石化设备腐蚀及安全防护

石化设备腐蚀及安全防护

中石化安全工程硕士班郑**

石油化工企业生产中，介质易燃易爆、低温、高温及高压，石化设备因腐蚀泄漏等原因诱发火灾爆炸事故较多，生产过程具有较大火灾危险性；因此，石化过程设备的防腐、防火防爆等安全工作是十分重要的。

1 石化设备的腐蚀环境及常见的腐蚀形式

石油加工中的腐蚀环境是比较复杂的，主要取决于所加工的原油性质、加工过程产物、温度、压力、加工工艺以及设备部位等因素。通常可以从环境温度和腐蚀介质角度出发将腐蚀环境分为低温型和高温型两大类。所谓低温型腐蚀环境，在炼油厂通常是指温度低于230℃且有液体水存在的部位，而高温型则是指腐蚀环境温度在240—500℃的部位。不同的腐蚀环境存在于不同设备中，表现出不同的腐蚀形态，具有不同的腐蚀机理。总的来说，低温型环境下的腐蚀届电化学府浊，而高温型环境下的腐蚀届化学腐蚀。

2 石化设备低温腐蚀

2.1 低温HCl—H2S—H20型腐蚀

此腐蚀环境主要存在于常减压装置的韧馏塔和常减压塔的顶部(顶部五层塔盘以上部位)

及其塔顶冷凝冷却器系统。

腐蚀部位：主要指常压塔上部五层塔盘、塔体及部分挥发线、冷凝冷却器、油水分离器、放水管和减压塔部分挥发线、冷凝冷却器等部位。在无任何工艺防腐措施情况下，腐蚀十分严重。

腐蚀机理：HCl—H2S一H2O部位的腐蚀主要是原油含盐引起的。原油加工时，原油中所有的成酸无机盐女口MgCl2、CaCl2等，在一定的温度及有水的条件下可发生强烈的水解反应，生成腐蚀性介质HCI。在蒸馏过程中HCl和硫化物加热分解生成的H2S随同原油中的轻组分一同挥发进入分馏塔顶部及冷凝冷却。当HCl和H2S都以气体状态存在时是没有腐蚀性的，或者说腐蚀是很轻的。但是，当在冷凝区出现液体水时，HCL即溶于水中成盐酸。此时由于初凝区水量极少，形成一个腐蚀性十分强烈的“稀盐酸腐蚀环境”。若有H2S存在，可加速该部位的腐蚀。

2.2 低温HCN—H2S—H20型腐蚀

原料油中硫化物在加热和催化裂解中分解产生硫化氢，且在裂解温度下，元素硫也能与烃类反应生成硫化氢，因此催化富气中的硫化氢浓度很高。同时原料油中的氮化物也裂解，有部分转化成氨或氰化氢，在有水存在的吸收解吸系统构成了HCN—H2S—H20腐蚀环境。

腐蚀部位：主要存在于催化裂化装置吸收解吸系统。

设备腐蚀特征：除设备厚度减薄或局部腐蚀穿孔外，还投易引起鼓泡、开裂等型式的氢脆化；其中以设备厚度减薄和腐蚀穿孔最为常见。

2.3 低温C02—H2S—H20型腐蚀

该腐蚀环境存在于脱琉再生塔塔顶冷凝冷却系统的酸性气部位。

腐蚀部位：主要存在于脱硫再生塔塔顶冷凝冷却系统(馏出管线、冷凝冷却器及回流罐)。

腐蚀形态：对碳钢为氢鼓泡及焊缝开裂；低合金钢而使用不锈钢焊条则为焊缝处的硫化物应力腐蚀开裂。

腐蚀机理：由于原料气含有HCN，而形成HCN—CO2—H2S—H20的腐蚀介质。由于HCN 的存在也加速了H2S—H20的均匀腐蚀及应力腐蚀开裂

2.4 低温S02、S03—H20型腐蚀

该腐蚀环境普遍存在原油炼制工艺中的加热系统。

腐蚀部位：主要存在于蒸汽锅炉和加热炉的空气预热器、省煤器、烟道等部位。

腐蚀形态：为腐蚀产物堵塞后局部腐蚀穿孔。

腐蚀机理：为含硫烟气的“硫酸露点”腐蚀。燃料重油中通常含有硫及硫化物，干式三氧化与烟气中水蒸气结合形成硫酸蒸汽时，却大幅度提高了烟气的露点。这样当接触烟气的装置表面温度低于露点时，即发生酸液的凝结并强烈地腐蚀金属。

3 石化设备高温腐蚀

3.1 高温S—H2S—RSH[硫醇)型腐蚀

腐蚀部位：高温硫腐蚀部位主要存在于焦化装置、减压装置、催化裂化装置的加热炉、分馏塔底及相应的底部管线、泵、换热器等设备。腐蚀程度以焦化分裂塔塔底系统最为严重，减压塔底系统次之、催化分馏塔底系统又次之。

腐蚀形态：腐蚀形态为均匀减薄及局部穿孔。

腐蚀机理：腐蚀机理为化学腐蚀。在加工含硫原油时，在设备的高温部位(240℃以上)会出现高温硫的均匀腐蚀。腐蚀从240℃开始随着温度的升高而迅速加剧，到480℃左右达到最高

点，以后又逐渐减弱。原料油中所含硫化物的高温腐蚀，实质上是以硫化氢为主的活性硫的腐蚀。

3.2 高温S—H2S—RSH—RC00H型腐蚀

腐蚀部位：腐蚀部位基本同于高温S—H2S—RSH(硫醇)型。在常减压装置主要存在于常(减)压炉(出口)、常(减)压转油线、常(减)压塔进科段塔壁，减压三线等部位。在催化和焦化装置主要存在于重油管线、加热炉管、分馏塔及其内件以及相应的管线换热器等部位。

腐蚀形态：环烷酸具有接近于轻油馆分的沸点，因其油溶性所以不形成锈层。使用碳钢时腐蚀部位一般光滑无垢，腐蚀形态为带有锐角边的蚀坑和蚀相，其特点是受湿度及流体速度的影响较大。

腐蚀机理：环烷酸是原油中含脂环和芳香环羧酸一类有机酸的总称，其通式一般用ROH 表示，其中R为环烷基。在原油中一股用酸值的大小来判断环烷酸的含量，当酸值大时就会引起设备的腐蚀。

3.3 高温H2十H2S型腐蚀

腐蚀部位：主要在加氢装置的加氢反应器、反应产物换热器及相应的管线。

腐蚀形态：为均匀腐蚀、氢脆及氧腐蚀。对lCrl8Ni9Ti不锈钢管束尚有各种类型的应力腐蚀开裂(连多硫酿、二硫化碳及氯化物)。

腐蚀机理：原油加工中引入的氢和各种化学反应生成的氢也是造成炼油设备高温部位腐蚀的主要原因。过程流体的温度、氢分压和硫化氢浓度的不同，形成了高温H2lH2S的腐蚀环境。在这些腐蚀环境中，高温高压氢不仅直接腐蚀金属成为氢侵蚀的破坏形式，还能对高温硫化氢的腐蚀起一定的促进作用。在高温H2十H2S的腐蚀，比单独的氢或硫化氢的腐蚀剧烈。

4 因腐蚀泄漏诱发的火灾、爆炸危险性分析

特别是输送设备发生腐蚀时，更容易诱发一些火灾爆炸危险性。盛装或输送的介质多具有毒性、腐蚀性、火灾爆炸危险性。从设备中泄漏出来的可燃液体蒸发，与空气混合会形成爆炸性混合物而发生爆炸。尤其是输送低闪点的液体时，这种危险性更大。采用压缩气体输送易燃液体时，若使用的是压缩空气，易燃液体蒸气会与空气形成爆炸性混合物。

5 防腐蚀措施

5.1 低温环境下的防腐蚀措施

5.1.1 低温HCl—H2S—H20环境下的防腐蚀措施