延迟焦化装置的腐蚀与防护

延迟焦化装置的腐蚀与防护

李广发

中国石油化工股份有限公司沧州分公司  河北省沧州市  061000

摘要：延迟焦化装置作为渣油轻质化加工中关键设备，虽然具备成本低、操作简单等优势，但随着原油质量下降，设备腐蚀问题日益严重，对运行安全构成了极大威胁。文章分析了高温硫腐蚀、低温硫腐蚀和应力腐蚀三种常见的腐蚀类型，并探讨了它们的成因及发生条件。为了应对这些腐蚀风险，文中提出了多种防护措施，通过提高材料的抗腐蚀性、优化生产过程和加强设备管理，来延长设备寿命并保障生产安全。希望通过升级材料和技术创新，能够有效减少高硫原油导致的腐蚀问题，保证炼化一体化的可持续发展。

关键词：延迟焦化装置；腐蚀风险；防护措施

引言

延迟焦化技术是重质油加工的重要环节，具有成本效益高、操作简单、原料适应性广等优点。该技术与炼化厂其他流程整合，能够提高重质油的资源利用率，为炼化过程的一体化提供重要技术支撑。然而，随着原油质量不断下降，焦化设备腐蚀问题日益严峻，严重威胁设备的安全运行。因此，亟需识别常见的腐蚀类型并采取有效的预防措施，以保障炼化企业的安全生产。

一、延迟焦化装置腐蚀风险类型

1.高温硫腐蚀

设备在温度超过240℃的高温环境下开始遭受硫腐蚀，当温度达到350℃至400℃区间，硫化氢会分解为单质硫和氢气。这种过程中产生的单质硫的腐蚀性要远大于硫化氢。这种腐蚀主要发生在焦炭塔的内部以及加热炉的高温焦油管线。尽管在高温条件下焦炭塔的中部和底部通常被一层焦炭覆盖，从而减少腐蚀，但塔的上部和炉出口因含硫介质而经常遭受腐蚀。在除焦操作时，高压水流的冲刷也会加剧这些部位的腐蚀。氯化氢的形成主要来源于生产过程中的氯化物，并在水解过程中生成，注入的水中也可能含有氯化物。从这些观察可以看出，焦炭塔的上部更容易受到腐蚀影响，而中部和底部的焊缝则通常不受腐蚀影响。

2.低温硫腐蚀

低温硫腐蚀主要由阳极和阴极反应驱动，常见于分馏系统中。渣油中的硫化物和氰化物与水发生反应，生成氯化氢（HCL）和硫化氢（H2S）。氨（NH3）的存在使介质酸碱度发生变化，从酸性逐渐转变为中性甚至碱性，这有助于减缓设备腐蚀。在特定条件下，氨与氯化氢反应生成氯化铵（NH4Cl），这种物质在低温和低流速环境下易于结晶，可能导致管道堵塞，引发垢下腐蚀并加速设备磨损。

3.应力腐蚀

拉应力诱发的氢脆开裂（HIC）是这类腐蚀风险的主要表现形式，其特征是腐蚀沿金属晶粒内部扩展。在低温、高湿度环境下，设备介质中的H2S会发生电化学反应，生成氢原子。这些氢原子可以通过金属晶格缺陷渗透到金属内部，并与金属原子结合形成氢脆相。当氢脆相在拉应力的作用下积累到一定程度时，就会导致金属脆性增加，出现裂纹和分层，最终导致设备失效。焦炭塔底部和裙座焊缝是高压、高温环境下交变荷载腐蚀的典型区域。焦炭塔运行过程中，温度会经历从常温到500℃的循环变化，这种热循环会导致设备表面承受交变载荷。这些载荷会在缺陷处诱发微裂纹，并随着时间的推移在交变载荷的作用下不断扩展，最终可能导致焦炭塔出现明显的裂纹或变形，严重威胁设备的安全性和运行可靠性。

二、延迟焦化装置腐蚀的防护措施

1.优化设备材料与品质

有效防范高温硫腐蚀的关键措施之一是采用抗腐蚀性能优异的材料。传统碳钢因其易受腐蚀而不再推荐。相比之下，不锈钢和高合金钢展现出卓越的抗硫腐蚀能力，尤其是含铬合金钢，其在高温环境下对硫腐蚀具有极强的抵御力。铬元素的钝化特性使合金表面形成双重保护膜：外层多孔结构层有利于吸附介质，而紧密的内层则有效阻隔腐蚀介质的渗透。当铬含量超过5%时，合金表面会形成稳定的FeCr2O4保护垢层，显著提升材料的耐腐蚀性能。为有效应对高温硫腐蚀，中国自1998年起逐步将焦化装置中超过240℃的管线材质由碳钢升级为Cr5Mo，并采用Cr9Mo材质替代加热炉炉管。经长期实践和实验证明，这些材料展现出卓越的耐腐蚀性能。针对低温硫腐蚀，08Cr2AlMo材料的应用显著提升了焦化装置对硫化氢的抵抗能力，同时增强了设备的抗应力腐蚀性，取得了良好的防护效果。

2.优化工艺操作

针对焦化装置在使用期间常见的腐蚀问题，可通过优化工艺步骤的方式进行控制，应用较为频繁的有两种：缓蚀剂的应用为设备提供额外的防腐屏障，尤其是在分馏塔顶部冷凝系统等腐蚀风险较高的区域。这种方法可以弥补材料耐蚀性的不足，通过添加少量缓蚀剂显著提升系统的防腐性能。例如，注入水溶性或油溶性HCl缓蚀剂（通常剂量为10—20mg/L）能够有效去除NH4Cl结晶，显著降低腐蚀速率。加强焊后处理和消氢是防范应力腐蚀的另一关键措施。压力容器和管道的制造过程中，技术人员要处理好焊接和热处理，若处理不当或质量控制不严，易导致局部应力诱发裂纹。因此，对Cr-Mo钢管件和压力容器进行焊接后，技术人员应及时进行焊后处理和消氢。在某些情况下，技术人员还需进行整体回火或退火处理，彻底消除应力，降低应力腐蚀风险。这些步骤确保了设备在极端环境下的稳定性和长期可靠运行。

为了应对加热炉烟气露点腐蚀问题，余热回收系统通常被安装在加热炉上，用于回收对流室排出的烟气余热。为避免露点温度导致的腐蚀，操作过程中应确保排烟温度保持在105至130摄氏度之间。由于露点腐蚀主要发生在空气预热器中，技术人员需要控制烟气氧气浓度和使用低硫燃料气，减轻或防止烟气露点温度低于冷凝点所引起的腐蚀损害。

3.注重设备日常检查

减缓延迟焦化装置腐蚀进程的关键在于强化日常检查和管理。企业应建立完善的检查体系和档案管理制度，指派专职人员定期巡检生产设备至关重要。管理层应每隔四个月进行一次腐蚀评估，详细记录设备腐蚀状况。通过分析设备腐蚀速率和程度，可以估算设备的正常运行寿命，并制定相应的预防措施延长设备使用期限。对于高温运行的管线，企业应格外重视定期检查，及时更换受损或老化的管线，杜绝由此引发的严重故障。防腐检查应遵循规范的操作方式和方法，避免在设备高温运行期间进行检测，并严格遵守操作规程。针对应力腐蚀引起的贯穿性裂纹，应确保焦炭塔保温结构完整，并加强日常监测频率。

三、结束语

综上所述，延迟焦化装置在运行过程中，高硫原油带来的设备、管线腐蚀问题日益严峻，尤其随着进口高硫原油比例的逐年攀升，腐蚀风险愈发凸显。此类腐蚀主要源于高温硫、低温硫和应力腐蚀。企业通过材料升级、工艺优化、加强日常检验等措施，可有效预防腐蚀，规避因复杂生产原料导致的装置损害，提升生产质量，保障可持续生产。

参考文献：

[1]任俊杰.延迟焦化装置设备腐蚀原因分析及防护对策[J].石油化工腐蚀与防护,2021(06):012-014.

[2]许伟，赵琼.焦化装置腐蚀分析与防腐实践[J].辽宁化工，2020,49(07):836-839+843.