炼油厂加氢装置设备的防腐措施研究

2024-03-27牛婷

石化技术 2024年1期

牛婷

潞安化工集团王庄煤矿山西长治 046031

炼油厂发展中，作为以炼油为主要任务的工业场所，炼油厂的重要性不断提升。加氢装置作为炼油厂重要设备之一，关系到炼油厂的炼油质量以及经济效益。而且随着炼油厂规模的扩大，加氢装置的任务量不断增长，会受到各种外界因素的影响。此背景下，炼油厂中的加氢装置就承担很大的压力，很容易受到各种外界因素影响出现腐蚀问题，影响炼油厂功能的发挥。就需要炼油厂的管理人员加强对加氢装置防腐的重视，通过材料选择、涂层设计以及及时养护等手段，对腐蚀状况进行预防以及治理，以保证其功能的发挥。本文就从炼油厂入手，浅谈其腐蚀类型以及成因，并且针对性地制定解决策略。

1 炼油厂加氢装置概述

炼油厂的加氢装置是一种重要的工艺设备，用于将石油原料中的不饱和化合物转化为饱和化合物。加氢装置主要通过在高压下将氢气与石油原料进行反应，使得石油中的硫、氮和芳烃等不稳定物质发生加氢反应，生成较为稳定的饱和化合物。现阶段炼油厂的加氢装置主要有反应器、加氢催化剂、氢气供应系统、热交换器以及分离装置等组成，结构较为复杂，而且技术性很强。而且，炼油厂的加氢装置在石油加工过程中起着至关重要的作用，能够提高产物的质量和价值，并减少对环境的污染。

2 加氢装置腐蚀原理

炼油厂的加氢装置在运行过程中可能会遇到腐蚀问题。由于加氢过程通常在高温高压条件下进行，并使用强腐蚀性物质如酸性介质和硫化物催化剂，这些因素都会导致加氢装置受到腐蚀的影响。现阶段炼油厂加氢装置的腐蚀主要体现在以下几个方面。首先是金属腐蚀，加氢装置内部的金属材料可能受到酸性介质和硫化物的腐蚀作用。常见的金属腐蚀类型有腐蚀开裂、点蚀腐蚀和晶间腐蚀等；其次是催化剂失活，加氢催化剂可能会因与反应物质接触而发生腐蚀，导致其活性降低或失活。催化剂失活将影响加氢反应的效率和产物质量；然后是腐蚀产物积聚，在加氢装置内部，腐蚀产物可能会积聚并形成附着物，称为垢。垢的积聚会导致热交换器、管道和反应器等部件的流动阻力增加，影响设备的正常运行。这些状况的存在很大程度上制约加氢装置功能的发挥，甚至产生安全隐患，需要相关人员结合实际对腐蚀状况进行治理。

3 炼油厂加氢装置腐蚀问题的成因

炼油厂加氢装置腐蚀问题的成因可以归结为以下几个方面：

一是化学环境影响，加氢装置中常常存在酸性介质、硫化物等强腐蚀性化学物质。这些物质与金属材料接触，会引发电化学反应，导致金属的腐蚀；

二是温度和压力的影响，加氢反应通常在高温高压条件下进行，这样的工作环境会加速腐蚀过程。高温会加剧腐蚀速率，而高压则可能造成应力腐蚀和腐蚀开裂等问题；

三是气体和液体相互作用，在加氢装置中，气体和液体经常相互接触，特别是在界面处，可能形成电池（即电化学元件），加速金属的腐蚀；此外还有不均匀地流动，加氢装置中液体和气体的流动通常是不均匀的，导致腐蚀扩散不均匀[1]。这可能导致金属表面局部腐蚀，例如点蚀腐蚀。

实际治理环节，工作人员就需要深入分析腐蚀的具体原因，并且结合实际发展的需要合理选择防腐技术，实现加氢装置的防腐处理。

4 炼油厂加氢装置设备的防腐措施

4.1 材料选择

在炼油厂加氢装置的防腐方面，材料选择发挥至关重要的作用，要求管理人员结合炼油厂生产实际进行合理的材料选择。首先是不锈钢材料，不锈钢具有优异的耐腐蚀性能，在广泛的化学环境中表现出色。常用的不锈钢材料包括304、316等级，它们含有控制量的铬、镍和钼等合金元素，具备抗腐蚀、耐高温和耐压的特点；其次是镍基合金（Nickel-based Alloys），镍基合金是一类高强度、耐腐蚀性好的材料，在高温、高压和腐蚀性介质下表现出色。常见的镍基合金包括Inconel600、Incoloy800等，它们适用于各种酸性、碱性和氧化性环境；然后是钛合金（Titanium Alloys），钛合金具有低密度、优异的耐腐蚀性和高温强度，是一种理想的防腐材料。它在硫酸、盐酸、氯化物等强腐蚀性介质中表现出色，适用于炼油厂加氢装置中的高温高压条件；还可以选择高合金钢（High Alloy Steels），高合金钢包括诸如合金钢、耐热钢等，具有较高的耐腐蚀性和抗热性能。它们在高温、高压和酸碱介质中表现出色，常应用于炼油厂加氢装置的关键部位。此外，根据具体工艺和介质条件，还可以考虑其他一些特殊材料，如铜合金、塑料等，以满足不同的防腐需求[2]。在材料选择时，需要综合考虑介质的成分、温度、压力、流速等因素，并参考相关标准和规范进行评估。同时，使用经过认证的供应商提供的材料，以确保其质量和性能符合要求。

4.2 表面涂层技术的运用

表面涂层也是设备防腐的关键技术，需要技术人员根据设备的实际情况以及腐蚀的成因合理运用涂层技术。首先是高温耐蚀涂层，对于高温、高压和腐蚀性介质环境下的加氢装置，可以选择高温耐蚀涂层。这些涂层通常基于陶瓷材料或合金粉末，并通过烧结、喷涂等方法施工。它们具有出色的耐腐蚀性能和高温稳定性，能够有效防止金属被腐蚀；其次是聚合物涂层，聚合物涂层是一种常见的防腐涂层，适用于许多化学环境下的加氢装置。聚合物涂层通常采用有机树脂作为基材，可形成坚固地保护层，有效隔离金属与腐蚀介质之间的接触。常见的聚合物涂层包括环氧树脂、聚氨酯等；然后是陶瓷涂层，陶瓷涂层以其出色的耐腐蚀性和高温稳定性而闻名。它们通常由陶瓷粉末和有机材料构成，通过喷涂或烧结等方法施工。陶瓷涂层能够在极端的腐蚀环境中提供优异的保护，并具备耐高温、耐磨损等优良特性；此外还有金属涂层，金属涂层是将金属材料以涂覆形式施加到金属基体上，形成一层保护层。常见的金属涂层包括镀锌、镀镍、镀铬、镀钴等。金属涂层能够提供优异的防腐性能，并能够修补和再生。使用适当的表面涂层技术可以提供有效的防腐保护，延长加氢装置的使用寿命。在选择涂层技术时，需要考虑介质的腐蚀性、温度、压力等因素，并确保涂层与基材的相容性和稳定性[3]。此外，涂层的施工质量和涂层厚度的控制也是关键因素，需要符合相关标准和规范要求。

4.3 腐蚀抑制剂的运用

在炼油厂加氢装置的防腐领域，使用腐蚀抑制剂是一种常见的方法，可以通过化学手段实现防腐，需要技术人员合理选择抑制剂。一是缓蚀剂，缓蚀剂是一种可以降低金属腐蚀速率的化学物质。它们通过吸附于金属表面或形成保护性膜来抑制腐蚀反应的进行。常见的缓蚀剂包括硝酸盐、磷酸盐、有机胺等。缓蚀剂通常通过加入介质中或者喷涂到金属表面来起到防腐作用；二是缓蚀剂添加剂，在一些特殊情况下，可以在介质中添加缓蚀剂添加剂，以提高介质的防腐性能。这些添加剂通常具有良好的缓蚀性能，可与介质中的金属发生化学反应，形成有保护作用的膜层。添加剂的选择需要综合考虑介质成分、温度、压力等因素，并根据相关规范和标准进行评估和试验；三是环境调节剂，炼油厂加氢装置中的腐蚀往往与介质中的环境条件密切相关。因此，通过控制环境条件来抑制腐蚀也是一种有效的方法[4]。例如，调节介质的酸碱度、氧含量、湿度等，以降低对金属的腐蚀性。使用腐蚀抑制剂需要根据具体情况选择合适的剂型和使用方法，并遵循相关的操作规程和安全要求。此外，定期地监测和维护也是确保腐蚀抑制剂持续有效的关键。

4.4 环境控制及巡检

加氢装置作业环节，外界环境以及施工技术会对腐蚀状况产生影响，需要相关人员进行深入分析。首先是温度控制，控制加氢装置的温度有助于减缓腐蚀速率。高温环境通常会加速腐蚀反应的进行，因此需要尽量控制温度在金属和介质的腐蚀极限之下。这可以通过合理设计和选择合适的隔热材料来实现，以减少热量传导和辐射；其次是压力控制，合理控制加氢装置的压力也是防腐的重要措施之一。过高的压力可能导致金属受力过大，容易引发腐蚀、应力腐蚀开裂等问题。因此，需要根据工艺要求和设备承压能力，合理设定和控制加氢装置的压力范围；然后是定期检查和维护，定期对加氢装置进行检查、测试和维护是防腐的关键环节。检测腐蚀程度，修复或更换受损的部件，保证设备的正常运行。此外，及时清理和处理介质中的杂质和腐蚀产物也是重要的措施[5]。通过合理的温度和压力控制和定期维护，可以有效减缓加氢装置的腐蚀速率，确保设备的安全稳定运行。需要注意的是，具体的温度和压力控制策略需要根据具体设备的工艺参数和设计要求来确定，并符合相应的安全标准和规范。