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延迟焦化装置加热炉的腐蚀及对策探讨

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  摘要:本文主要对焦化装置加热炉在运行过程中产生高温硫腐蚀、低温酸性的腐蚀、以及冲蚀等几种腐蚀的基本原理进行了分析,并充分结合焦化装置加热炉的运行现状、制造材料以及相关的生产参数后,提出了些的能够有效延迟焦化装置加热炉腐蚀问题的对策。
  关键词:焦化装置;加热炉;腐蚀问题;防腐蚀
  随着近年来油品的下降,劣质稠油占原油的比例也越来越大,一些原油中硫化物以及有机酸的含量在不断增加,因此导致原油处理设备以及运输管线的腐蚀情况也越来越严重。而催化油浆、乙烯焦油等掺炼的成功投产,为企业到来了巨大的经济效益。与此同时,油浆中大量增加的催化剂等颗粒物质导致生产设备以及管线受到的冲刷作用越来越严重,而作为焦化装置核心设备的加热炉能否实现正常的生产作业对整个的焦化装置的运行有很大的影响。
  1 腐蚀原因分析
  1.1加热炉炉管高温氧化腐蚀和硫化腐蚀
  1.1.1 腐蚀原因
  作为焦化装置核心设备的加热炉其实际发生腐蚀主要为高温硫腐蚀。加热炉的炉管制造时使用原材料为Cr9Mo,加热炉在运行的时候,炉管入口处的温度能够达到285-300°C,而炉管出口处的温度能够达到490°C以上,而炉管出入口的压力也分别能达到3.25MPa和0.10MPa。加热炉介质中通常都会含有一定量的硫以及硫化氢等物质,在高温状态下加热炉的炉管会发生严重氧化以及硫化作用,从而导致炉管出现腐蚀问题。
  1.1.2 影响因素
  加热炉运行介质中硫份的含量越高,炉管产生的腐蚀情况也会越严重。由于金属炉管的表明不可能形成比较完整的硫化物保护层,因此,金属炉管与环境在界面上发生化学反应程度对炉管腐蚀的影响就是主要因素,而在高温状态下金属炉管的硫化腐蚀速度与介质中硫的含量是一种直线关系,而且两者之间不存在临界值。
  1.2加热炉炉管的损坏形式
  1.2.1 炉管鼓包、开裂失效
  加热炉炉管上一些热量比较集中的部位,其氧化、硫化等腐蚀作用的速度相对快一些,在共同腐蚀作用下,炉管壁会逐渐变薄,从而导致炉管出现严重的鼓包甚至开裂的现象。
  1.2.2 炉管壁厚变薄甚至失效
  如果炉管某一部位出现严重结焦现象,就会导致该部位上温度集中,从而导致炉管管壁的腐蚀作用加强,由此导致炉管管壁出现变薄甚至失效的现象。
  2 焦化装置加热炉现状
  焦化装置在运行过程中,由于高温氧化以及硫化腐蚀等作用导致加热炉辐射段炉管出现爆皮、变薄甚至损坏等现象比较常见。由于辐射炉管中燃烧的燃料含硫量比较高,因此,炉管的管壁不仅会受到氧化腐蚀作用,同时还会受到严重的硫化腐蚀作用,在共同腐蚀作用下,其腐蚀情况会逐渐加剧。虽然目前辐射段炉管主要受到的腐蚀作用是高温氧化腐蚀,但是由于燃料气中不可避免的会出现硫,因此在其氧化层中也会含有一定量的硫,由此可知,其在发生高温氧化腐蚀的同时也会出现硫化腐蚀情况,而由于硫的出现,使得炉管在高温状态下的腐蚀作用加剧。而高温硫分在与金属的接触的过程中其腐蚀情况也变得更加复杂。首先,在高温条件下,硫化反应要比氧化反应更加剧烈,在氧化、硫化反应的共同作用下,在金属表面会形成疏松的金属硫化物膜,而在硫化物膜的上部还会对覆盖一层氧化物膜,这样就导致金属表面不可能形成结构致密的保护膜。而由于金属炉管在高温状态下与硫接触会导致的腐蚀加速。而辐射段炉管的制造材料的通常情况下都为Cr5Mo等以上材料,而Cr的加入使得金属的氧化反应速度得到了一定的缓解,其实际的抗氧化温度能够达到650°C。而我国近年来一度选择了Cr9Mo作为辐射段炉管的制造材料,这样其实际的抗氧化能力就得到了极大的提升。随着现代炼油量的不断增加以及原油品质下降,使得加热炉的出现腐蚀情况加剧,炉管的管壁也因为氧化作用加速变薄,甚至出现了变形等情况,根据相关的测厚数据分析可知,炉管因为腐蚀变薄会严重影响其在下一周期的正常运行。
  3 延迟焦化装置加热炉腐蚀的对策分析
  3.1加强原材料中含盐量的监测
  为了有效的控制的焦化装置原料中盐的含量,在实际的生产过程中,车间要与相关部门进行有效沟通,严格控制加热炉制造原材料中盐的含量,做好实施的监测工作,强化对原油“一脱三注”等工艺流程的管理,要将渣油中硫以及盐的含量严格的控制在生产标准要求的范围内。
  3.2 设备选材
  由于现在炼化生产中介质的硫、酸以及催化剂等物质含量的增加使得设备的腐蚀问题越来越严重。因此,焦化装置的设备在生产制造的过程中对于材料的选择会严重影响其实际的运行寿命周期,因此,要针对现代生产特征,来不断更新材料,提升其抗腐蚀能力,有效缓解腐蚀带来的危害。
  3.3 防腐措施
  1不断调整生产工艺流程,优化生产操作过程,尽量避免生产设备出现超高温超压等作业。保证其运行稳定;2对于延迟焦化装置中一些高温重油部位要严格按照防腐要求进行选材,优化工艺防腐措施,有效控制腐蚀情况。
  4结束语
  在延迟焦化装置进行含硫、含酸量较高的稠油处理是,应該尽量选择防腐性能较强的设备材料,在设备正常运行过程中的还要加强对管线以及相关设备的监测,并严格落实企业的防腐蚀措施,这样才能保证焦化装置加热炉腐蚀情况得到有效控制。
  参考文献:
  [1]高姗.典型焦化装置基于风险的腐蚀评估及寿命预测技术研究[D].北京:北京化工大学,2016.
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