延迟焦化装置加热炉的腐蚀及对策探讨

摘 要：随着石油化工行业的快速发展，延迟焦化也成为了当前尤为关键的获取汽油、柴油方式，同时延迟焦化也在一定程度上提升了轻质油回收效率。由于延迟焦化装置加热炉在正常运行中，会受各种因素影响，出现腐蚀的情况，影响到其运行稳定性、安全性，所以在实际中还需要采取适宜的措施来应对延迟焦化装置加热炉腐蚀问题。

关键词：延迟焦化装置;加热炉;腐蚀;对策

0 引言

对于延迟焦化是一种十分重要的原油二次加工工艺，其主要是以重质油为原料，在高温运作下，对重质油进行深度的热裂化、缩合反应，从而实现渣油中的重组分向轻组分的转变，实现汽油、柴油、蜡油、气以及焦炭的产生。由于延迟焦化装置在使用中，是以重质油为原料，重质油中含硫的比重超过原油的60%，加上装置设备处于高温运作状态，使得腐蚀介质会与设备装置发生反应，造成了装置腐蚀，影响到延迟焦化装置的良好运作，所以在实际中，必须全面把握延迟焦化装置腐蚀状况，并采取适宜的措施对其进行腐蚀防范，以此保证装置安全使用。

1 延迟焦化装置加热炉使用现状

对于延迟焦化装置加热炉在日常运行中，会在高温氧化、硫化腐蚀等作用下，出现加热炉辐射段炉管变薄、爆皮、损坏等情况。在加热炉辐射炉管中，其燃烧的燃料含有很高的含硫量，炉管管壁一方面会承受高温氧化腐蚀，另一方面还需要承受硫化腐蚀，在双重腐蚀作用下，腐蚀问题会逐步加大。延迟焦化装置加热炉辐射段炉管主要承受的是高温氧化腐蚀，但是燃料中或多或少含有硫，导致氧化层中也有硫成分，在高温氧化腐蚀下也会出现硫化腐蚀的情况。同时在高温条件下，硫分与金属接触的过程也会变得更加复杂，硫化反应在高温下要比氧化反应更强，在硫化、氧化下金属表面会出现比较疏松的金属硫化物膜，并且在硫化物膜表面还有一层氧化物膜，造成了金属表面难以形成结构紧密的保护层。在高温环境下，金属炉管与硫接触，其腐蚀速度也会进一步加快。当前延迟焦化装置加热炉辐射段炉管的生产原材料大多是Cr5M0，加入Cr可以在一定程度上缓解金属氧化反应速度，但是其抗氧化温度保持在650℃，而延迟焦化装置加热炉在实际运行中，其温度已经远远超过650℃。近年，我国开始尝试利用Cr9MO生产辐射段炉管，进一步提高其抗氧化能力，但是由于当前炼油量增加及原油品质的降低，造成加热炉硫化腐蚀问题越发严重，炉管管壁也在氧化、硫化腐蚀中变得更薄，甚至会出现变形的状况，这必然会影响到其正常使用。

2 延迟焦化装置加热炉腐蚀的主要原因

加热炉是延迟焦化装置的核心设备，其在日常运行中，最为常见的腐蚀是高温硫腐蚀，其本质是硫化氢为主体的活化硫腐蚀过程。在生产中，随着温度的增加，原料油中的非活性硫会转变成活性硫，从而引起设备腐蚀问题。在进行原料油加工时，当温度达到240℃时，就会发生这类腐蚀问题，腐蚀位置主要是加熱炉的炉管，腐蚀形态相对比较均匀。温度达到240℃以后，原料油中有机硫会转变成硫化氢和元素硫，而这两种物质都会与金属铁元素直接发生化学反应;同时当温度超过350℃以后，原料中的硫醇也会和设备中的铁元素直接发生化学反应。并且在整个腐蚀过程中，会随着温度的提升而加快反应速度，温度在达到430℃时，腐蚀反应速度最快。当温度超过480℃时，硫化氢会分解完，腐蚀速度逐步降低，而腐蚀产生的FeS会附着在设备的表面，形成一层保护膜，但是在高流速区域、三通处，保护膜又会被冲掉，从而形成新的腐蚀过程。

此外，加热炉燃料气中，含有一定量的硫，辐射段炉管会受到高温硫化、高温氧化双重作用，并且燃料气中，硫的含量越多，高温硫腐蚀问题就越发严重，炉膛中氧含量越大，高温氧化腐蚀作用也就越明显。在加热炉炉管中，热量相对比较集中，导致氧化、硫化腐蚀速度比较快，会造成炉管壁变薄，引起炉管鼓包、开裂等情况。当炉管的某一个位置出现结焦情况时，也会引起该部位温度上升，加大了炉管管壁腐蚀问题。

3 防范延迟焦化装置加热炉腐蚀的对策

3.1 提升设备等级

在实际中应用延迟焦化装置加热炉进行生产活动时，生产原材料是难以改变的，为了进一步提升装置本身的耐腐蚀性，就需要从装置本身入手，针对生产过程中存在的高温氧化及硫化腐蚀问题，可以尝试用不锈钢材、高合金钢材代替原有的碳质钢材。如铬是一种化学性质十分稳定的元素，利用铬合金材料生产延迟焦化装置加热炉可以在很大程度上提升装置本身的耐腐蚀能力。在高温环境下，出现硫化腐蚀时，铬合金材料会在表面形成两层保护膜，其中最外层的保护膜是FeS，这种保护膜密度相对比较差，有比较大的孔结构。而下面一层的保护膜是Cr2O3，其具备很高的密度，防护效果极强。同时质量分数超过5%的铬合金，在高温硫化腐蚀环境下，会形成尖晶石型化合物，其性质稳定，能起到良好的防腐蚀效果。

3.2 使用缓蚀剂

在延迟焦化装置加热炉运行中，使用缓蚀剂也可以达到抵抗腐蚀的作用。在实际中，使用少量的缓蚀剂就可以让整个装置都实现腐蚀防范能力提升。根据化学性质的不同，可以将缓蚀剂分成有机缓蚀剂、无机缓蚀剂、聚合物缓蚀剂等几种情况;其中有机缓蚀剂有磺化木质、苯并三唑、膦酸盐等几种类型;无机缓蚀剂主要有硅酸盐、铬酸盐、聚磷酸盐等几种类型;聚合物缓蚀剂主要有POCA、乙烯等高分子化合物。在使用缓蚀剂时要注意，水液酸碱程度、水温、水流速度等都会对缓蚀效果带来影响，所以在具体应用中，必须结合现实情况来选择缓蚀剂。

3.3 材料表面改性技术

对于材料表面改性技术的使用，主要有以下几种情况：

3.3.1 有机硅材料

通过有机硅材料的应用，可以有效防范空气预热器腐蚀情况，在实际中可以将有机硅涂料应用到延迟焦化装置加热炉表面，这种材料与钢结构表面有很强的结合力，并且具有不错的耐温能力，能在一定程度上延缓加热炉高温氧化及硫化腐蚀情况。

3.3.2 Ni-P镀技术

其主要是在钢材装置的表面，增加一个厚度在10-50μm的镀层，其硬度可以达到Hv550-1100，具有极强的耐腐蚀能力。Ni-P镀技术具有耐磨性能强、硬度大、镀材比较广泛等优势，能有效增加延迟焦化装置加热炉的使用寿命，尤其是在CI-环境下，其防腐性能更强。

3.3.3 渗铝技术

在实际中渗铝技术的应用主要是对装置的表面开展活性处理，以此提高延迟焦化装置加热炉的抗腐蚀能力。渗铝技术的主要原理是在高温环境下，渗铝钢会产生一层致密的尖晶石化合物，即Al2O3FeO，这种结构的密度非常大，并且不会有缝隙产生，其他化学元素不会渗透到结构中，阻止了其他腐蚀物质与铁元素的反应。从化学的角度看，铝元素电位低于铁元素，因此，在腐蚀反应过程中，铝元素会首先与腐蚀物质反应，形成Al2O3FeO，以此达到对设备装置保护的作用。在实际中，渗铝技术的应用不仅适用于加热炉，还可以应用到其他高温运行设备中，具有很好的防腐作用。

综上所述，延迟焦化装置加热炉在日常运行中，会由于生产原料本身的复杂、劣质等因素，会出现腐蚀的情况，不仅降低了產品生产质量，同时也对延迟焦化装置的安全运作带来了很大影响，所以在实际中必须采取适宜的手段，对延迟焦化装置加热炉腐蚀问题进行处理，做好腐蚀防范工作，确保设备的安全稳定，保证生产活动的连续性。

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作者简介：

任凯瑞（1989- ），男，汉族，浙江省宁波人，本科学历，现于宁波中金石化有限公司担任减压、延迟焦化联合装置班长一职。研究方向：常减压、延迟焦化装置的日常生产管理以及应急处理。