石油炼制设备腐蚀与防护综述

【摘 要】近几年，随着我国经济与工业的快速发展，我国炼油厂加工高酸值、高硫劣质原油在不断增多，这样就导致设备的腐蚀越来越严重，成为影响企业安全和经济发展的突出问题。本文主要通过介绍石油炼制企业的腐蚀环境，腐蚀形态和腐蚀检测，对石油炼制设备的腐蚀防护措施进行了探讨。

【关键词】石油炼制;腐蚀;防护措施

引言

近年来随着我国石油炼油企业对高酸、高硫原油加工的不断增多，设备腐蚀已经成为石油炼制企业装置安全生产和长周期运行的重要的制约因素。设备腐蚀对于石油炼制企业的危害相当严重，主要由于行业本身的环境容易导致火灾、爆炸等重大事件，加之所用设备结构复杂，高温高压易腐蚀易燃，若不采取积极措施来改善设备腐蚀的问题，就会威胁员工安全、企业经济效益，以及危害社会的环境。加强设备腐蚀的防护措施，同时强化企业的设备、安全管理，共同维护石油炼油企业的安全生产。

1 石油炼制企业的腐蚀环境

石油炼制设备的腐蚀，主要是金属设备腐蚀，其中具有金属材料的部件在一定条件下产生化学或电化学作用，可能还会有物理、生物等的共同作用对设备引起破坏腐蚀。炼油厂主要加工含酸、含硫相对较高的原油，设备的腐蚀程度主要与酸和硫的含量有关，同时还与环境中存在的介质有关。

1.1 电化学腐蚀

电化学腐蚀是石油炼制企业中金属腐蚀中最普遍的腐蚀形式，其原理是金属材料接触电解质溶液而形成的腐蚀原电池，其中活泼的金属失去电子而被氧化，具有氧化性的被还原，这样就形成了原电池的装置，具备了不断腐蚀的条件。石油炼制的过程中，由几种常见的电化学腐蚀的形成环境。其一是在冷凝冷却系统的原油蒸馏装置是环境腐蚀的主要形式，在盐酸+ H2S + H2O腐蚀环境下并且低于120℃的温度。其二是催化裂化装置，在吸收稳定系统的温度即40～50℃时与水相遇，这样形成的H C N+H2S+H2O腐蚀环境。其三是反应馏出物换热设备及空冷器中加氢精制和加氢裂化装置中的N H4C l+N H4H S腐蚀环境。其四，存在于二次加工装置的轻油部位，这个部位的腐蚀环境相当广泛。如液化石油气脱硫部分、酸性水汽提装置等等。其五就是干气及液化石油气脱硫的再生塔底部系统，是乙醇胺+CO2+H2S+H2O温度高于90℃，压力在0.2MPa左右的腐蚀环境。以及发生在烷基化装置内与介质接触的碳钢的氢氟酸烷基化腐蚀环境;发生在轻质油储罐内，硫化氢腐蚀环境，由此可见电化学腐蚀的环境非常普遍。

我国高酸、高硫含量的劣质原油在不断增多，其中原油的S，N，Cl等在加工的过程中转变成腐蚀性介质，同时还有人为加入的腐蚀介质造成电化学腐蚀的腐蚀介质复杂多样，他们之间相互作用的可能性也会加大。另外随着工业科技的不断进步设备所用的金属材料种类繁多，也有可能加剧腐蚀程度。设备电化学腐蚀的类型主要有冲刷腐蚀、露点腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀和氢腐蚀。在设备的不同位置对应不同类型的腐蚀。

1.2 化学腐蚀

化学腐蚀属于纯化学作用导致材料破坏的腐蚀。不同于电化学腐蚀，化学腐蚀没有电流产生只是设备与非导电性介质之间产生的，其主要在高温条件下的硫化氢和硫醇腐蚀环境。集中在减压系统，尤其是减压塔填料及其管道，换热器等部位。同时还会发生高温氢腐蚀现象，发生在催化装置中。

2 常见的腐蚀形态

金属设备腐蚀一般可以分为两大类即全面腐蚀和局部腐蚀，全面腐蚀是指设备表面的全部或者是绝大部分被腐蚀，往往腐蚀程度是一致的，所以可以在其腐蚀表面加一层保护膜，减慢腐蚀进度，延长设备的使用寿命。局部腐蚀的分类比较细致其形态分为以下几类。

（1）电偶腐蚀。在腐蚀介质中，两种金属由于存在电位差，导致在接触的过程中加速了腐蚀程度，电位差越大，腐蚀进度越快，电偶腐蚀越容易形成。

（2）垢下腐蚀。主要是发生在换热冷却器中，腐蚀产物容易繁殖细菌，形成垢下腐蚀。

（3）点蚀。主要发生在炼油设备、管道等处，点蚀是穿孔深入金属材料内部的一种腐蚀形态，容易导致设备的漏滴现象，并且不容易被提前检测和控制。

（4）应力腐蚀。设备金属材料通过各种受力，如拉伸，摩擦、振动等在腐蚀环境中造成不同程度的腐蚀。

（5）磨损腐蚀。主要发生在减压塔进料防冲板、泵、叶片等处，是金属和流体之间的机械摩擦在腐蚀环境下的腐蚀形态。

（6）晶间腐蚀。主要发生在晶粒边界，其外边面不容易被发现，使金属材料晶粒之间的结合力降低，失去强度和塑性。

3 石油炼制设备的腐蚀防护措施

3.1 首先要转变组织者的生产观念，落实腐蚀防护工作

不管是在国内还是国外，设备腐蚀只能是控制和延缓却不能从根本上杜绝。石油炼制行业本身的安全系数就低，对人体健康的损害较大，一旦发生事故必定会导致人员伤亡，以及对环境的破坏。现阶段中国的炼油企业，大多都是等到腐蚀问题出现，并且影响到生产了才会想到腐蚀防护工作，所以我们要转变生产者的固有观念，务必要把腐蚀防护工作做到位。也只有切实重视腐蚀防护工作，才能让企业经济效益不断提升，员工的人生安全得以保证，各项工作才能顺利进行。

3.2 开展腐蚀适应性评估和监测工作

石油炼制企业要想使设备平稳运行，减少故障，延长开机周期，就要推广和应用炼油装置的腐蚀风险和寿命评估技术，能够及时精确的了解炼油设备的腐蚀状况，对腐蚀加以控制并有效防护。腐蚀监测可以对腐蚀状态的信息实时掌控，降低了设备的安全风险。常见的在线腐蚀监测技术包括4种，1）电感探针，主要组成就是金属试样包在一个线圈里，形成电感和腐蚀速率的函数关系，通过测得的电感变化就能知道腐蚀速率。2）电阻探针是在测量元件被腐蚀后，电阻增大，通过电阻的变化来换算腐蚀程度。3）电化学探针就是用电化学的相关方法来测量腐蚀速率。4）pH值检测探针，通过pH电极和参比电极之间的电势差，是否在腐蚀区间，进而计算腐蚀速率。提高监测技术，建立先进的腐蚀检测系统，定期对重点装置易腐蚀部位进行监测和数据分析，做到实时了解设备的腐蚀程度。进而早发现设备问题，做到及时处理，不影响设备的正常运行。

3.3 在设备工艺上进行腐蚀防护

（1）科学合理的确定原油中硫和酸的设防值。根据设备金属材料的实际情况，以及产品的质量要求，合理的确定各个设备的酸和硫的设防值，这样就可以很好的帮助企业做好设备防腐工作。

（2）完善加工方法。在炼油过程中，建立完善的加工流程，运用常压减压装置，通过数据分析对操作进行指导和调整，经过蒸馏塔顶的注射工艺和深度脱盐能够减轻加工设备的腐蚀。加强“一脱三注”的工艺防腐技术，“一脱”就是指电脱盐/电脱水，“三注”注射新鲜水、注射缓蚀剂、注射有机胺和无机氨。许多厂家的电脱盐由于达不到国家规定的盐含量，导致常减压装置的腐蚀速率加快，有的设备就不得已要采用昂贵材质来制造，所以电脱盐工艺的研究就相当重要。加大炼油过程工艺设备腐蚀防护技术的研究，开发和应用，研制可调节电源，复合电极以及高频电脱盐工艺设备系统。注新鲜水能够溶解原油中的盐，降低盐含量。注缓蚀剂能够缓解酸性腐蚀环境，环烷酸环境和硫化氢环境的腐蚀程度。注有机胺和无机氨能够显著降低塔顶的酸度，提高成本的同时也提高防腐效果。今后还要加大研究力度，完善炼油加工的工艺流程，将石油化工设备腐蚀防护作为主要的工作重点。

（3）高低原油均衡进厂。严格控制不同原油的进厂时间，一般的原油有高含硫原油、含硫原油、低含硫原油，要合理的安排入厂顺序，不能长时间的炼制高含硫原油，这样就会加快设备的腐蚀程度，不利于设备长周期的运行，影响企业经济效益。根据相关的工艺指标，保证石油炼制设备的安全运行。

（4）针对高硫、高酸原油和腐蚀防护工艺。一般的腐蚀环境中的腐蚀介质是原油中不需要的东西，可以提前滤除，添加缓蚀剂，这样就可以降低腐蚀介质的活性，有效的对腐蚀环境进行防护，同时针对电化学腐蚀环境可以添加一定的保护电流，以减轻金属腐蚀，或者用阳极性镀层的方法进行保护。

4 加大生产装置材质升级的力度

经过对许多传统设备装置的材质分析，根据不同的介质条件和装置部位，要选用不同的材料。首先要确保设计装置上的安全，对设计图，资料认真审查，对材质进行具体了解。比如设备管线长期在高温高压以及腐蚀环境中，就要选用相对耐腐蚀的材料;对于冲刷严重的设备部位，要定期检测厚度，必要时采取加厚措施保证其安全性。设备表面材质非常重要，一般会采用设备表面改性和防护措施，比如表面渗铝技术，不锈钢炼化设备表面转化膜技术，高温涂层技术以及耐蚀材料的表面堆焊技术等等，对设备材质进行全面系统的升级，选择有经验的设计部门进行设备装置的设计。

选材方面，在分析了大量生产设备腐蚀片层以及相关事故的监测数据后，国家制定了炼油设备的选材原则和实施规范。由于石油的应用广泛且开采力度较大，需要全面提高石油炼制设备的安全和长周期的运行，延长使用寿命。根据设备中的不同介质条件和部位，对管道，大型塔体以及内部结构选用不同材质的材料，例如常压塔底采用 Cr5Mo 低合金钢 ，减压塔底就得用Cr9Mo 低合金钢。

5 严格控制设备的日常安全管理

保证炼油企业的正常运转，必须要做好日常管理和维护。炼油企业员工工作量大，每天的生产固然重要，但是安全生产是前提，必须要做好设备的安全检查，确保设备不带病生产。生产做好各个装置部件的安全检查，生产中监督检查设备的正常运转，生产后要对设备的清洁做到彻底全面。对于重要的设备要是是特护管理，实时监测严格落实管理制度;认真做好生产前的准备工作，做好设备的预防、预测工作，建立相关的记录文件，按规定检测压力和管道等。对设备进行定期的排查检修，以确保设备的正常运行。

6 加强腐蚀防护监督力度

对于设备腐蚀的防护还需要严格的监督制度，对设备部件进行测厚和数据分析，发现问题及时处理。从材料的采购，进厂，检验等各个环节进行监督，防止造假或偷工减料，误用物料等状况，严格进行审批制度，确保设备运行的各个环节安全运转。

7 结语

随着我国石油工业的开采和利用不断增多，我国的高硫、高酸含量的原油越来越多，石油炼制企业所面临的设备腐蚀问题也越来越严重，并且石油炼制企业本身是易燃易爆的危险性场所，所以企业的安全运行就相当重要。那么针对石油炼制的腐蚀环境和形态，对设备腐蚀采取具体的防护措施，设备腐蚀防护和工艺腐蚀防护有效配合，双管齐下缓解腐蚀。同时石油炼制企业要充分体现健康、安全、环境三大核心理念，加大对设备腐蚀防护领域的科研投入，加强国内外的技术交流，开发和应用新的工艺和设备，提高综合防腐水平，以适应企业不断发展进步的要求。

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