减压环境下的腐蚀实验研究

2015-11-29单广斌吕广磊刘小辉李贵军

石油化工腐蚀与防护 2015年2期

单广斌，吕广磊，刘小辉，李贵军

(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.中国石油大学(华东)化学工程学院，山东青岛 266580)

随着开采深度的不断加深，劣质原油的产量不断增长，劣质原油加工成为长期趋势。劣质原油给装置带来严重的腐蚀问题，影响装置的长周期安全平稳运行。人们在对抗劣质原油腐蚀问题过程中，对硫与酸的腐蚀问题已进行了大量的研究与总结。

研究表明影响环烷酸腐蚀的主要因素有:环烷酸种类、酸值、温度、流速和材质等［1-3］，压力对于环烷酸与硫腐蚀的影响较小，另一方面，在腐蚀检查中发现，减压塔内环烷酸腐蚀问题要比常压和高压环境下更加突出［4］。但压力能够影响沸点，环烷酸的活化能在沸点前仅为沸点后的几分之一［5］，在沸腾时的腐蚀更强。针对减压环境下的腐蚀问题，以减压侧线油为实验介质，研究了减压条件下的腐蚀规律。

1 模拟实验

1.1 实验装置简介

实验环境温度和压力由减压蒸馏实验装置保证(见图1)，装置设有馏出口，可馏出设定温度段的馏分。为减少试验装置本身发生腐蚀对试验结果的影响，试验的反应釜、连接管和塔均采用玻璃仪器，试样架也选用玻璃和陶瓷制作。

1.2 实验过程与方法

样品预处理:先用丙酮清洗试样，去除试样表面的油污，再使用酒精清洗，取出试样用冷风吹干，置于干燥皿内，24 h 后用分析天平称重。

图1 减压蒸馏模拟实验装置

将测定质量后的试样装在试样架上，放入减压蒸馏釜内，加入介质，开真空泵，检查装置密封，并开启加热器，待真空度和温度达到要求值时开始计时。

试验后，从反应釜中取出试片，先用丙酮清洗，去除试样表面的油污，用蒸馏水清洗擦干后，用清洗液(500 mL 硫酸、500 mL 蒸馏水和3.5 g六次甲基四胺配制的1 000 mL 溶液)清洗20 min，依次经蒸馏水和酒精清洗，取出用冷风吹干，分析天平称重。

腐蚀速率按式(1)进行计算:

式中:V——合金钢材的年腐蚀速率，mm/a;

ρ——被腐蚀合金钢材的密度，g/cm3;

S——试件表面积，cm2;

t——腐蚀时间，h;

W0和W1分别为试片腐蚀前后的质量，g。

2 实验结果与讨论

2.1 减压侧线的腐蚀模拟实验

使用某企业减压塔侧线油，模拟减压塔内环境温度和压力，进行实验室腐蚀模拟，具体试验条件见表1。

表1 减压环境腐蚀模拟实验条件

实验结果见图2。结果表明，减压塔从上至下腐蚀速率增高，这与温度的升高和腐蚀介质含量的增加相对应(见表1)。减底线腐蚀速率略有降低趋势，这与环烷酸的分解有关［6］。总体来看减四、减五、减底条件下腐蚀速率相对较高。减二段条件下碳钢、06Cr13 和022Cr19Ni10 材质的试片腐蚀速率均小于0.25 mm/a，减三段条件06Cr13 和022Cr19Ni10 材质的试片腐蚀速率小于0.25 mm/a，减四、减五、减底条件下，022Cr19Ni10 不锈钢腐蚀速率小于0.25 mm/a。不同材料的腐蚀速率从大到小排序为碳钢＞06Cr13 ＞022Cr19Ni10。实验结果可以看出，如果仅考虑温度和压力条件下，在减二、三段液相部位可选用06Cr13，而减四、五及减底段液相部位可选用022Cr19Ni10。在实际高酸原油加工企业减压塔运行中，发现在减二中以下至进料段，即使选用316L，仍然存在局部腐蚀较重的现象。