石油领域炼化设备腐蚀与防腐工作研究

2016-02-05袁声明青海油田格尔木炼油厂青海格尔木816000

中国设备工程 2016年9期

关键词：炼化探针防腐

袁声明（青海油田格尔木炼油厂，青海格尔木 816000）

石油领域炼化设备腐蚀与防腐工作研究

袁声明
（青海油田格尔木炼油厂，青海格尔木 816000）

文章首先针对石油炼化设备腐蚀现状展开分析，而后进一步对当前主要采用的腐蚀监测技术，以及防腐技术进行了讨论，对于加深石油炼化设备腐蚀现状以及防腐工作认识有着一定的积极价值。

石油；炼化；防腐

石油作为一种不可再生的资源之一，随着不断开采工作的展开，埋藏较深的高硫、高酸、高含盐、高密度的劣质油越来越多。同时为了在第三、四次采油过程中提升产量，加入适当的增油剂在所难免。在这样的背景之下，石油炼化设备的腐蚀，就成为了加工技术环境中相对突出的问题之一。

1 石油炼化设备腐蚀现状分析

石油炼化设备腐蚀的根本原因，仍然在于原油进厂所带来的对应的腐蚀性物质，其中包括硫、氯、氮、环烷酸等有机酸等。例如俄罗斯原油平均含硫量甚至可接近2.0%，对于此类高硫、低酸原油来说，炼化设备在低温、高温部位的腐蚀较为严重，一次加工装置与后续加工装置设备腐蚀问题也不容忽视。而对于委内瑞拉原油而言，其酸值达到1.0~2.5 mgKOH/g，硫含量在2.0%水平上下，此类高硫高酸原油，在加工炼化的过程中，通常采用原油混炼等手段，腐蚀通常多发生于高温条件下的环烷酸腐蚀和一、二次加工装置分馏塔顶环境中的低温腐蚀。对此石油炼化而言，高温环境下的环烷酸腐蚀会与硫腐蚀同时发生，进一步加剧腐蚀问题。

从设备的腐蚀状况角度展开分析，可发现以下几个方面主要特征。首先对于乙烯裂解装置而言，包括裂解系统、工艺急冷水系统、压缩机段间冷却系统、碳五系统等环节均存在腐蚀状况，腐蚀问题主要存在于裂解炉炉管的渗碳腐蚀以及设备本身的低温系统腐蚀两个方面。其次，化肥设备领域同样存在腐蚀问题，主要出现在与合成氨相关的加工领域，包括气化、变换、净化等方面，都可能存在不同程度的腐蚀问题。在化肥相关生产领域中，高温氧化腐蚀、高温氢损伤、液氨应力腐蚀、碳酸腐蚀以及冷凝液冲刷腐蚀等状况普遍存在，但是在不同的生产领域会呈现出不同的侧重特征。再次，乙二醇/环氧乙烷装置也存在较为严重腐蚀状况。该环节的腐蚀主要发生在多效蒸发系统中，原本该环节系统多为碳钢材质，因此腐蚀尤其严重，目前虽然很多企业都对材质问题进行了改进，但是腐蚀问题并未得到根除。最后，顺丁橡胶装置同样是腐蚀多发生的环境，对这一领域而言，溶剂油回收系统的机泵、管线及冷却器等方面腐蚀相对较为严重，盐水系统也存在轻微腐蚀状况发生。

此外，PT A装置环境中，由于存在有机酸等腐蚀性物质，会导致其配料系统、氯化反映以及结晶系统和干燥系统中存在腐蚀问题，残渣和管线腐蚀同样不容忽视。对于这一系统腐蚀问题，目前尚无比较有效的解决方案出台，其连续运行时间很难超过1年，成为石油炼化领域生产效能降低的重点问题之一。

2 全面关注石油炼化设备防腐工作体系构建

鉴于当前石油炼化领域中，设备腐蚀如此严重的问题，有必要对其展开正视和总结，并且构建起相对完善的防腐工作体系。而在防腐工作体系中，必然需要包括两个主要的方面，即腐蚀监测与防腐。

对于腐蚀监测工作方面，主要价值在于确保相关设备在监控体系之下，一方面可以更为合理地实现对于设备的维护，从而达到整个生产供应链优化，另一方面则在于能够发现防腐工作发挥作用过程中的不足，从而对防腐工作自身展开优化，推动防腐体系的完善。

当前的腐蚀监测技术多种多样，在实际应用环境中较为常见的包括几个主要方面。首先在于离子分析技术，通常表现为对于氯离子的分析以及对于铁离子的分析两个主要方面。其中前者主要聚集在塔顶油气环境中，是发生局部腐蚀以及应力腐蚀破裂的主要因素，因此对氯离子的测定能够作为预测腐蚀发生的主要基础依据。常见的测定方法包括硝酸银滴定法、电位滴定法、硝酸汞滴定法、离子色谱法等，实际工作中应当依据不同的氯离子浓度来进行不同方法的选择。而对于铁离子的分析而言，主要是考虑到介质中的铁离子与设备以及管线的腐蚀程度有所关联，因此对铁离子的测定可以用于确定设备与管线的腐蚀状态。常见的铁离子测定方法包括电化学溶出伏安法、邻菲啰啉比色法以及邻菲啰啉分光光度法，实际工作中同样需要酌情进行方法的选择。其次，腐蚀探针也是常用的用于测定腐蚀状态的方法，主要是在被测设备上进行开孔检测的方式展开工作，确保探针与腐蚀介质直接接触，具体而言，可以包括电化学探针、电感探针和电阻探针三种主要工作方式。其中电化学探针通常会产生较大误差，并且即便可以采用一些方法对误差进行控制，也无法消除其介质电阻本身的影响，但是此种工作方法在筛选缓蚀剂和现场监测方面仍然有着很大的市场。电感探针工作过程中表现出良好的灵敏度和耐候性，并且刚干扰性良好，目前广泛应用于低温以及高温介质环境，并且在电化学和非电化学腐蚀介质检测方面同样表现良好。最后，电阻探针与电感探针一样，可以游泳应用于电化学和非电化学介质测定，但是其灵敏度偏低，对于工艺防腐反映不及时，目前面临淘汰。

此外，超声波测厚也是检测腐蚀的重要方法之一，主要是利用超声波脉冲反射原理来对金属材料的厚度进行测定，《中石化加工高含硫原油装置设备及管道测厚管理规定》明确规定精度不能低于0.1 mm，此种方法可以用于计算腐蚀速度。但是其灵敏度和精度都相对有限，因此仅用于对壁厚及寿命等方面的检测。除此以外，超声导波监测技术也较为常见，考虑到超声波检测方法只能对一个点进行测定，超声导波会在实际测定工作中有更多应用场合。主要是考虑到其能够利用多种扭转波和纵波、横波，并且实现面向管道内的探测，因此就目前状况来看，其在腐蚀探测方面的生命力状态良好。

在有效监测的基础之上，针对石油炼化设备展开具有针对性的防护工作，可以从工艺、材料以及表面等方面展开。工艺方面，原油混炼、电脱盐以及防腐蚀注剂是常见的方法。其中原油混炼能够有效调节原料油品的硫含量和酸值，对于高低温系统的设备腐蚀有着良好改善价值，但是能否实现有效控制和混合油的选择是当前的关键。原油电脱盐虽然可以控制盐含量，但是无法有效去除有机氯，因此其作用相对有限。而防腐蚀注剂则多在低温部位注入缓蚀剂，包括常减压蒸馏以及催化裂化等环节，对于高温部位的注入相对少见。此外还可以对乙烯裂解装置进行注入，切效果良好。

材料方面，炼油装置低温部位多采用碳钢，但如果考虑不锈钢或者双相钢等，对于防腐也有积极价值，复合板内衬，诸如空冷管束入口衬钛管，或者塔体采用16MnR+0Crl3复合板都是有效的手段。而对于高温部位，对于加工劣质油的企业来说影响较大，通常会考虑选用Cr-Mo钢、Crl3和300系列不锈钢等材料，重点部位采用316L。而对于表面处理方面，浸铝浸锌、非金属涂层以及聚四氟乙烯内衬等方法，对于防腐都有积极价值，实际工作中应当依据其性能特征进行选择。