石油炼制设备腐蚀及防护措施探讨

加氢装置设备常见腐蚀分析及防护措施

摘要：本文简要介绍了对于高硫油的加氢装置中设备常见的腐蚀，初步分析了腐蚀产生的机理并介绍了一些防腐措施。

关键词：加氢装置 腐蚀 防护措施

1、前言

加氢是当今石油化工领域中处理高硫油的主要途径和方式。随着国内炼油企业炼制进口高硫油的比例越来越大，新建的加氢装置也随之增多。各类加氢装置中尤以加氢裂化和渣油加氢装置的操作条件最为苛刻，反应器操作压力近20MPa，反应温度也在400℃以上。因此要搞好设备管理，必须对加氢的腐蚀状况及相应防护措施有一个全面的了解，对腐蚀做到早认识、早管理、早防护，不应有因腐蚀引起影响安全生产的事故发生。现就加氢装置中一些常见的设备腐蚀原因及防护措施作一浅析。

2、加氢装置常见的腐蚀形态

2.1、氢的腐蚀

加氢装置中设备不可避免地要处于氢的环境中，氢分子既小又活波，再加上高温高压的操作条件，因此氢很容易渗入缸中并于钢种的成分发生反应。氢的腐蚀可以分为两类：高温氢腐蚀和氢脆。

（1）高温氢腐蚀。表现为两种形式：一是表面脱碳，二是内部脱碳和开裂。以后一种的影响较大。内部脱碳是由于氢扩散到钢中发生反应生产甲烷，即：Fe3C＋2H2→CH4＋3Fe。甲烷在钢中的扩散能力很小，聚集于晶界空隙附近，形成局部高压，造成应力集中，使刚才产生龟裂、裂纹或鼓泡，导致刚才的强度和韧性显著下降。这种腐蚀是不可逆现象，也称永久脆化现象。

（2）氢脆。所谓氢脆是由于氢残留于钢中所引起的脆化现象，即原子氢在高温高压状态下侵入钢中，使钢材晶体的原子结合力变弱，或者成为氢分子在晶界或夹杂物周边析出。产生氢脆的钢材其延伸率和断面收缩率都显著下降。氢脆的发生一般是在发生氢渗入后恢复到150℃以下时发生。如果在此温度上某一温度区间恒温一段时间析氢，则可以使氢较彻底的释放出来，钢材的力学性能仍可恢复，因此，氢脆是可逆的。

FRIENDOFCHEMICALINDUSTRY18工艺与设备化工之友2006.NO.08近几年由于原油紧张我公司开始炼制进口原油因为进口原油含硫很高对设备腐蚀很严重特别是常减压装置装置的生产安全设备的防腐受到严重影响并对下游装置也产生不良影响因为硫腐蚀是高温腐蚀本文重点探讨高温腐蚀问题1.高温腐蚀机理探讨高温腐蚀主要是活性硫和环烷酸导致的高温硫腐蚀主要是硫化氢硫醇和单质硫腐蚀这些物质在大约350400时能直接与金属发生化学反应H2S+FeFeS+H2RCH2CH2SH+FeFe+RCH=CH+H2硫化氢在340400产生下列反应H2SS+H2S+FeFeS硫醚和二硫化物等在240左右发生分解成为硫醇硫和硫化氢等如二硫醚高温分解生成元素硫和硫化氢RCH2CH2S-SCH2CH2RCH2CH2SH+RCHCH2+SRCH2CH2S-SCH2CH2RRCH=CH-S-CH-CHR+H2S+2H2而环烷酸酸值大于0.5mg/g时温度在270280和350400时环烷酸的腐蚀最重环烷酸在低温不发生腐蚀在其沸点附近特别是无水环境中腐蚀最为激烈反应如下2RCOOH+FeFe(RCOO)2+H2FeS+2RCOOHFe(RCOO)2+H2S环烷酸与铁发生反应生成油溶性的环烷酸铁物理吸附于金属表面但不易形成保护膜随油品流动使金属活性表面暴露特别是流速增大时油品中的杂质对金属表面冲刷从而出现了沟槽状的腐蚀环烷酸的腐蚀性能与分子量有关低分子环烷酸腐蚀性最强温度在220以下时环烷酸基本不腐蚀随着温度的升高腐蚀性逐渐增强到270280时腐蚀性最强温度再升高环烷酸部分气化但未冷凝而液相中环烷酸浓度降低故腐蚀性又下降到350左右时环烷酸气化速度加快气相速度增加腐蚀又加剧,直至425左右时原油中环烷酸已基本全部气化对设备的高温部位不再产生腐蚀2.高温部位腐蚀与防护影响高温部位腐蚀的因素很多如温度活性硫的含量介质流速材质及环烷酸的含量等在高温部位腐蚀方面我公司存在以下问题企业加工原油的硫含量超过了设计允许值由于原油资源紧缺不得不加工高含硫原油由于企业缺乏加工高硫高酸原油的经验和对腐蚀严重性的认识也没有采取相应的措施从而造成装置腐蚀加剧对选材的技术评价不够细致特别是对工艺介质物性及可能产生的问题估计不足选用材料的化学性能虽达到设计要求但机械性能较差以及塔内件设计的腐蚀裕量偏小我公司常压装置,其高温重油部位的腐蚀穿孔减薄是由于该装置在100多天连续加工酸值(KOH)为0,3~0.5mg/g左右硫含量0.230.46的原油所以腐蚀逐渐加重腐蚀率2~3mm/a通过对拆除的炉管管线等观察认为是以酸为主的腐蚀腐蚀形貌为蚀坑和沟槽初步分析原因如下当原油酸值(KOH)超过了0.3mg/g随着硫含量增大超过酸值的数量时(硫含量大于0.3)腐蚀产物主要为硫化亚铁而环烷酸铁生成非常少腐蚀较轻如果硫含量再增大时则生成的硫化亚铁保护膜厚但不致密而且比较脆容易脱落腐蚀反而加重当酸含量再增大而硫含量已低于酸值的数量时则整个体系表现出非常严重的环烷酸腐蚀在设备监控方面存在着工艺管理与设备管理联系和协调较少的问题当原油性质发生了变化造成腐蚀后才去监控和查找原因原因分析过程中专业间沟通不够对故障判断不及时等在过程监控方面有些工作不够扎实数据的准确性可比性较差个别单位甚至无监控手段只凭经验估算3.主要应对措施提高对装置腐蚀严重性的认识企业高层管理人员负责原油计划人员必须清楚地了解本企业装置对原油的适应性从源头抓起尽最大可能调配适合装置加工的原油进厂受客观条件的限制一旦劣质原油进厂也要充分利用厂内库存进行调合加强工艺设备管理并采取相应的措施将腐蚀程度降低并使其处于受控状态加工低硫原油材料未升级的装置可借已出现问题的企业在监控方面的做法对比检测残余寿命评估调整生产负荷和原油进装置的酸硫比成立由工艺设备管理人员组成的特护组加强监控使高腐蚀率的情况得到缓解如果公司已经规划原油品种劣质化应根据实际情况尽快完材质升级选材时注意避免上述问题对油品的配比做一些必要的研究特别是对酸值硫含量介质流速等几个因素一起作用所产生的腐蚀情况作深入研究找出理论依据指导原油调配生产和设备管理并对已制定的SHT30962001加工高硫原油重点装置主要设备设计选材导则进行完善和修订强化计划工艺设备管理的融合性计划采购的原油品种要得到工艺人员的认可工艺管理的信息和资源与设备共存设备管理部门应主动与工艺管理部门进行沟通掌握原油性质的变化及时提出相应的建议并对可能出现的问题加以预测对由于原油劣质化而有可能导致腐蚀加剧的装置设常减压装置腐蚀及应对方案叶树满(中国石油大港石化公司天津300280)摘要:对我公司常减压装置改炼高硫原油对设备腐蚀问题进行探讨并提出应对措施关键词高硫原油腐蚀常减压装置中图分类号TQ05文献标识码A19FRIENDOFCHEMICALINDUSTRY工艺与设备2006.NO.08化工之友备及辅助系统进行一次全面检查并制定相关的检查规定和要求以保证检验结果的可靠性准确性和可比性4.结语随着原油资源紧张原油性质变劣常压装置防腐出现了许多新的问题和困难须引起高度重视高温防腐应以设备选材防腐为主工艺防腐为辅选材要严格遵照SHT30962001加工高硫原油重点装置主要设备设计选材导则不得已时可注高温缓蚀剂加强计划工艺设备管理的融合性实现变更认可信息共享齐抓共管互相促进和技术公关相结合由于原油劣质化而有可能导致腐蚀加剧的装置设备及辅助系统有必要进行一次全面检查并制定相应措施参考文献[1]董翔龙高硫原油加工工艺设备及安全北京中国石化出版社2001.[2]任有才等炼油装置主要设备及管道定点测厚研究及数据处理石油化工腐蚀与防护,2000.[3]宁朝辉等炼油厂设备腐蚀与防护管理的规范化单机版数据库软件的开发.石油化工腐蚀与防护2000.抽油井的清蜡问题多年来不仅是安塞油田也是全国各大油田生产的一项关键技术问题它的解决与否直接影响着油田上产和经济效益由于全国各大油田的开采都已步入中后期油井产能减少油层压力降低结蜡严重新发现的油田又多属于低渗透低地层压力高凝固点高含蜡和胶质油田因此延用了几十年的油套环空热洗工艺已不再适用于抽油井的清蜡1.安塞油田一体式空心抽油杆热洗清蜡工艺的拟用组件安塞油田一体式空心抽油杆热洗清蜡采用一体式空心抽油杆开式正循环结构利用一体式空心光杆一体式空心抽油杆井下单流阀在井中与油管形成的循环通道对井筒结蜡段进行有效的热洗清蜡其循环流程热油车泵组高压管汇上单流阀体式空心光杆体式空心抽油杆井下单流阀井口集油管线计量间2.安塞油田一体式空心抽油杆热洗清蜡工艺数学建模一体式空心抽油杆热洗清蜡的数学模型是建立在油井井筒能量平衡方程的基础上并根据拟稳态热传导方程及流体传热方程考虑了油水两相混合后物性变化和井筒中不同井段的特殊条件下热洗介质油或水及环空天然气随温度而变化的热物理性质以及热传导和强度对流机理忽略压力影响和纵向导热建立了以下不同生产方式下各自的数学模型:2.1常规生产井的产液温度的计算常规生产井的产液温度与井深的关系要从井筒任一深度微元段内能量平衡着手在井筒上取长dl的微元段有如下能量方程式式其中式的通解为式式中W产出水当量t产液在1处温度k1产液与地层间的传热系数l井深m地温梯度边界条件为1=0井口产液温度已知tt0根据以上条件可得出油井产液随井筒的温度变化曲线根据这一温度分布可得出析蜡点位置之所在从空心抽油杆打入井下单流阀上返井筒至井口得热流体在井筒内部形成一个开式正循环我们不难假设循环介质油或水无相变的情况下根据井筒的能量平衡方程及热传导和强迫对流等传热机理直接写出空心抽油杆正循环的数学模型如下图1在井筒上切出一微元段dl写出如下的微分方程组假设热洗时抽油机并不启抽所注热洗介质随压力温度无相变化全是液体dT1/dl=K11(T1T2)dT2/dl=Kl1(T1T2)Kl2(T2(Tom11))式中T1空心抽油杆内部流体温度浅析一体式空心抽油杆热洗清蜡工艺在安塞油田的拟用聂贵岭王晓蛾(陕西省延安市采油一厂测试大队)摘要一体式空心抽油杆热洗清蜡工艺是针对原油含蜡高问题而提出的本文即针对一体式空心抽热洗清蜡工艺展开研究讨论以安塞油田为拟用工程单位介绍了该工艺的基本情况工程拟用状况效果分析等最终得出结论并进行全文总结全文具有很强的现实可操作意义关键词一体式空心抽油杆热洗清蜡工艺安塞油田工程拟用中图分类号TQ04文献标识码A

科技信息　０科教视野ｏ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　２００６年第１Ｏ期　

冷换设备管束的腐蚀与防护　

王宏伟　

【中石油哈尔滨石化分公司人事处黑龙江哈尔滨１５００５６）　

摘要：对炼油厂冷换谴备管束的腐蚀、结垢原因进行分析。针对性的采用ＴＨ系列涂料、Ｎｉ－Ｐ镀、渗铝技术对碳钢管束进行防腐；对管柬进　

行高压水清洗、化学清洗．．取得了良好的效果和经济效益。　

关键词：冷换设备；管束：腐蚀：结垢；防护措施；使用范围　

哈尔滨石化分公叫为炼油　企业，现有列管式冷却器３５０多台。　

材质大多数为碳钢，冷却介质为循环水。冷却器是炼油裴置的关键设　

备．日常设备故障中９０％是由于冷换设备管束腐蚀泄漏或换热效率下　

降无法满足冷却效果所至。严重影响了生产装置的安全、乎稳运行。　

１．管束腐蚀殛结垢原因　Ｉ　Ｉ管粜内壁腐蚀及结垢原因　大多数冷却器水走管程。因冷却　

水中含有钙、镁离子和酸式碳酸盐。当冷却水流经传热的金属表面时　

就发生如下反应：　

Ｍ　＋ＨＣＯｆ＋Ｈ２Ｏ—　Ｍｇｃ０３　Ｉ＋Ｍｇ（０Ｈ）２・３ＭｇＣＯ３＋ＣＯ＝　ｃａ　％ＨＣＯｆ，ｏ￣＋Ｈ２０＋ＣＯａ＋ＣａＣＯ３　ｌ　

当水中加有聚合磷酸盐作缓蚀刺时存在如Ｆ反应：　

３Ｃａ２　＋２ｐ０４ｚ’—　Ｃａ（Ｐ０４１２　Ｉ　此外溶解在冷却水中的氧还会造成金属腐蚀，形成铁锈，反应如　

下：　２Ｆｅ＋２Ｈ：ｏ＋　一２Ｆ＇ｅ（０｝Ｉ）　ｌ　

反应的结果在传热面上逐渐缔垢，同时伴随铁锈的生成　当冷却　

器运行时，由于垢层的影响，换热效果严露降低。有的个别管康使用不　

到一年换热管内已被堵死。　

另外，由于水垢的存在，易造成管内壁的垢下腐蚀，使管柬的使用　

寿命下降。　

水对金属表面的腐蚀主要为电化学腐蚀．在腐蚀电池中阴极反应　

主要是氧的还原．　极反应则足铁的溶解。碳钢在水中发生的腐蚀反　

应为：　

阳极反应：２Ｆｅ　２Ｆｅ　＋４ｅ　

阴极反臆：　＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ－－－￣４ＯＨ一　

总反廊：２Ｆｅ＋２ＨｚＯ＋Ｏ＝－－－￣２Ｆｅ（ＯＨ）２　在腐蚀时，铁生成氧氧化铁从溶液中沉淀出来。因这种亚铁化合　

加氢精制腐蚀风险分析与控制措施

摘要：在家用汽车逐渐普及以及物流运输行业持续繁荣发展等原因的共同影响下，柴油、汽油使用量也逐年递增，无形中对石化企业的油品产能与产量提出更高要求，加氢精制是柴汽油炼化生产中的重要装置，由于部分原油具备高硫、高氯以及高氮等性质，再加上高温高压等工作环境的影响，都对加氢精制装置具有一定的腐蚀危害，如果不有效强化加氢精制装置腐蚀防护，久而久之就会造成加氢精制设备与管道裂纹或是穿孔等情况的出现，提高油品炼制加工过程中的安全风险，因此下文主要进行石化企业加氢精制装置腐蚀风险与控制措施的分析研究，以期为石化企业安全生产提供助力。

关键词：加氢精制；腐蚀风险分析；控制措施

引言

众所周知，石油原油是炼制柴、汽油的重要原料，但是随着人们对石油原油的不断开采，部分油田的原油品质也逐渐下降，因此对柴汽油炼化加工设备的腐蚀危害也随之越来越大。通过相关调查统计可以发现，很多石化企业的油品泄露或是爆炸等事故，都是因为油品炼化加工设备腐蚀问题引起的，加氢精制装置是石化企业二次加工设备，通常是在高温高压环境中运行，相关石化企业应正确认识到加氢精制装置腐蚀问题所导致的不良后果，重点加强氢脆、氢腐蚀、高温氢和硫化氢等各种加氢精制反应器腐蚀风险因素的分析探讨，并积极探索行之有效的加氢精制装置腐蚀风险防控措施以及防控措施实施策略，以便最大限度的加强加氢精制装置腐蚀防护，确保油品炼制加工作业的安全有序开展，为石化企业生产设备和工作人员提高可靠安全保障。

1加氢精制反应器的腐蚀类型及产生原因

1.1氢脆现象 在加氢精制反应器的运作过程中，经常出现的一种腐蚀风险就是氢脆现象，这种风险会使得钢材的延展性能降低，还会影响到断面的收缩性，对于钢材的综合性能造成影响。氢脆现象的产生是由于氢在加工过程中反应不够充分，使得一定浓度的氢残留在反应器内，在适宜的温度范围内和钢进行反应，从而产生脆化，这种脆化通过一系列的处理是可以进行逆转的。