延遲焦化裝置的腐蝕風險分析

李貴軍，單廣斌

(中國石化青島安全工程研究院)

主要內容：對某延遲焦化裝置的腐蝕情況進行了描述，根據裝置的流程特點、操作條件、設備選材和結構，對裝置的腐蝕類型和腐蝕原因進行了分析，提出了工藝防腐、材料升級和結構改進等方面的措施。

關鍵詞：延遲焦化裝置；腐蝕；風險；材料；設備；管道

延遲焦化裝置是渣油輕質化加工的重要裝置，對原料的適應性強，投資成本和操作費用相對較低，與煉油廠其他工藝優化組合可以提高渣油的資源利用率，提高全廠輕質油收率[1]，延遲焦化石腦油可以作為乙烯裝置原料，在油化一體化流程中發揮重要作用。隨著加工原油的重質化和劣質化，焦化裝置的原料含硫、環烷酸和鹽等腐蝕性雜質含量提高，裝置操作溫度高，腐蝕已成為裝置安全穩定運行的重要影響因素。在對裝置中設備和管道的腐蝕進行全面檢查的基礎上，對腐蝕失效模式、失效進展速率和防腐措施進行研究，提出腐蝕控制措施，有利于控制腐蝕風險，為企業的安全生產提供技術支持。

1 裝置基本情況

某石化公司延遲裝置于1970年建成投產，加工能力40×104t/a。2000年后經擴建增加1爐2塔，生產能力擴大到100×104t/a，加工原料有減壓渣油、催化裂化油漿和脫油瀝青，裝置由焦化部分、分餾部分和吸收穩定部分組成，生產焦化氣體、汽油、柴油、蠟油和石油焦等產品。隨著裝置原料硫含量提高，裝置各部位設備和管道中物料所含硫化物含量增加，腐蝕風險增大。

2 焦化部分的腐蝕和損傷

焦化部分的腐蝕和損傷類型主要有高溫硫和環烷酸腐蝕、沖刷腐蝕，金屬熱機械損傷和蠕變、低周疲勞，高溫氧化、滲碳和金相組織劣化等。

2.1 焦炭塔的腐蝕和損傷

焦炭塔進料溫度高達500℃，最高壁溫達到450℃以上，高溫硫腐蝕速率很高，在有結焦層保護的區域腐蝕較輕，在泡沫層以上結焦不好的部位以及保溫不好的區域腐蝕嚴重，20世紀末某企業加工高硫進口原油后，碳鋼焦炭塔頂封頭腐蝕嚴重，腐蝕速率超過1.5 mm/a，把上封頭和相連一段塔體更新為復合鋼板；在焦炭塔冷卻后，塔內會形成濕硫化氫腐蝕環境，引起設備的濕硫化氫環境的腐蝕減薄，在除焦階段，設備器壁會受到高壓水的沖擊。圖1為焦炭塔(材料鋼號20g)頂部塔壁和焊縫的腐蝕蝕坑深度達到2 mm。圖2為下部錐形封頭內部的腐蝕，坑深1～3 mm。

? ?

圖1 焦炭塔頂部筒體和焊縫的腐蝕

? ?

圖2 焦炭塔錐形封頭的腐蝕

焦炭塔生焦過程中塔體壁溫超過400℃，塔體會發生蠕變變形。焦炭塔在預熱升溫、生焦、冷焦和除焦生產循環中，壁溫經歷室溫到高溫、高溫到室溫的周期性變化，在升溫和降溫循環中，設備中產生徑向和周向熱應力，由于熱應力和壓力的聯合作用，引起塔體的鼓脹變形和焊縫的開裂。塔體變變形初期發生在底部塔壁，隨著時間推移向上發展。焊縫開裂在裙座與塔體的焊縫發生最為普遍，原因是塔體和焊縫直接的溫差、相互的變形約束和交變熱應力引起的，減緩措施是采用塔體和裙座之間采用整體連接結構，設置熱箱減小塔體和裙座之間的溫差。在接管焊縫和外構件連接等結構不連續部位，也會發生焊縫開裂。接管采用整體補強結構，不在塔體上焊接附件，優化塔體的保溫結構，以降低焊縫開裂敏感性。

塔體材料在生焦溫度下，材料內部組織會發生高溫金相組織劣化，具體表現為珠光體球化和石墨化。組織劣化降低材料強度，促進變形和焊縫開裂。在設備定期檢驗時，對鼓脹變形嚴重部位需要進行金相組織檢測，根據組織劣化情況評估設備運行安全性，采取相應的技術措施。

2.2 加熱爐爐管的腐蝕和損傷

焦化加熱爐爐管操作溫度高，爐管內壁發生高溫硫腐蝕，爐管外壁高溫氧化和脫碳。爐管內壁結焦，爐管內壁腐蝕較輕。由于結焦會提高爐管壁溫，引起爐管外部氧化起皮，加重腐蝕，如圖3所示。

加熱爐運行中，爐管會發生蠕變。部分爐管可能由于火焰的偏燒或結焦的緣故，引起爐管的局部溫度過高，超出管壁的溫度所對應的強度，這時就會發生局部的鼓脹，鼓脹超高一定程度就會影響爐管的安全運行，爐管受熱不均也會導致爐管的彎曲變形。

? ?

圖3 爐管外壁的氧化起皮

3 分餾部分的腐蝕

3.1 分餾部分高溫部位的腐蝕

裝置分餾部分高溫部位包括分餾塔下部塔體和內構件、柴油段以下的側線換熱器和管道，屬于高溫硫和環烷酸引起的腐蝕，分餾塔下部塔體、塔盤和其他內構件已經采用不銹鋼，腐蝕輕微。換熱后的原料油管線、蠟油線、重蠟油線、焦化油線、分餾塔進料線等高溫管線都存在一定的腐蝕減薄，隨著原油資源的日益重質化和劣質化，原料油中腐蝕性物質的含量還會逐漸增加，引起腐蝕速率提高，增加設備和管道的腐蝕穿孔風險，需要做好生產中應加強高溫部位管道和設備短節的腐蝕檢測，根據實際腐蝕狀況進行采取相應的防腐措施，以保障裝置的安全穩定運行。

3.2 分餾部分低溫部位的腐蝕

分餾部分低溫部位的腐蝕發生在分餾塔頂部塔體和內構件，塔頂冷換設備、回流罐和相連管道，腐蝕類型為濕硫化氫環境引起的腐蝕，氯離子濃度、介質氨含量等都對腐蝕有影響。

分餾塔頂7層塔盤均存在不同程度的結鹽，造成大部分浮閥不能復位。塔盤上垢物較多，其中靠近上部集油箱2塊塔盤(頂循抽出線)腐蝕穿孔(塔東側)，并有浮閥脫落，塔盤有不同程度坑蝕，見圖4，深度0.5～0.6 mm，浮閥輕微腐蝕，下部塔盤腐蝕狀況逐漸變輕。分餾塔頂部結鹽是氯化銨鹽，對氯化銨吸潮局部形成酸性溶液，對塔盤造成點蝕。塔頂頂封頭腐蝕輕微，降液槽、入口管、橫梁支承等內構件腐蝕較輕。

油氣出分餾塔先經過4臺空冷器冷卻；然后與4臺后冷器與循環水換熱冷卻，4臺并聯，油氣走殼程，結垢嚴重，4臺后冷器管束采用了碳鋼+內壁防腐涂層。從實際腐蝕情況看，涂層有不同程度的破損，管子內壁有腐蝕坑，涂層破損嚴重的管束管板腐蝕較重。

? ?

圖4 頂循抽出部位塔盤的腐蝕

3.3 吸收穩定部分的腐蝕

吸收穩定系統的腐蝕為H2S-HCN-H2O型的腐蝕，氣體介質中硫化氫濃度很高，既會發生均勻腐蝕和點蝕，也存在氫鼓泡和應力腐蝕開裂可能性。腐蝕重點部位有塔的進料部位、塔頂部和換熱設備管束，腐蝕最突出的設備是解吸塔底重沸器(E207)和穩定塔底重沸器(E208)。貧富吸收油換熱器(E206AB)殼程介質為油，管程介質為分餾部分來的粗汽油，管束處在苛刻的濕硫化氫腐蝕和環境，管束材質應升級為奧氏體不銹鋼S30403，這種鋼塑韌性好，抗濕硫化氫腐蝕減薄能力遠高于碳鋼，沒有氫不會發生氫鼓泡和氫致開裂(HIC)。解吸塔底重沸器(E207)和穩定塔底重沸器(E208)管束既受到物料中硫化氫等引起的腐蝕，還受到殼程物料氣化產生的氣液兩相流動對管束的沖刷作用。建議把管束材質由碳鋼升級為022Cr19Ni10，解吸塔底重沸器(E207)采用釜式重沸器，殼體內部擋液堰板高度超過管束200 mm，保證裝置運行中重沸器管束不露出液面，防止氣蝕和沖刷，使管束局部腐蝕加重。

4 循環冷卻水的腐蝕

循環冷卻水的腐蝕有垢下腐蝕和沖刷腐蝕兩種形式，循環水流速很高時會引起沖刷腐蝕，一般石化裝置循環水腐蝕為水冷器的垢下腐蝕，水冷器的腐蝕與循環水水質、水溫、流速及管束材質有關，與水側結垢、粘泥情況密切相關，水冷器的結構形式、制造和檢維修質量也有影響。利用裝置運行數據計算得到循環水的雷茲鈉穩定指數(RSI)為3.98，屬于結垢型水質，在緩釋阻垢劑效果不理想的情況下，可考慮適當加酸降低堿度，防止結垢。

裝置中水冷器管束噴涂了防腐涂料，對管板和換熱管的腐蝕起到了防護作用，檢修腐蝕檢查發現部分水冷器管板上涂料發生了破損，破損部位發生了腐蝕，部分水冷器管箱殼體和分程隔板結垢且腐蝕嚴重。建議在水冷器管箱內安裝犧牲陽極塊，減輕管箱和管板的腐蝕。在裝置開停工蒸汽吹掃期間，循環水系統應正常運行，避免因超溫對水冷器涂層的破壞，對于涂層破損的水冷器，應及時對涂層修復。

根據GB50050-2017[3]中規定，裝置中的水冷器一般循環水應走管程，保證換熱器內循環水走管程時流速不低于1.0 m/s，裝置運行中要對水冷器循環水流速進行測定，防止因流速偏低導致垢下腐蝕。循環水走殼程時流速不低于0.3 mm/s，并且定期進行殼程的反沖洗和排污，降低結垢風險。

5 結論與建議

本套延遲裝置設備腐蝕較為嚴重的主要是焦炭塔、加熱爐爐管、分餾塔頂部塔盤和吸收穩定部分解吸氣重沸器和穩定塔底重沸器，還有部分高溫油管道。

a)為了減緩焦炭塔運行中的鼓脹變形和開裂，應做好焦炭塔的定期檢驗工作，根據檢驗結果預測損傷發展趨勢，確定焦炭塔的生焦周期，防止因生焦周期偏短導致的熱應力過大，引起過量的鼓脹變形和焊縫開裂，影響設備安全運行。

b)做好焦化加熱爐的操作，保持適當的流速，防止爐管的過快結焦；運行中做好燃燒情況的檢查和調節，利用紅外熱像儀對爐管壁溫進行檢測，防止超溫引起爐管的過快氧化、鼓脹變形。

c)加強分餾塔頂系統冷凝水的分析，根據分析結果對工藝防腐進行調整，操作上使各并聯換熱器流量基本一致，防止出現偏流，對于腐蝕嚴重的換熱器管束升級為不銹鋼，以控制換熱設備的腐蝕風險。

d)解吸塔底重沸器殼體建議更新為釜式重沸器，以降低設備運行中管束的沖蝕。把解吸塔底重沸器和穩定塔底重沸器管束材質升級為S30403不銹鋼，運行中使管束完全浸沒在塔底液相環境中，以防止氣液兩相流動對管束造成的沖刷腐蝕。

e)對塔頂低溫系統管道，以及分餾部分的高溫系統管線，裝置運行中要定期進行壁厚檢測，依據管道的操作條件和實際腐蝕狀況確定測厚頻率，以降低管道腐蝕穿孔導致泄漏的風險。

感謝作者的辛勤付出和貢獻！本文引自安全、健康和環境，超級石化整理發布，供參考了解，轉載請注明出處。本文如果對您有幫助，請點擊下方在看，留言交流！我們不生產信息我們只是500萬石油化工人的忠實信使(歡迎轉發分享)

總結

以上是生活随笔為你收集整理的腐蚀rust研究台抽奖_超级石化推荐：中石化青岛安工院专家分享延迟焦化装置的腐蚀风险分析！...的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。