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石油加工装置中设备的硫腐蚀与防护

4.1 腐蚀机理
  在高温条件下,活性硫与金属直接反应,它出现在与物流接触的各个部位,表现为均匀腐蚀,其中以H2S的腐蚀性最强。化学反应如下:
                 H2S+Fe→FeS+H2
                   S+Fe→FeS
                RSH+Fe→FeS+不饱和烃

  高温硫腐蚀速率的大小,取决于原油中活性硫的多少,与总硫含量也有关系。温度的升高,一方面促进活性含硫化合物与金属的化学反应,同时又促进非活性硫的分解。温度高于240℃时,随温度的升高,硫腐蚀逐渐加剧,特别是H2S在350~400℃时,能分解出硫和氢,分解出来的元素硫比H2S的腐蚀性更强,到430℃时腐蚀最剧烈,到480℃时分解接近完全,腐蚀开始减弱。
  高温硫腐蚀开始时速度很快,一定时间后腐蚀速率会保持恒定,这是因为生成了硫化铁保护膜的缘故。而物流的流速越高,保护膜就愈容易脱落,脱落后腐蚀将重新开始。
4.2 防腐蚀措施
  对于这类腐蚀部位主要采用防腐蚀材料,相当多的现场经验表明,塔体高温部位可选用碳钢+0Cr13或0Cr13Al钢(SUS 405)之类的铁素体不锈钢复合板。0Cr13钢的铬含量大于11.7%,其合金设计符合n/8规律,有较好的耐蚀性。这种钢的膨胀系数与碳钢相近,容易用于复合板的制造。不但能较好地耐高温硫的腐蚀,而且价格便宜。美国、德国、伊朗和国内茂名石油化工公司等炼油企业都有长期使用的经验。
  塔内件的材质则可选用0Cr13钢、12AlMoV钢和渗铝碳钢等,换热器的管子可选用Cr5Mo和渗铝碳钢。塔体材料也可选择Cr18Ni10Ti钢(SUS321),其耐硫腐蚀和环烷酸腐蚀性要优于0Cr13或0Cr13Al钢,且加工性能好。但Cr18Ni10Ti钢(SUS 321)抗应力腐蚀开裂的能力不如0Cr13或0Cr13Al钢,须控制连多硫酸腐蚀。
  管道宜使用Cr5Mo钢,但转油线弯头等冲刷腐蚀严重的部位,可选用316L钢。例如,茂名石油化工公司常减压蒸馏装置转油线高速段原选用Cr5Mo钢,弯头部位冲刷腐蚀严重,更换为316L钢后,运行5年情况良好。
  在我国炼油装置中已使用多年的渗铝碳钢,主要解决高温部位有机酸和硫引起的腐蚀。实践证明,常压塔的碳钢塔板、减压塔的碳钢填料、塔内构件、高温部位换热器的管束和加热炉的炉管等,经渗铝后,极大地提高了材料的耐蚀性和抗氧化性能,可以与18-8钢和316L钢媲美。日本也有许多炼油厂使用这种材料,主要用于有腐蚀性介质的管道和塔内填料,使用期在6年以上。

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