焦化装置低温硫化氢系统腐蚀与防护

丁莹 孙飞 安兆琦

摘要：随着化工行业的飞速发展，在焦化装置生产过程中高含硫、含酸的原料逐渐增加，导致原料劣质化，会对二次焦化装置设备造成严重腐蚀。为确保焦化装置长周期运行，降低企业的经营成本，对焦化装置低温硫化氢系统腐蚀问题进行分析，并提出相应的防护措施，才能有效提高焦化装置的使用寿命，增强企业的经济效益和社会效益。

关键词：焦化装置;硫化氢系统;腐蚀

焦化装置作为加工重油的主要装置，特别对加工高硫高酸原油的减压渣油有着非常重要的作用，焦化装置可以生产出焦化汽油、焦化柴油、焦化蜡油、焦化干气、液态烃以及石油焦等产品。由于焦化装置的工作特点以及加工原料的劣质化会导致焦化装置发生低温硫化氢腐蚀现象，该现象的出现会严重影响焦化装置的长周期运行，减少其工作效率。

1腐蚀介质与腐蚀部位

焦化装置的原料主要是从常减压装置获得的减压渣油，在部分氢化的局部腐蚀中，HC1和H2S是最重要的腐蚀介质，一方面，在原油蒸馏过程中，一部分由无机盐水分解产生的HC1被带入轻质汽油， 添加的各种添加剂中有许多是有机氯化合物，这些有机氯化合物在常压处理和真空处理过程中不容易去除，在氢化条件下的二次加工过程中形成了HC1。

湿H2S腐蚀破坏环境所需的条件之一是液相水的存在。在湿H2S环境中，材料腐蚀的主要类型是氢致裂纹和硫应力腐蚀。

氢原子渗透到金属材料的内部，遇到裂纹，夹杂物，气孔和其他空隙时，它们会聚集并结合形成氢分子，从而产生很高的内部氢气压力。该压力将导致原始的微观缺陷扩大，如果内部材料缺陷向钢表面传播，则会出现氢气泡。在某些情况下，相邻的气泡深度略有不同，并且彼此连接形成裂纹，即氢致裂纹。

硫应力腐蚀开裂是指在湿硫化氢环境中，在腐蚀性环境和拉伸应力共同作用下的金属开裂。通常裂纹的方向垂直于应力的方向。硫应力腐蚀开裂是氢引起的应力开裂的一种形式，它是由硫化物腐蚀过程中金属表面上产生的氢原子的吸附引起的。

焦化装置所形成的低温硫化氢腐蚀会对碳钢形成均匀腐蚀和氢鼓泡，主要以低温电化学腐蚀为主，主要形成与焦化分馏塔的油气线的空冷器、换热器以及管线腐蚀现象较为严重。另外吸收稳定系统会存在低温硫化氢腐蚀现象，其主要的发生部位为回流冷却器、压缩机出入口等部位。这些腐蚀可以通过更换材质材料进行预防，同时也可以使用经济实用的注碱性水来实现防腐。

2工艺防腐措施

2.1注水

由于焦化装置的低温腐蚀介质，主要有硫化氢等水溶性腐蚀体系，通过注水能够稀释腐蚀介质，在一定程度上能够减缓腐蚀现象的发生，目前我国大部分化工企业的焦化装置所引起的低温腐蚀都是通过注水来解决的，但是由于加工原料劣质性的不断加剧，导致腐蚀介质的含量过高。通过注水已经无法彻底解决低温硫化氢腐蚀，只能够减缓腐蚀加剧程度。

2.2注氨

由于采用注水措施，只能够有效减缓腐蚀现象，并不能彻底阻止腐蚀现象的发生，因此通过中和酸性腐蚀介质，一方面能够使腐蚀体系由酸性改变成中性或者是碱，另一部分，能够改变腐蚀体系的组成部分，注入氨气能够使硫化氢转变成硫化铵或者是氯化铵，这些物质在水中都会失去腐蚀作用，因此注氨也是一种经济有效的防护措施，只是由于原料的变化加上污水分析时间过长，因此无法判断出注氨的真正效果。

2.3防腐涂层和缓蚀剂

对装置设备易腐蚀部分进行防腐涂料涂层保护，可以有效减缓装置设备的腐蚀情况。例如，换热器管束的腐蚀可以采用防腐管板以及在管束内进行防腐涂料的防护，可以有效减少腐蚀程度，因为循环水对换热管束所造成的腐蚀情况，装置中不同部位应选择不同的防腐涂层进行防护，可以有效减缓设备的防腐程度。

另外焦化装置设备主要采用向油气管中注入缓蚀剂来减缓分馏塔顶油气管线的腐蚀问题，注入缓蚀剂的方法可以有效减缓管线腐蚀情况，同时可以向管线中注入酸性水进行洗涤工作，能够有效减缓含酸物质对装置内部的影响。

2.4正确选择设备材质

由于腐蚀是由HC1，H2S引起的，因此对CL高度敏感的不锈钢18-8不能用作E-103/3.4管包装材料。根据数据，在不锈钢中添加适量的Si和Mo可以提高应力腐蚀的能力，特别是对于因抗蚀而引起的腐蚀。对于焦化装置腐蚀，优选低碳，稳定的材料。对于氯化物，低碳和低氮的高应力腐蚀，可以使用高铬铁。但是，高铬铁素体晶粒大，并且韧性和焊接性差。因此，适用于该部件的材料是硅树脂，铝，高铬和不锈钢低双镍材质。双相不锈钢不仅具有奥氏体的优点，降低了高铬铁素体的脆性，防止晶粒增大，提高了铁素体的韧性和焊接性，而且还防止了奥氏体裂纹的扩展和改善，提高奥氏体屈服极限的优点，所以说选择双相不锈钢可以很好的提高焦化装置的防腐性能。

2.5强化腐蚀部位监测

在实际生产作业过程中，随着生产时间的不断增加，装置内部的腐蚀情况会加重，因此在实际应用过程中，需要对装置设备腐蚀部位进行定期监测，当检测出腐蚀情况后，应当定期对其进行维护，对装置设备部件进行测厚检测，一旦超出检测范围，就需要及时进行维护或者更换部件，以防止安全事故的发生，制定相应的应急措施，可以将安全隐患控制在可控范围之内。只有不断提高焦化装置的防腐效果，才能够有效延长焦化装置的使用寿命，减少焦化装置低温硫化氢腐蚀现象的发生，能够有效增强焦化装置的工作效率。

3结束语

综上所述，焦化装置在生产工作过程中会形成低温硫化氢腐蚀现象，该腐蚀现象的发生会直接影响到焦化装置的工作效率，严重的情况下可能会出现报废现象，然而低温硫化氢腐蚀现象可以利用相应的措施进行解决，一般情况下，可以根据加工原料的情况选择合适的防腐手段，能够有效提高家化装置的使用寿命，增强焦化装置的工作效率。

参考文献：

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