石油炼制设备腐蚀与防护综述

刘小辉，胡安定

（1.中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院，山东 青岛 266071；2.中国石油化工集团公司，北京 100728）

设备腐蚀一直是围绕石油炼制企业装置安全生产和长周期运行的一个重要课题。随着近年来我国炼制高硫、高酸原油加工量的不断增加，装置设备的腐蚀越来越呈加剧的趋势。在不同企业不同的装置上，腐蚀的形态和发生的部位也越来越复杂多样化。设备腐蚀对于操作连续性强、自动化水平高、设备结构复杂，且具有高温、高压、易燃、易爆、易腐蚀、易中毒特点的石油炼制企业会造成严重后果：设备腐蚀泄漏会污染环境，损害人体健康，增加损耗，造成非计划停工，甚至会导致火灾、爆炸、人身伤亡等重大事故的发生，直接影响企业的经济效益。积极采取措施加强腐蚀的控制和防护，以确保企业装置安全生产和长周期运行，就成为石油炼制企业必须常抓不懈的一项重要工作，也给石油炼制企业的设备管理、安全管理、装置安全运行等方面提出了更高的要求。

因此，针对我国石油炼制企业的自身特点，分析石油炼制企业设备的典型腐蚀环境，找出制约装置长周期运行的关键要素，做好加工高硫、高酸原油过程的腐蚀控制和防护，对企业的安全生产和经济效益显得尤为重要。

一、石油炼制企业典型的腐蚀环境

1.电化学腐蚀环境

电化学腐蚀是金属腐蚀的一种最普遍的形式，其实质是金属材料与电解质溶液接触形成腐蚀原电池，较活泼金属失去电子而被氧化。在石油炼制企业，电化学腐蚀环境有常减压蒸馏装置塔顶及其冷凝冷却系统、温度低于120℃的HCl+H2S+H2O腐蚀环境；催化裂化装置吸收稳定系统的温度（40～50℃）和水存在的条件下形成的HCN+H2S+H2O腐蚀环境；加氢精制和加氢裂化装置中反应馏出物换热设备及空冷器中的NH4Cl+NH4HS腐蚀环境；广泛存在于二次加工装置的轻油部位，如催化裂化装置的吸收稳定部分、产品精制装置中的干气及液化石油气脱硫部分、酸性水汽提装置的汽提塔、加氢裂化装置和加氢脱硫装置冷却器、高压分离器及其下游的过程设备的湿硫化氢腐蚀环境；干气及液化石油气脱硫的再生塔底部系统及富液管线系统（温度高于90℃，压力约0.2MPa） 的RNH2(乙醇胺)+CO2+H2S+H2O腐蚀环境；发生在石油炼制系统中由敏化不锈钢制造的设备上的连多硫酸腐蚀环境；发生在加热炉的低温部位如空气预热器和烟道、废热锅炉的省煤器及管道、圆筒加热炉炉壁等位置的酸露点腐蚀环境；发生在烷基化装置内与介质接触的碳钢及蒙乃尔合金设备及管道上的氢氟酸烷基化腐蚀环境；发生在轻质油储罐内，特别是内浮顶罐的罐内壁及罐顶内侧，如直馏中间汽油罐、重整原料罐、焦化汽油罐等的硫化氢腐蚀环境等。此外，循环水系统的腐蚀、埋地管线和设备的土壤腐蚀、蒸汽系统的腐蚀、临海炼油厂的大气腐蚀也属电化学腐蚀的范畴。

由于石油炼制工艺的特殊性，原油的劣质化，造成电化学腐蚀的腐蚀介质复杂多变，原油中S、N、Cl等非烃化合物在原油加工过程中转变为HCl、H2S、NH3、HCN、H2SXO6(连多硫酸)等，同时在原油加工过程中人为加入RNH2(乙醇胺)、糠醛、氢气、H2O等腐蚀性介质。这些腐蚀性介质可能单独存在，也可能两种或数种并存。应用于石油炼制企业的低温环境的金属材料种类繁多，主要包括碳钢、0Cr13、304L、316L、钛材等。复杂多变的腐蚀介质和种类繁多的金属材料造成多种电化学腐蚀类型存在于装置的低温部位，主要包括均匀腐蚀、点蚀、应力腐蚀开裂、氢致开裂、氢腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀、腐蚀疲劳、腐蚀磨损、酸露点腐蚀等。

2.化学腐蚀环境

化学腐蚀是材料与非导电性介质直接发生纯化学作用而引起材料的破坏。在化学腐蚀过程中，电子的传递是在材料与介质之间直接进行的，因而没有电流产生。化学腐蚀主要包括在干燥或高温气体中和非电解质溶液中的腐蚀。化学腐蚀环境有240℃以上的重油部位硫、硫化氢和硫醇形成的高温硫腐蚀环境；主要集中在减压系统的环烷酸的腐蚀环境，特别是减压塔减二线、减三线、减四线填料及其抽出侧线的管道、换热器、机泵等，同时常压转油线、减压转油线由于流速高，腐蚀严重；高温氢腐蚀环境主要发生于加氢精制、加氢裂化及催化重整装置中高温高压临氢设备及管线中，腐蚀形态为表面脱碳及内部脱碳（氢腐蚀）；高温H2-H2S腐蚀环境，主要存在于加氢精制及加氢裂化装置高温（300～420℃）的反应器容器、加热炉管及工艺管线；高温炉管的高温氧化与渗碳等。

二、腐蚀是制约石油炼制企业装置长周期运行的关键要素

从当前情况看，设备腐蚀是制约石油炼制企业装置长周期运行的关键要素。长期以来，我国石油炼制企业紧紧围绕装置安全生产和长周期运行，开展了多方面、有针对性的防腐蚀科研和技术攻关，采取了各种对策，从材质选择、工艺防腐、监测技术等方面进行了大量的腐蚀防护工作，从而积累了许多成熟的经验，使得企业的腐蚀防护工作水平有了较大提高，不断适应和保证了装置的安全和长周期运行。

但是，近几年随着原油品种、含硫、含酸量发生较大的变化，设备腐蚀方式、腐蚀速度、腐蚀机理都出现了新情况，如常减压蒸馏塔顶系统设备和加热炉出口转油线的腐蚀速度、催化裂化装置反再系统设备的腐蚀开裂、烟机转子的冲刷腐蚀等，都有了不同变化。

从中国石化、中国石油、中国海油调研的情况看，近年来由于加工原油性质不断劣质化，设备、管线材质不到位等多方面的原因，造成设备腐蚀泄漏、非计划停工时有发生。

2008年调研了中国石化8家企业中，除一家投产不久的企业外，2006、2007两年共发生腐蚀泄漏1 449次，造成装置非计划停工或局部停工12次；2008年共发生腐蚀泄漏739次，造成装置非计划停工或局部停工4次。

从图1（按生产装置分腐蚀泄漏情况）可看出，辅助生产装置公用工程腐蚀泄漏要比主要生产装置多。

从图2（按不同设备类型分腐蚀泄漏情况）可看出，管道腐蚀泄漏占61%，其次是冷换设备占16%，因此今后防治腐蚀的重点部位管道和冷换设备不容忽视。

图1 生产装置腐蚀泄漏情况分析

图2 不同设备类型腐蚀泄漏情况分析

2010年3、4月间，中国石油为了全面了解、掌握炼化装置的设备腐蚀与防护情况，开展了炼化分公司全系统腐蚀与防护调研。调研的结果是：加工高（含）硫的进口原油（如俄罗斯原油、哈萨克斯坦原油、中东原油）及高酸值的稠油（如辽河原油、克拉玛依九区稠油）的炼油装置设备腐蚀比加工其他原油的腐蚀严重得多。

中国海油2009年3月建成投产的某炼油企业，由于实际加工原油性质比原设计的蓬莱-193原油性质差别较大，轻组分多，硫含量相对较高，常顶负荷大、线速高，大大超出设计允许的线速度，导致设备腐蚀，尤其是常顶、减顶系统腐蚀加剧，目前已有3台常顶循换热器因为腐蚀发生泄漏。

腐蚀已成为装置安全、长周期运行的主要问题。另外，许多传统的防腐技术，由于在实际操作中，执行不严，也频繁出现问题。像锅炉水、余热炉水的控制。还有“一脱三注”的质量，循环水质的质量都需要在执行中严格把关。这样才能保障设备的正常运行，保障装置长周期生产。

三、搞好腐蚀控制和防护必须抓好的几项工作

1.转变生产组织者观念，切实重视腐蚀防护工作

腐蚀只能控制不能杜绝是一条自然规律。无论是国外还是国内，都把腐蚀防护事业当成国民经济发展的服务业。石油炼制企业尽管处于高危环境，客观地说，也只有当腐蚀问题制约到装置安全运行，腐蚀防护工作才被提到议事日程，才有可能被重视并加以解决。所以腐蚀防护总是落后于腐蚀的发生。正是由于这种认识定位上的滞后性，使得安全生产常常处于被动局面。因此，要转变生产组织者的固有观念，切实重视腐蚀防护工作。

2.开展在役装置加工劣质原油的腐蚀适应性评估工作

炼油装置的腐蚀风险与寿命评估技术，从无到有，近几年有了很好的发展，在生产中已经得到推广应用，不仅可以及时了解生产装置的腐蚀状况，预测装置的使用寿命，而且为装置的有计划检修、保证装置平稳运行、减少非计划停工、延长装置开工周期提供了保证。

3.根据全流程实际情况，科学合理确定原油中硫、酸的设防值

应对已经材质升级完成的装置，根据装置设备材质实际情况，以及全厂脱硫设施和脱硫能力、产品质量要求等因素，合理确定出各装置的硫、酸设防值，以指导企业组织原油资源及做好设备防腐工作。

4.加强工艺防腐与设备防腐的有效配合

材料防腐及工艺防腐措施应双管齐下，才能缓解腐蚀。在管理上应促进这两方面的有效配合。

5.进一步加大生产装置材质升级的力度

在原油劣质化不断加大的情况下，对生产装置进行材质升级很有必要。应改变当前零打碎敲式的升级做法，系统、全面、彻底的进行升级、选择有经验的腐蚀评估部门与设计部门，避免出现漏洞，为设备本质安全打下坚实的基础。

6.加强定点测厚工作，规范布点的合理性

根据不同装置的腐蚀特点，规范装置的测厚布点及监测方法；对于新建装置，在设计时就应考虑装置的定点测厚，在建设期布好测厚点，采用活动保温套，避免管线保温重复建设等。

7.加强防腐蚀监管力度

监管不力是影响腐蚀防护发展的重要外因，腐蚀防护是以现场制造为主的行业，其质量的好坏很大程度取决于施工制造质量。

四、结语

石油炼制企业是发生设备腐蚀的“重灾区”。搞好设备腐蚀控制和防护是企业安全稳定长周期生产的重要保证之一，也是延长装置设备使用寿命、提高经济效益的重要因素。随着中国三大石油公司加工劣质原油总量的增加，以及国家对安全问责和环境保护要求越来越严，今后对腐蚀防护技术要求将更高。为此，要扭转生产被动局面，必须克服腐蚀防护在认识定位上的滞后性。石油炼制企业还应继续加大对腐蚀防护领域的科研投入，开发新工艺、新设备，推广新技术、新成果，提高防腐蚀技术水平和生产管理水平，加强国内外的技术交流与合作，使腐蚀防护技术成套化、系列化，以适应企业生产不断发展的要求。