乙烯装置裂解炉对流段炉管防腐蚀措施分析

孙大志

摘 要：裂解炉是乙烯装置生产系统中的一个重要设备，在生产过程中，裂解炉对流段炉管经常发生腐蚀现象，从而给化工生产安全带来一定的影响。本文对乙烯装置裂解炉对流段炉管腐蚀原因进行了分析，旨在促进化乙烯化工生产企业裂解炉对流段炉管防腐蚀水平的提高，确保生产安全。

关键词：乙烯裂解炉；对流段炉管；腐蚀原因

在乙烯化工生产中，裂解炉是一个重要装置设备。乙烯生产是一个复杂过程，涉及到较多的化学反映，生产过程中裂解爐对流管炉管出现腐蚀是一个普遍现象。裂解炉构成复杂，腐蚀情况对其安全造成一定威胁，因此加强腐蚀原因以采取针对性措施进行防范，对于确保乙烯生产系统稳定安全运行意义重大。

一、裂解炉对流炉管腐蚀危害性

裂解炉对流段通常由几大组进料系统组成，而且按照温度分部和充分回收烟气热量原则对对流段进行分段，通常可分为原料预热段、锅炉给水预热段、原料预热段、混合过热段、稀释蒸汽过热段、超高压蒸汽过热段等，另外，原料预热段通常还分几个阶段。过热至横跨温度烃类和稀释蒸汽混合物一般经文氏分配器进入敷设段炉管。

对流段炉管发生腐蚀后，给乙烯生产造成较大影响。一是影响对流炉管传热性能，影响裂解炉热效率。燃料中不能蒸发汽化部分重质烃类受热后发生热分解，留下残碳，残碳形成的未燃碳粒逐渐成为吸附烟气中硫酸“核子”，在烟气温度接近露点区域形成白雪状污垢层。污垢中存在的二氧化硫对炉管、翅片等造成腐蚀，腐蚀物积聚在炉管表面，从而降低对流段炉管传热性能，导致对流段妖气出口温度升高，降低裂解炉效率。二是降低炉管寿命，影响乙烯生产安全性。腐蚀结垢后的管壁更容易吸附烟气中的硫酸蒸汽，从而进一步加剧炉管表面腐蚀情况。而形成的腐蚀产物会增加炉管传热热阻，降低传热效率，且使用一定时间后，随着腐蚀产物增加，炉管管壁就可能穿孔，一旦发生泄漏不仅给环境造成污染，甚至引发安全事故，造成不可估量的经济损失。

二、乙烯装置裂解炉对流段炉管腐蚀原因分析

（一）烧焦导致炉管被氧化

对流段炉管发生腐蚀导致泄露后，对翅片管中物质进行分析，会发现白色垢层通常含有Fe、S、O及少量Mn、Al、Si等元素，因此可以确定腐蚀物主要为亚铁硫氧化物。而红色腐蚀产物主要为Fe、C、O及少量Mn、Si等，可确定为碳化物和铁氧化物。而硫酸亚铁和铁氧化物的产生主要是由于存在烧焦空气情况。由于油介中含有硫，与金属发生反应后生成FeS膜，FeS在水与空气存在情况下就会燃烧成白色的亚铁硫氧化物，而未发生反应的红色铁氧化物就会引起垢下腐蚀。

（二）酸性凝结水导致腐蚀

通常情况，为确保生产效率及安全性，裂解炉需要定期进行清焦处理。清焦处理一般使用过热水蒸气对物料管线进行吹扫，这个过程中过热蒸汽会有所残留，如果没有采取相应措施对其进行处理，那么随着停炉温度降低，蒸汽就会冷凝并汇聚在炉管下部，酸性成分溶于其中后就形成了酸性水，从而腐蚀炉管保护膜进而腐蚀炉管，久而久之就会导致对流段炉管穿孔泄露。

（三）两相流存在液态烃类原料汽化导致腐蚀

裂解炉在生产过程中，原料预热段有相应操作条件，一般温度在360-370 ℃之间，压力在0.4-0.5MPa间，加氢裂化尾油原料溜程在259-497 ℃。经结合实际情况进行分析发现，操作温度与加氢裂化尾油50%的溜程温度接近，这种条件下就很容易出现汽液两相共存的现象。两相共存中，液相处于下部，会对炉管管壁造成直接冲刷腐蚀。另外，烟气也会增加炉管温度，从而进一步加剧对炉管的冲刷腐蚀。汽液两相流冲刷作用中，水平炉管上下两侧减薄程度并不是一致的，而是下部冲刷侵蚀减薄程度比上部大得多。

三、对流段炉管腐蚀防范对策

（一）加强进料管管理

在日常生产过程中，应根据生产规模等情况制定科学检查管理制度，定期对进料管段进行检查。在检查过程中，先切割对流段两侧弯头，采用内窥镜对原料预热段其他炉管进行内部检查，并对原料线弯头及直管段进行定点测厚，如果腐蚀情况较为严重，应马上更换内腐蚀部分管段，并将炉管出口同心大小头改为偏心大小头。另外，乙烯生产企业应制定明确的裂解炉炉管检查、维修制度。要求维修人员根据炉管腐蚀程度以及投入运行时间，做好炉管的定期检查，发现腐蚀较为严重时应及时进行更换。

（二）重视裂解炉综合评价工作

在乙烯生产过程中，对裂解炉进行综合评定工作是有效掌握对流管段腐蚀情况及强化安全生产管理的重要手段。通过对裂解炉进行综合评价分析，可以全面掌握各管段实际情况，然后对照有关标准对问题管段进行及时更换或维修处理。因此，乙烯生产企业应高度重视裂解炉综合评价分析工作，建立完善评价管理机制，在实践中不断完善评价分析体系，以有效对易冲刷腐蚀泄漏部位进行全面排查。同时做好相关检查记录工作，对检查项目、检查内容等建立完善台账，根据壁厚减薄情况及时停炉处理，避免泄漏发生。

（三）完善裂解炉烧焦操作规程

在腐蚀原因分析中知道，裂解炉烧焦是引起对流管段发生腐蚀的重要原因之一，因此应采取相应措施进行防范控制，而最主要的一个方法就是进一步完善裂解炉烧焦规程。裂解炉烧焦操作规程完善主要有以下几方面：一是对原料中硫含量进行严格控制；二是及时调整减轻硫离子的腐蚀。清焦处理结束后，使用工业风单路大风量进行吹扫，保证吹扫时间，消除炉管中存液现象，尽量将蒸汽排净。

停炉检修时采取有效保护措施，吹扫完成后及时使用氮气对流段物料管进行保护，以防止空气进入。

（四）对流段炉管防腐蚀措施

为了有效地防止乙烯装置裂解炉对流段炉管出现腐蚀而影响到生产顺利开展以及人员设备的安全，广大石油化工企业就必须在充分研究导致腐蚀问题出现的原因情况下采取相应的防腐蚀措施，对此笔者建议可以从下面两个方面着手：第一，在对流段炉管清焦吹扫完成后必须及时将蒸汽排干净出来，然后再利用氮气充入到对流段物料管里面去，这样一来能够在有效避免空气进入的情况下降低炉管出现腐蚀的几率。第二，石油化工企业要针对对流段炉管检修工作制定出相应的方案以及规范化的流程，随后定期开展检查以确保腐蚀问题不会出现。

四、结束语

综上所述，乙烯生产在促进社会经济发展方面有重要作用，但乙烯生产是一个复杂过程，管理不到位就很容易出现安全生产事故。而裂解炉作为乙烯生产系统中的重要设备装置之一，确保其安全稳定性意义重大。通过上面分析，我们知道引起裂解炉对流段炉管发生腐蚀的原因主要有烧焦时炉管被氧化腐蚀、酸性凝结水腐蚀及两相流冲刷侵蚀三方面，因此，乙烯生产企业应在充分认识到裂解炉对流段炉管发生腐蚀存在的危害性的基础上，加强原因分析，完善乙烯生产检查及安全管理等工作，采取针对性措施对腐蚀进行防范管理和处理，以确保裂解炉安全稳定运行，促进乙烯生产行业可持续发展。

参考文献：

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