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石油加工装置中设备的硫腐蚀与防护

2.1 HCl+H2S+H2O型腐蚀环境
  这种腐蚀环境主要存在于常减压蒸馏装置塔顶循环系统和温度低于150℃的部位,如常压塔、初馏塔、减压塔顶部的塔体、塔板或填料以及塔顶冷凝冷却系统。一般气相部位腐蚀较轻,液相部位腐蚀较重,气液相变部位即露点部位最为严重。
2.1.1 腐蚀状况
  HCl和H2S的沸点都非常低(标准沸点分别为-84.95℃和-60.2℃)。因此,在原油加工过程中形成的HCl和H2S均伴随着油气集聚在常压塔顶。在110℃以下遇到蒸汽冷凝水会形成pH值达1~1.3的强酸性腐蚀介质,对设备产生腐蚀。对于碳钢为均匀腐蚀,对于0Cr13钢为点蚀,对于奥氏体不锈钢则为氯化物应力腐蚀开裂。
  有资料表明,在无工艺防腐蚀条件下,碳钢的腐蚀速率可达2 mm/a,常压塔碳钢管壳式冷却器管束进口部位腐蚀速率高达6.0~14.5 mm/a,腐蚀形态为均匀腐蚀;常压塔顶的Cr13浮阀出现点蚀,腐蚀速率为1.8~2.0 mm/a。某炼油厂曾使用Cr18-Ni8钢作常压塔顶衬里,5年后出现大面积氯化物应力腐蚀开裂。某炼油厂使用1Cr18Ni9Ti钢作常压塔顶空冷器管束,投用90天后管子与管板胀接过渡区全部发生脆断。采用工艺防腐蚀后,常压塔顶空冷器管束腐蚀速率为0.1~0.3 mm/a,管壳式冷却器碳钢管束腐蚀速率为0.8 mm/a。某炼油厂常压塔顶管壳式冷却器管束使用1Cr18Ni9Ti钢,在加强工艺防腐蚀措施后,使用5年后发生应力腐蚀开裂。
2.1.2 工艺防腐蚀措施
  对于原油蒸馏塔顶的腐蚀控制技术,除搞好深度电脱盐外,仍然是“三注”,即在系统中注水、注缓蚀剂和注中和剂。过去注入氨水是产生铵盐垢下腐蚀的主要原因,占设备破坏的80%,其腐蚀速率是均匀腐蚀的20倍。垢下沉积物中硫化铁占70%~80%,其它是焦炭和重质烃。硫化铁是原油蒸馏塔顶系统中溶解度最小的盐,其溶解性取决于pH值和含硫化合物浓度。腐蚀机理是由于干净或微覆盖区之间形成电位差电池。但传统观点认为,中和盐引起了塔顶的许多问题。这些盐水解使pH值为4,过量使用中和剂提高pH值,会引起硫化铁沉积,最终导致塔顶破坏。一些研究结果表明,常压塔顶系统最佳pH值范围比过去推荐的范围(5.5~7.0)低,如表1所示。
表1 常压塔顶系统推荐的最佳pH值
H2S/mg.L-1  pH值
20/50  5.1~5.6/4.9~5.4
100/200  4.8~5.3/4.6~5.1

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