炼油设备腐蚀及防护技术分析

郑翚

摘  要：在石油的生產过程中，设备腐蚀常常严重影响石油的日常生产和石化公司的产能。本文就中国石油辽河石化公司设备腐蚀情况进行了抽样调查，对腐蚀状况进行分析并总结出现有的几种炼油设备防腐技术，希望为现场的原油提炼工作提供理论依据。

关键词：炼油设备;机器腐蚀;防护技术

前言：

设备防腐是保证油田产量的重要一环，由于采出的原油成分复杂，再加上在高温环境下加热，加热炉自身就会为腐蚀提供有利条件，所以炼油设备存在着严重的腐蚀现象。

一、炼油设备腐蚀情况

（一）化学物腐蚀

分析中国石油辽河石化公司原油中腐蚀物含量，对其进行取样调查，结果如下表一所示，并对其中主要的物质进行了设备腐蚀分析。

1.硫化物对炼油设备的腐蚀

在如今的油田开采作业中，所得到的原油中有较高的硫含量，相关的炼油设备也因此受到了较为严重的硫化物腐蚀。在石油生产中所出现的高温硫腐蚀、氢鼓包以及化学腐蚀现象都是由硫化物腐蚀造成的[1]。除此之外在原油的提炼过程中需要经历高温、药剂催化等过程。在提炼中温度一旦超过一百二十摄氏度，硫化物就会由非活性转化至活性，最后形成对炼油设备的腐蚀。

腐蚀性硫化物主要分别为两种：一种是H2S-HCI-H2O型，以温度较低的初蒸馏设备作为例子，在此设备的冷却系统中，原油经水溶解产生氯化氢，在一定的条件下会产生电解化学腐蚀，从设备腐蚀的角度分析，其对碳钢的腐蚀相对较弱，但对于普通的不锈钢材料则具有极强的腐蚀性，会使设备产生因腐蚀而开裂的状况。另一种是H2S-HCN-H2O型，常发生于脱硫、加氢装置中，原油中的硫化物会与其他物质分解再合成新的物质-硫化氢，最终使炼油设备产生硫腐蚀现象。从腐蚀强度的层面分析，其对于碳钢造成的损害较小，对于不锈钢的损害较为严重。

2.氢化物对炼油设备的腐蚀

在石油提炼的生产活动中，有些工艺必须通过向设备内注入氢来完成，例如高温临氢或含水硫化氢溶液。在此过程中，诸如鼓泡、发脆的腐蚀现象是无法避免的。

在高温、高强度的作业下设备中的钢金属会出现变形现象，特别在与氢化物接触产生反应后，钢金属产生的形变现象则更为严重。钢金属本身的延展性和韧性会因此大打折扣，进而引发设备脆化现象。这种腐蚀在当下的石油生产中多见于低温情况，且一旦脆化现象发生就无法补救。

强度较低的钢存在较多的缝隙，这就便于氢原子在其中形成氢分子，因此氢鼓泡现象多发于低强度钢中。氢分子在缝隙中越聚集越多，且无法被疏散就会对钢材表面形成张力，最终导致钢体表面气泡甚至破裂。

3.环烷酸对炼油设备的腐蚀

环烷酸在从原油中提取的酸性物质中占比达到了百分之九十以上，此物质在二百二十摄氏度以下腐蚀性不大，一旦设备温度超过三百五十摄氏度再加上与硫化氢的共同作用，其腐蚀性就会成几何倍数增长。硫化氢中的硫原子会在高温下独立出来与铁元素产生反应，最终形成一种可以与环烷酸进行反应的保护膜，再形成环烷酸金属盐。因此在硫化氢与铁的连锁反应中，对设备的腐蚀速度也进一步加快了，金属设备的表面也因此被不断地腐蚀。

（二）加热炉内腐蚀

多井同步升温，节流降压是当前中国大多数油田在原油和天然气采取上最为普遍的工序，而通过水套炉升温方法实现的天然气升温也是该工序环节中最为基本的一环[2]。在油气井中开采出来的石油、煤气中存在着许多杂质，如图二显示，这种杂质遇水产生的酸式产物，对整个工业生产环节中的管道、储备炉等装置产生了强烈的腐蚀。若加热炉未能严格地按照有关规定规范进行升温作业时，如：加热炉用水没有经过去杂处理，水中含有的腐蚀离子、易成垢元素等会在高温的作用下形成腐蚀或者碳酸钙的垢质，过多的侵蚀物沉积在炉壁和外盘周围，长期不清理会影响炉内温度，使其受热不均，降低加热效率甚至导致安全事故发生。

火筒内部由于天然气中含有的硫化氢与氧气充分接触后发生化学反应，产生硫酸，火筒表面就会形成密集的腐蚀点。不仅如此，加热炉管在高温下还会发生氧化，在五百五十摄氏度以上的高温条件下，火管内容易出现二次腐蚀的情况。固体腐蚀物在高温中燃烧产生腐蚀物含量情况如表三：

由表三可知，固体腐蚀物在高温下氧化物含量最多，抗腐蚀性较弱。火管表面结垢现象严重，导致受热不均，很容易出现烧穿火管的情况。

（三）加热炉外腐蚀

加热炉排烟时气体温度较低，烟里的水分容易在烟囱口冷凝，形成露水，与天然气燃烧产物中的硫化物、氮氧化物产生相互作用形成酸性溶液，继而腐蚀烟箱、烟箱侧面封头、烟囱等。外部腐蚀风险主要为火筒炉内火管烧损、介质中杂质含量过多、烟火管表面易腐蚀等[3]。火管是火筒炉及水套炉作业时的消耗品，当火管发生破损时，加热炉内开始出现异常运转，而这种现象通常伴随着事故发生。

二、炼油设备防腐技术

（一）防腐工艺技术

现存的炼油设备表面防腐工艺主要分为：渗铝、转化膜、高温涂层以及对焊技术等。这些设备表面防腐工艺对于炼油生产来说，可以发挥充分的作用。但是对于一些体积偏大的设备就显得力不从心了。例如，在设备塔器的防腐工作中就只能使用一些特殊用途的缓蚀剂，以此来辅助达到较好的效果。

（二）加热炉维护技术

选用合适的阻垢剂，其适宜的pH范围应在十一点五到十二点一之间，以此减缓点蚀现象。使用除氧剂对加热炉用水进行彻底除氧，同时在加热炉供水中加入缓蚀阻垢剂，对管道内壁进行缓蚀处理。充分降沉、分离进入加热炉内的用水，提高水质。改变烟箱结构，充分排出冷凝水，避免因烟口冷凝水过多而腐蚀烟箱。避免骤升骤降造成火管局部开裂，应当控制加热炉在合适的温度范围区间工作。定期清理火管淤垢，减少因结垢导致的火管烧损情况发生。

在加热炉工作之前应严格检查加热炉油量、供应阀门开关是否正常，用蒸汽吹扫炉膛（保持五分钟以上的持续通风），清除炉内可能存在的易燃气体或其他杂质，以免点火时发生爆炸。炉膛内的长明灯要保持不灭，先工作的加热炉应设置自动点火控制装置。若烟道燃料废气发生爆炸时，要保持最佳的空气供给系数，注意烟道的密闭性，不允许外来空气被吸入烟道，造成二次爆炸。

（三）加热炉燃烧系统

燃烧器普通燃烧不充分会造成炉膛内结垢严重，对此可以将普通燃烧形式改为内混燃烧和外混燃烧。燃烧器通过内混燃烧可自成引射力，抵消外混燃烧形成的通风阻力，提高了火焰中心温度，外混燃烧器则负责稳定火焰，通过外力旋转炉膛促进燃烧完全，从而解决由于燃烧不完全而造成的燃烧效率低，结碳严重的问题。改造前的加热炉烟囱排风系统不合理，本身就容易造成堵塞，加上没有挡风板易造成烟道排烟时，抽风力度小烟口水汽结凝现象严重。给加热炉排烟位置增加挡风板就可以根据现场实际运行情况调节加热炉烟囱的排风力大小，减少水蒸气的冷凝量。

结论：综上所述，中国石油辽河石化公司原油腐蚀大体分为腐蚀物以及加热炉的腐蚀。因此本文分析了造成这些现象的具体原因，并对现有的抗腐蚀技术进行了论述。希望为原油生产过程中的抗腐蚀工作提供理论依据，有效控制炼油设备的腐蚀可以提高石化公司的经济效益。

参考文献：

[1]周占红.探究炼油设备腐蚀与防护技术[J].中国石油和化工标准与质量，2021，41（11）：194-196.

[2]张香晋，祁小荣，赵维亮.炼油设备腐蚀与防护技术新进展[J].化工管理，2020（15）：88-89.

[3]姚庆.炼油设备腐蚀预测技术研究及实现[J].东北大学，2019（10）：8.