延迟焦化装置腐蚀风险及相关优化建议

贾启鹏

中石油云南石化有限公司  云南 安宁 650300

摘要：本文对延迟焦化装置腐蚀问题进行探究，先列举典型的腐蚀风险类型，包括高温硫腐蚀、低温硫腐蚀和应力腐蚀等，并提出科学有效的优化措施。力求通过更换设备材料、优化工艺步骤、注重设备日常检查等方式，使材料和工艺的防腐能力均得到显著提升，有效缓解生产中设备腐蚀情况，提高总体生产率。

关键词：延迟焦化装置；腐蚀风险；优化措施

引言：在渣油轻质化加工中，延迟焦化装置属于不可或缺的装置之一，具有成本低、操作简单等优势，且能与大部分原料相适配，在与厂内其他工艺联合后，可有效促进渣油资源高效利用，可为炼化一体化提供强大的技术支持。但是，因加工原油质量不断下降，焦化装置中腐蚀性问题日益剧增，腐蚀问题极大影响设备运行，需要明确常见的腐蚀风险，并提前采取防范措施，维护企业的安全生产。

1延迟焦化装置腐蚀风险类型

1.1高温硫腐蚀

高温硫腐蚀对于设备的腐蚀从240℃开始，其反应机理为：

H2S+Fe→FeS+2H2

S+Fe→FeS

RSH+Fe→FeS+不饱和烃

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。因此，此类风险多发生在焦炭塔内部和加热炉高温渣油管线中。尽管焦炭塔在高温环境下运行，且介质中存在硫物质，但塔中部和下方会覆盖一层焦炭保护层，整个腐蚀程度不显著。但在塔体上方与炉出口处，因介质内带有硫，存在一定程度的腐蚀情况，且在除焦期间，受高压水流冲刷作用会增加腐蚀程度。在腐蚀物质中，氯化氢多源于生产物质内的氯化物，在水解作用下产生，且注入的水中也有一定的氯化物存在。根据上述研究可知，焦炭塔上方更易受到腐蚀，而中部和底部的焊缝一般不会受到腐蚀。

1.2低温硫腐蚀

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+

    此类风险多发生在分馏系统内，渣油内硫化物、氰化物会产生HCL、H2S等物质，在NH3的影响下，介质的酸碱性逐渐发生改变，从原本的酸性朝着中性变化，甚至最终变为碱性，由此降低设备的腐蚀程度。同时，NH3在特定条件下，与氯化氢接触后会产生NH4Cl，该物质结晶后处于低温、低流速情况下，容易出现堵塞情况，还会引发垢下腐蚀、加速磨损等问题[1]。

1.3应力腐蚀

该项风险是指设备受拉应力影响出现的腐蚀情况，通常会穿过晶粒，也可称为穿晶腐蚀。当设备在低温环境下运行时，其介质内带有H2S，且周围环境湿度较高，H2S的氢逸度增加，容易进入到金属内。当腐蚀位置氢压力超过可承受力度时，设备外表会开裂、分层，有效截面逐渐缩小，此时设备对H2S的抗腐蚀能力降低，腐蚀程度逐渐增加。此外，还存在一种较为典型的应力腐蚀，即交变荷载腐蚀，集中在焦炭塔底部、裙座焊缝位置。在塔体运行期间，温度由常温提高到500℃，再恢复到常温状态，受温度交变影响，设备外表产生交变载荷，此类指标值逐渐提高，致使设备外表缺陷位置形成许多细微的裂纹，随之时间推移，裂纹随着交变荷载而延伸，最终使塔体出现明显裂缝或者变形。

1.4其他腐蚀

除了上述三种腐蚀现象，延迟焦化装置还存在加热炉烟气露点腐蚀和辐射炉管高温氧化腐蚀等情况。

燃料燃烧生成SO2，由于炉中有过剩氧气致使转化成SO3，在高温烟气中SO3 不腐蚀金属，但当烟气温度降到400℃以下，而加热炉对流室低压蒸汽与高温烟气换热，导致烟气温度下降，SO3将与水蒸汽合成硫酸蒸汽，当硫酸蒸汽凝结到炉管表面上就会发生低温硫酸腐蚀。

高温氧化腐蚀主要发生在加热炉辐射室。在高温条件及含氧环境下不可避免发生氧化腐蚀。氧化皮的主要成分有FeO和Fe3O4。

2延迟焦化装置腐蚀的预防和优化措施

2.1优化设备材料与品质

预防高温硫腐蚀，最为有效的方式便是优化设备材料，以往碳钢材质很容易增加腐蚀风险，且受腐蚀程度较高，可替换成不锈钢、高合金钢材质，由此增加材料的抗腐蚀性能。例如，含铬合金钢材料，便有较强的耐高温硫腐蚀功能，究其原因，铬属于钝化倾向类元素之一，在受到高温硫腐蚀后，其外表会产生一道双层保护膜，外层孔隙众多，内层较为紧密。合金钢中铬质量分数超过5%，可产生较为稳定的FeCr2O4垢层，因此可有效预防此类腐蚀风险。早在1998年我国便尝试对焦化装置的管线材质进行升级，将超过240℃管线替换成Cr5Mo，并对加热炉中的炉管进行替换，为Cr9Mo，经过长期实验检测，发现防腐效果十分显著。针对低温硫腐蚀情况，可将材料替换成08Cr2AlMo，可有效提高抗硫化氢腐蚀能力，还可增强焦化装置的抗应力腐蚀能力，取得良好的防范效果。

2.2优化工艺操作

针对焦化装置在使用期间常见的腐蚀问题，可通过优化工艺步骤的方式进行控制，应用较为频繁的有两种：一种是适当添加缓蚀剂。对于分馏塔顶部冷凝系统来说，为了预防腐蚀情况，除了优化设备材料品质之外，还可通过添加缓蚀剂的方式，使整个系统得到良好保护。此种方式具有缓解和控制腐蚀的效果，优势在于添加量小，效果显著。技术原理在于，注水可将NH

4Cl结晶去除，选取水溶或者油溶的HCl缓蚀剂，剂量为10～20mg/L之间，便可获得明显的缓解腐蚀效果；还有一种是加强焊后处理和消氢处理。在压力容器与管道制造期间，焊接与热处理属于重要缓解，如若工艺操作不当、质量控制不到位，很容易受局部应力影响形成裂纹，故而要对Cr-Mo钢材管件与压力容器进行焊接，但要及时进行焊后处理、消氢处理，必要时还应对管件进行整体回火、退火处理，才可使应力得到进一步消除，降低应力腐蚀风险[2]。

对于加热炉烟气露点腐蚀，加热炉都有余热回收系统回收对流室出来的烟气余热，考虑到露点温度，所以在操作过程中要控制排烟温度在105～130℃。同时由于露点腐蚀大多发生在空气预热器里，也可以通过控制烟气氧含量及使用低硫燃料气等措施防止露点腐蚀。

2.3注重设备日常检查

上述措施主要针对技术层面，要想延迟焦化装置腐蚀，还应加强日常检查与管理，创建切实可行的检查机制、档案管理制度，派遣专人负责生产设备检查，要求管理者每四个开展一次腐蚀检测，并将各类设备的腐蚀情况详细记录下来。根据腐蚀时间与程度，准确计算腐蚀效率，推测此类设备的正常使用寿命，并提前做好防范，延长其使用周期。特别是设备内处于高温环境的管线，更要定期检查，提早更换受损、老化的管线，以免引发更大的故障。在防腐检查中，操作者的工作形式与方法也会影响设备状态，禁止在设备高温运行状态下检测，在生产中也要严格按照规范进行操作。针对应力腐蚀造成的穿透性裂缝，应尽量保证焦炭塔保温结构完整，加强日常检测频率。

2.4加强对装置腐蚀情况的监控

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。

结束语：综上所述，在延迟焦化装置运行中，经常因高硫原油引发设备、管线腐蚀，且随着进口高含硫原油比例逐年增加，使延迟焦化装置的腐蚀问题更加显著。通过本文研究可知，此类腐蚀风险多因高温硫、低温硫和应力腐蚀所致，可通过材料升级、工艺优化、加强日常检验等方式进行预防，有效避免因生产原料复杂造成的腐蚀，提高生产质量，确保可持续生产。

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,2020,37(1):44-46.

[2]任俊杰.延迟焦化装置设备腐蚀原因分析及防护对策[J].石油化工腐蚀与防护,2021(06):012-014.