延遲焦化裝置的主要腐蝕類型及防護措施分析獲獎科研報告【摘

要】隨著石油資源的開發利用，當前的高質量石油資源日益枯竭，導致焦化裝置的加工原料越來越劣質化，對裝置的腐蝕也日益嚴重，從而導致在生產的過程中，出現設備、工藝管線泄漏，嚴重影響到焦化裝置的安全、平穩生產。本文就針對延遲焦化裝置的主要腐蝕類型及其機理進行分析，然后針對性探討了裝置腐蝕防護的措施，僅供參考。

【關鍵詞】延遲焦化裝置;腐蝕類型;腐蝕機理;防護措施

前言：

近年來，隨著全球工業的發展，國際石油資源日益枯竭，高質量原油產量日益減少，且油價不斷上漲。在這樣的背景下，我國的煉油企業不得不運用高硫、高酸、性質較差的原料油進行焦化生產。所謂的焦化，是石油煉制的過程之一，是在對設備進行加熱以及較長的反應時間下，促使渣油發生深度的裂化反應，從而轉化成焦化氣、汽油、柴油、重質餾分油及石油焦的過程。在石油焦化生產中，原料的含硫量對產品質量具有極大的影響。含硫量過高，會導致生產出來的汽油和柴油很不穩定，含有的雜質過多，必須進行進一步的精制。隨著石油性質的變差，其中所含的酸、硫等物質會對焦化裝置產生嚴重的腐蝕現象，導致裝置逐漸因腐蝕出現泄漏的現象。

一、延遲焦化裝置工藝及腐蝕部位分析

延遲焦化工藝是用加熱爐將原料加熱到反應溫度，然后在高流速、短停留時間的條件下，使原料在進行少量反應時就迅速離開加熱爐，進入到焦炭塔中進行裂化及縮合生焦反應。延遲焦化是全球各國對渣油進行深度加工最主要的方法。目前，延遲焦化裝置典型的工藝流程分為一爐兩塔、兩爐四塔和三爐六塔。本文主要針對兩爐四塔延遲焦化裝置進行分析。

延遲焦化是一種半連續性的操作。在實際生產中，焦化原料先是進入到罐區的原料緩沖罐當中，然后利用雙螺桿原料泵送入到回流蠟油渣油換熱器中進行加熱，接著進入分餾塔，然后經過輻射泵輸送到加熱爐當中，經過相應操作加熱后進入焦炭塔。而原料經過裂解、縮合反應，生成的焦炭聚集在焦炭塔中，而高溫油氣經由焦炭塔頂部進入到分餾塔，與原料渣油進行換熱后，通過分餾切割生成汽油、柴油、蠟油和輕烴等產品。在生產過程中，當一臺焦炭塔內的焦炭累積到一定的高度后，就會自動切換到另一臺焦炭塔繼續進行焦化生產，而充滿焦碳的焦炭塔在用水蒸氣吹掃和水冷后，在運用水力除焦設備，除去塔內的焦炭，這樣就可以繼續進行渣油的焦化生產了。一般來說，延遲焦化加熱爐的出口溫度可達到495～505℃，焦炭塔內的壓力為0.18～0.28MPa，分餾塔底的溫度一般不大于400℃。

基于延遲焦化裝置工藝流程，易受到腐蝕的裝置部位主要是加熱爐對流段和輻射段的爐管、分餾塔、輻射泵葉輪、回流蠟油渣油換熱器以及焦炭塔。

二、延遲焦化裝置腐蝕主要的機理分析

（一）硫腐蝕

在石油煉制的過程中，硫腐蝕現象貫穿于煉制的始終，其機理錯綜復雜，在不同的部位受不同溫度的影響，會產生不同的腐蝕現象。因為石油原料中大都含硫，尤其海洋原油，含硫量更高，在塔器、容器、反應器以及管道等部位，都會受溫度的影響，造成不同程度的腐蝕。一般情況下，240℃下產生的硫腐蝕，都被成為低溫硫腐蝕，240及以上溫度時發生的腐蝕都被稱為高溫硫腐蝕。而在煉油廠延遲焦化裝置中，高溫硫腐蝕最為常見。其中高溫硫腐蝕的反應機理為：

H2S+Fe→FeS+2H2

S+Fe→FeS

RSH+Fe→FeS+不飽和烴

而低溫硫腐蝕分為陰極反應和陽極反應，其反應機理分別為：

陰極反應：2H++2e→H2

陽極反應：Fe-2e→Fe2+

（二）硫化氫腐蝕

原油中或多或少都存在著硫和硫化物，在反應過程中，隨著溫度的升高，原油中的硫化氫會與金屬直接發生反應，其反應機理為

H2S+Fe→FeS+H2

當裝置中的溫度在350℃～400℃時，硫化氫會分解成單質的硫和氫，而這種分解出來的硫，比硫化氫的腐蝕性更加強烈，其反應機理在前文已經闡述，這里就不進行敘述了。

除了高溫情況下的硫化氫腐蝕，在低溫狀況下，原油中的硫化氫及加工過程中產生的硫化氫，會與加工過程中生成的氫、氮和游離氧等腐蝕介質在裝置內形成腐蝕性環境，對裝置造成較為嚴重的腐蝕現象。此外，硫化氫還會與原油中存在的氯化物及注水時帶入的氯離子在焦化反應中分解形成NH+3以及少量的HCN、HCI和H2S。這其中的HCI和H2S都能直接與金屬表面發生反應造成腐蝕，而且HCI和H2S還會與NH3+發生中和反應，雖然在一定程度上會降低腐蝕，但其生成的NH4CI又會造成垢下腐蝕現象，加劇延遲焦化裝置腐蝕的程度。

（三）環烷酸腐蝕

在石油原料中還存在著大量以環烷酸為主的酸性成分，在高溫的條件下，會對延遲焦化裝置的碳鋼和低合金鋼等材料在成一定的腐蝕。一般來說，原油中的環烷酸在220℃以下時，基本上不會對延遲焦化裝置造成腐蝕，隨著裝置內溫度的上升，環烷酸會對裝置造成一定的腐蝕，當裝置內的溫度達到270～280℃時，造成的腐蝕現象最嚴重。此后，隨著溫度的繼續上升，腐蝕的速率逐漸下降。但當裝置內的溫度升高到350℃時，腐蝕的速度又會急劇上升。當溫度達到400℃以上時，環烷酸會發生分解，不再對延遲焦化裝置造成腐蝕。

（四）其他腐蝕

除了上述三種腐蝕現象，延遲焦化裝置的加熱爐還存在著煙氣露點腐蝕和輻射段高溫氧化腐蝕以及焦炭塔焊縫處的熱應力熱疲勞損壞等情況。

三、延遲焦化裝置主要腐蝕的防護措施分析

（一）加強對原油質量的監控

針對延緩焦化裝置的腐蝕情況，首先應對原有的只想進行分析監控，通過這樣的方式，及時發現原油中硫含量的變化，一方面為裝置工藝的調整提供參考，另一方面也能及時協調原油性能，減緩裝置腐蝕的發生。

（二）加強對裝置腐蝕情況的監控

除了監控原油質量以來，還要加強對延遲焦化裝置腐蝕情況的監測，積極利用電感腐蝕探針進行在線監測，或者是運用超聲波定期進行定點測厚。通過這樣的方式，動態跟蹤、監控設備，及時發現設備的腐蝕情況，從而避免腐蝕泄漏事故的發生。

（三）優化焦化工藝流程

針對裝置腐蝕情況的存在，金絲狐人員應根據腐蝕發生的機理，優化延緩焦化的工藝流程，重點對三通、彎頭等最易發生腐蝕的部位進行排查，利用技改予以消除，并優化操作，抑制裝置內腐蝕環境的產生。

（四）運用緩蝕劑輔助生產

在實際生產中，相關生產企業還應該根據防腐蝕回路圖，在易發生腐蝕的部位，運用緩蝕劑輔助生產。通過加注緩蝕劑，有效保護易發生腐蝕的部位，減少腐蝕問題的發生。在實際操作中，應根據工藝介質、操作條件等進行精心設計，合理選擇緩蝕劑的注入部位及注入量，保證防腐蝕的效果。

結語：

綜上所述，在對石油，特別是渣油