工取得的轻质油品质量相对较低,在原油日益劣化与环保要求愈加严格的今天,如选用非临氢工艺,将难以解决现存问题。为此,应加大力度研究加氢工艺,提高加氢技术水平。 目前,我国加氢能力在原有总处理量已占到了 70% 以上,在现代炼油行业中加氢技术应用广泛,已成为提高产品油质量的重要措施。 但在长期使用过程中,不乏出现质量问题,特别是炼油加氢装置设备腐蚀问题越来越严重,为此,必须重视设备防腐蚀能力,建立健全设备防腐管控体系,有效防治腐蚀情况,保证设备运行正常。
1 炼油加氢装置设备防腐蚀概述
炼油加氢装置腐蚀防护的重点也是腐蚀容易发生的位置。其中，反应器与热高压分离器属于较为集中的部分。另外，反应空冷器作为一个特殊区域，很容易出现氯化物的应力腐蚀，从而导致开裂。冷高压分离器、脱硫化氢塔以及加热炉炉管等等都是容易出现腐蚀的位置，这些位置各自的反应机理不同，但是结果都会出现开裂、漏液等。炼油加氢装置的腐蚀机理有很多种类型：1）高温硫化氢腐蚀。硫化氢在温度高于200℃的情况下会渗透到保护层当中，从而使得外部保护层丧失掉保护功能，这个过程中反复的剥离是加速腐蚀的主要因素。2）高温氢腐蚀。高温氢腐蚀是在高温条件下，分子氢出现分解进而导致的金属晶格的扩散，这个过程中氢的不稳定性会引发大量的甲烷气泡，在空间内不断聚集，进而使的材料出现裂纹。3）氯化物应力腐蚀。氯化物应力腐蚀一般是优越高温条件下容器、管线当中的材料相互影响进而出现腐蚀，该腐蚀主要是由于氯化物的含量过高导致的。
2 炼油加氢装置设备常见腐蚀特征
在加氢精制与裂化装置内,设备操作条件具有较大变化,操作温度、压力范围较大,为此,在不同设备的各个部位过程设备的氢与硫化氢腐蚀形态各有不同。从当前实际情况可见,常见腐蚀情况包括:低温部位H2S+H2O腐蚀、高温H2+H2S腐蚀、高温氢腐蚀等。具体腐蚀特征如下。
1.1低温H2S+H2O腐蚀于碳钢设备来讲,硫化氢腐蚀存在两种形式,即均匀腐蚀、局部腐蚀,此类腐蚀主要存在于设备焊缝部位,如钢内存有大量氢原子,且具有较高应力水平,极易产生SOHIC穿透型裂纹。
1.2高温H2+H2S腐蚀高温氢腐蚀是指高温、高压情况下,钢内不断入侵的氢原子和碳化物产生反应,从而产生甲烷气泡,转化公式为Fe3C+2H2→CH4+3Fe转化,同时不断聚集到晶间与非金属结合部位,进而降低钢的强度、延性等性能,出现晶间断裂。设备在高温、高压条件操作,极易产生高温氢腐蚀现象,主要特征为表面或内部脱碳。相比之下,表面脱碳腐蚀情况影响不大,不会出现裂纹,但局部钢材的性能将有所下降。特别是强度、硬度。一般在加氢裂化装置内常见高温H2+H2S腐蚀,部位为加氢反应器、反应产物换热器与相关管线。均匀腐蚀、氢脆等为其腐蚀形态。
3 炼油加氢装置设备防腐蚀能力研究
3.1设防值
制定设防值的设定对于提升炼油加氢装置的防腐能力具有重要的意义。实际上，在不同的原材料当中，其对于防腐生产的需求各不相同。但是，如果原材料的品质已经固定，那么选择合适的工艺将成为确保炼油加氢装置防腐性能的关键。在设防值的设计时，考虑到工艺优化的空间，原油的氢、氯含量都必须进行合理的控制。除此之外，一些本身就存在易腐蚀特征的设备，需要做好总含铁量的管理，配合完成工艺操作条件的设置，这样才能够满足炼油加氢装置腐蚀防护的具体要求。
3.2工艺条件
工艺条件控制也是炼油加氢装置腐蚀性能影响较大的因素之一。从客观上来看，结合炉管的具体材质与功能特征，做好炉管表面温度的设置，要求其不得高于最高使用温度。另外，还需要控制好排烟的温度，做好注水量的管理等等。值得注意的是，合理控制反应水的水质也可以很好的满足防腐蚀控制的要求。采取热开工停工工艺则可以避免设备出现脆性破坏，在温度较低时可以通过材料的纯洁化来提升防腐性能。
3.3化学防腐
化学防腐主要依靠化学助剂来达到腐蚀控制的效果。一方面需要结合加氢装置的情况做好塔顶油气中水露点温度的控制，要求内部操作温度能够在合理的区间回流，避免塔内出现回流液腐蚀环境；另外一方面则需要结合腐蚀防护的具体要求做好缓蚀剂的选择、添加工作，推荐选择原剂直接注入的方式，采取自动化的设备来进行连续注入，效果会更为突出。
3.4 腐蚀监测
监测是有效防治设备腐蚀的重要方式,是保证设备运行正常、减少停工次数的重要保障。 一般可分为以下 3 种监测情况。
1)大检修腐蚀监测。 利用系统化腐蚀监测体系,全面了解加氢装置设备腐蚀情况,查找原因,做好管理。 一般以 1 周为界,对上周设备运行情况进行分析、评估,定期查看腐蚀情况,及时做出处理。
2)日常关键部位腐蚀监测。 针对关键部位,如管线等需定期重点排查,设立台账,做好记录,做好管线、设备腐蚀程度的判定,为后期处理提供依据。
3)重点部位腐蚀在线监测。 通过在线监测,可随时随地了解腐蚀性介质的特性,掌握设备腐蚀情况,判定腐蚀发展趋势,及时消除设备的安全隐患。
总 结
炼油加氢装置工艺特殊性决定了其对于耐腐蚀性的高要求。由于炼油加氢装置长期处于高温高压以及混合酸性介质环境当中，所以常规防腐蚀材料难以适应整体耐腐蚀的管理要求。特别是近年来原油劣质化不断扩大，生产过程中炼油加氢装置的腐蚀问题层出不穷，更是对腐蚀防护提出了更高要求。在炼油加氢装置的防腐能力研究方面，主要介绍了设防值以及工艺稳定性等内容，同时提出的化学防腐也希望可以为炼油加氢装置防腐管理工作提供新的思路，促进行业的发展。
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