乙烯装置裂解炉对流段炉管腐蚀原因分析

杨旭刚

摘要：在使用裂解炉的过程中，发现乙烯装置裂解炉对流段炉管出现了原料泄露的情况。并对此现象做了探讨，认为炉管发生损坏是因为发生了化学反应，即氧化作用。还有，在停止工作不使用裂解炉时，炉内残留下来的酸性水会对管道造成一定的影响，即发生腐蚀。针对此现象，为了防止对流管遭到腐蚀，形成漏洞，再次出现原料泄露的情况。以中国石油化工股份有限公司为例子，对此提出了对乙烯装置裂解炉对流段炉管的防护措施。

关键词：乙烯装置；裂解炉；对流段炉管；腐蚀原因分析

某石油化工企业为了生产更大量的乙烯，在原来的基础上又新增加了一台裂解炉，这个裂解炉的加工原料是石脑油和加氢裂化尾油。裂解炉对流段由四大组进料系统组成。而且采取一次性注入方式使裂解炉对流段的蒸汽浓度变低。为了使烟气热量能够充分回收，把对流段从上到下分为了七段。运行几年后，发现对流段炉管出现了原料泄露的情况，造成了不必要的浪费，并提高了成本。针对此次炉管泄露，进行了以下分析。

1.炉管泄露的情况

对流段炉管发生过两次泄露。从材质分析，对流段炉管是翅片管。第一次炉管泄露的部位在底部，而且在泄露的部位发现了砂眼状漏孔，有白色的覆盖物。还有很多红色腐蚀物覆盖在了翅片管内的表面上部，使其界限分明，形成鲜明的对比。泄露的部位底部明显的看到变薄了很多。第二次泄露时，发现翅片管长有很多垢层，有黑褐色的垢层，有坚硬的白色垢层，还有疏松的红色垢层。泄露的部位底部比上一次更薄了。

2.炉管泄露的原因分析

2.1在烧焦过程中管内硫酸亚铁和铁氧化物的生成

翅片管表面覆盖的白色垢检测分析出含有氧、硫、铁和少量的硅、铝、锰元素，由此可以推断出主要是亚铁硫氧化物。而红色腐蚀产物中分析出主要含有碳、氧、铁和比较少量的硅、锰元素，由此可以得知主要是铁氧化物和碳化物。对流段炉管泄露集中在原料预热段。原料预热段靠近清焦空气界面，由此可得知对流段炉管泄露与烧焦空气有直接的关系。由于对流段炉管是由金属组成，在油介质中，硫可以使金属表面形成硫化亚铁。在碰到空气和水时，硫化亚铁会燃烧，生成亚铁硫氧化物，这就是白色垢形成的原因。而红色垢的形成原因是因为在高温有水的情况下，硫化亚铁会发生氧化反应和酸碱反应，生成硫酸亚铁，而没有燃烧的铁氧化物，就会生成红色铁碳氧化物垢。白色垢和红色垢容易引起腐蚀的发生。

2.2裂解炉停止工作后炉管内残留酸性凝结水，引起腐蚀

裂解炉停止工作后，工作人员要对其进行检修，要对物料管采取蒸汽吹扫和烧焦处理措施。裂解炉也会定期进行清焦，在清焦前，会用超热的水蒸气对物料管线进行吹扫。在吹扫的过程中，可能吹扫得不够彻底，使对流段炉管内残留有含硫的裂解原料。当把清焦空气通入时，发生烧焦，空气就会与裂解原料发生反应，使硫生成二氧化硫，在进一步与空气反应生成三氧化硫。三氧化硫会与蒸汽结合生成硫酸蒸汽，硫酸根会对对流段炉管造成腐蚀。其次，如果水蒸气没有完全排放干净，也没有采取保护措施，停留在对流炉内的蒸汽就会发生冷凝。安装对流段炉管时，是采取水平安装方式的，在炉管的下部，冷凝水在此集中，使酸性成分发生溶解，使其生成酸性水。硫化亚铁保护膜在酸性环境下容易被腐蚀，使对流段炉管发生严重的腐蚀。而且在工作的期间，高温硫又会腐蚀炉管，停止工作后，又受到冷凝水的腐蚀。这样子反反复复，最终会使对流段炉管发生泄漏的情况。

2.3原料预热段存在两相流和液态烃类原料汽化

在原料预热炉管内，操作的温度与加氢裂化尾油50%的馏程温度接近，所以会存在气液两相流动的情况。液相部分的物料沉降于路炉管的下部，液相部分的物料会流动，容易冲刷炉管底部，从而造成腐蚀。加氢裂化尾油原料时，因为烟气对炉管有加热作用，所以加原料时会存在吸热汽化。

3.裂解炉对流段炉管防腐蚀的措施

3.1优化裂解炉烧焦和高备时的工艺操作

为了避免管内形成凝液对其产生腐蚀，在裂解炉烧焦和高备时，打开原料预热入口線上的扫线阀门，还要一直保持把蒸汽通入到对流段管线中，防止生成硫化物，降低裂解炉烧焦几率，防止出现腐蚀现象。

3.2吹扫后排尽蒸汽

由于蒸汽没有排放干净，蒸汽就会留在对流炉内，从而发生冷凝。使炉管遭受腐蚀。为了保护炉管不受到腐蚀，吹扫后要把蒸汽排放干净。停炉保养时，要采用相应的措施，对吹扫后的对流段炉管填充氮气，防止空气进入。

3.3控制稀释蒸汽发生系统的PH值

在前期，稀释发生蒸汽系统PH值的指标为8-10。为了进行PH值控制，要在系统加入的工艺水中添加胺和碱液。碱液的加入会使裂解炉稀释蒸汽中含有浓度很高的钠盐。在管道发生腐蚀后，改进PH值的控制方法，增加胺的量来减少碱的加入量，使蒸汽中的钠含量降低。

3.4加大人员的投入，定期对裂解炉对流段炉管进行维护保养

由于社会的飞快发展，技术水平不断的提高，为了能跟上社会的步伐，要提高工作人员的专业技术水平，要定期开展技能培训，使技术人员能够不断的提升自身的能力，掌握裂解炉先进的知识和技能。技术人员要有足够的责任心和职业操守，认真的做好自己的本职工作，保护裂解炉对流段炉管不受到腐蚀，以免造成原料的浪费，加重企业的成本。不仅如此，企业还应当要制定合理的裂解炉炉管的检查与维修体制，要求工作人员要定期对裂解炉对流段炉管进行检修，裂解炉要定期进行清焦，还要用蒸汽吹扫裂解炉对流段炉管，吹扫结束后，一定要把蒸汽排干净。对于被腐蚀了的裂解炉，需要及时对其原因进行分析，将引发腐蚀的因素消除，如若腐蚀情况比较严重，则务必要尽快进行更换。

由于裂解炉对流段炉管本身的材质存在一定的缺陷，再加上原料存在腐蚀性，所以对对流段炉管造成了腐蚀。原料会在对流段形成一层层的垢形成垢下腐蚀环境，腐蚀元素会使炉管表面保护性氧化膜造成破坏，并会在此处集中，继而发生电化学腐蚀，最终会导致炉管穿洞，造成原料的泄露。所以要提高材料的质量可以很好的预防腐蚀的发生。蒸汽吹扫可以预防对流段炉管内的垢和腐蚀物质集中在此，使炉管内保持良好的环境，是目前预防炉管腐蚀直接有效的方法。所以，为了防止裂解炉对流段炉管造成腐蚀，一定要采取可行有效的措施。

4 结束语

总而言之，裂解炉是乙烯化工生产的一项重要设备，其对于企业的运行安全与稳定有着重要影响。而乙烯装置裂解炉对流炉腐蚀，如若出现泄漏不但会严重污染环境，情况严重者还可能会引发安全事故，使得企业蒙受巨大经济损失，所以，企业应当要提高对其重视程度，正确分析与掌握乙烯装置裂解炉对流段炉管腐蚀原因，并采取针对性防范策略，切实保障生产安全。

参考文献：

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