劉建國

摘 要：隨著石油資源的日益減少及國家對原油資源的調(diào)控，加工高硫原油的比例逐年增大。高硫原油的加工過程中會對設(shè)備造成嚴(yán)重的腐蝕，這個問題已引起國內(nèi)外的廣泛關(guān)注及研究。文章簡述了高硫原油的特點及在加工過程中的腐蝕類型，并提出了相應(yīng)的設(shè)備和管道的選材方案及防腐措施。

關(guān)鍵詞：高硫原油；腐蝕類型；防腐措施；選材

21世紀(jì)以來，隨著石油開采程度的深化，采出的原油的硫值卻越來越高。當(dāng)前，高含硫原油總量中的比例已占到50%以上，在中東地區(qū)原油中，高硫原油占了很大的比例。雖然高硫原油比低硫原油有著明顯的價格優(yōu)勢，但高硫原油的加工過程中對設(shè)備的腐蝕仍然是有待解決問題。尤其是在目前高油價的情況下，具有高硫原油加工能力的煉油廠，能在一定程度上通過對原油品種的選擇來控制成本。但高硫原油的加工是一朵“帶刺的玫瑰”，使眾多煉油企業(yè)望而卻步。因此，了解和掌握高硫原油加工過程的腐蝕型式、設(shè)備選料及防腐工藝都有著非常重要的現(xiàn)實價值。

1 高硫原油的腐蝕類型

在原油生產(chǎn)流程中，非活性硫會向活性硫轉(zhuǎn)換，故使硫化腐蝕不僅存在于一次加工裝置，亦同樣在二次加工裝置中存在，更甚會延伸至下游化工車間裝置中。因此說硫腐蝕會貫穿于整個煉油過程。按腐蝕特點可以分為硫酸露點腐蝕、高溫硫腐蝕、低溫濕硫化氫腐蝕及連多硫酸腐蝕。

2 設(shè)備及管道設(shè)計選材

目前，國際上煉制的高硫原油的硫含量不斷升高，進(jìn)口原油將主要是含硫和高硫原油，且主要來自中東地區(qū)，為方便討論，文章就以中東地區(qū)原油作為例子進(jìn)行選材設(shè)計。

選材原則及依據(jù)：材料的設(shè)計選擇應(yīng)遵循經(jīng)濟合理，運行可靠、優(yōu)先選擇國產(chǎn)材料的原則，并依據(jù)SH/T3096《高硫原油加工裝置設(shè)備和管道設(shè)計選材導(dǎo)則》[1]和SH/T3075《石油化工鋼制壓力容器材料選用規(guī)范》[2]等標(biāo)準(zhǔn)。以上標(biāo)準(zhǔn)對減壓塔、閃蒸塔、電脫鹽罐、常壓塔等高硫原油加工重點設(shè)備選材設(shè)計都作了很明確的規(guī)定，分別要求選用滲鋁碳鋼、雙相鋼和碳鋼等，這些材料都提出了具體的要求。

3 工藝防腐措施

依據(jù)國際上最新普遍采用的工藝防腐技術(shù)，并采納最新的防腐研發(fā)成果，結(jié)合高硫原油的特點與腐蝕特點，根據(jù)實際情況，提出了加強“一脫三注”的工藝防腐以及選用耐腐蝕材料的防護(hù)具體措施。

3.1 高效電脫鹽

高硫原油含鹽雖然較低，但要深度脫除卻較為困難，可以通過以下設(shè)備達(dá)到深度脫鹽目的。

（1）電脫鹽罐：其主要部件為原油分配器與電級板。原油分配器的作用是使從底部進(jìn)入的原油通過分配器后能夠均勻地垂直向上流動，目的一般采用低速槽型分配器。電極板一般有水平和垂直兩種形式。交流電脫鹽罐常采用水平電極板，交直流脫鹽罐則采用垂直電極板。水平電極板往往為兩至三層。（2）防爆高阻抗變壓器：變壓器是電脫鹽設(shè)備的關(guān)鍵設(shè)備。（3）混合設(shè)施：油、水、破乳劑進(jìn)脫鹽罐前應(yīng)充分混合，使水和破乳劑在原油中盡量分散到合適的濃度。一般來說，分散細(xì)，脫鹽率高；但分散過細(xì)時可形成穩(wěn)定乳化液反而使脫鹽率下降。脫鹽設(shè)備多用靜態(tài)混合器與可調(diào)差壓的混合閥串聯(lián)來達(dá)到上述目的。

3.2 注入緩蝕劑

設(shè)備的高溫部位會發(fā)生烷酸腐蝕，于高溫位置加注緩蝕劑可以抑制烷酸腐蝕。因緩蝕劑注入量較小，所以對油品質(zhì)量及后續(xù)加工不會造成影響。緩蝕劑于金屬表層可形成吸附性保護(hù)膜，緩蝕劑部分與環(huán)烷酸可以直接產(chǎn)生反應(yīng)成烷酸脂，烷酸脂在材料的表面建立吸附平衡，使烷酸與材料表面隔離，從而使金屬材料得到有效的保護(hù)。

3.3 于高溫位置注入阻垢劑

在減壓塔底注入NS-15高效阻垢劑，經(jīng)減壓塔底抽出泵混合，進(jìn)入減底渣油換熱系統(tǒng)，在器壁表面形成一層保護(hù)膜，減少減底油中鹽分沉積，減緩高溫硫-環(huán)烷酸對器壁的腐蝕，起到了提高換熱效果，降低設(shè)備檢修頻次的作用。

3.4 采用鈍化劑預(yù)防硫化鐵反應(yīng)及硫酸腐蝕

硫化鐵一般是指，F(xiàn)eS2，F(xiàn)e2S3等幾種化學(xué)物質(zhì)的混合物，二硫化亞鐵與氧氣反應(yīng)方程式為4FeS2+11O2=高溫=2Fe2O3+8SO2，其能在常溫下迅速氧化自燃，自燃時不出現(xiàn)火焰，但會引起其他物質(zhì)燃燒。停工檢修時，F(xiàn)eS、水H2O、O2常會同時存在，會形成連H2SxO6（連多硫酸），在H2SxO6及拉應(yīng)力的共同作用下，會導(dǎo)致奧氏體不銹鋼產(chǎn)生應(yīng)力開裂。為保證產(chǎn)生裝置的安全檢修，防止硫化鐵產(chǎn)生自燃及連多硫酸（H2SxO6）對奧氏體不銹鋼的破壞，為此裝置在大檢修過程中，采用FZC-1硫化亞鐵高效鈍化劑，對常壓塔、減壓塔等設(shè)備和管線硫存在且含量較高區(qū)域進(jìn)行循環(huán)清洗，取得了較為理想的效果。

4 防腐蝕技術(shù)

4.1 管束冷熱固化防腐和滲鋁技術(shù)

高硫換熱器管束接觸介質(zhì)常具有高參數(shù)化特點，即具有高壓力、高溫度、高流速、腐蝕強的特點，因此往往管束產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕而泄漏，進(jìn)而影響到生產(chǎn)正常進(jìn)行，造成停工檢修。換熱器產(chǎn)生泄漏的原因主要有：沉積物引起的電化學(xué)腐蝕；管板脹口處應(yīng)力腐蝕開裂；換熱管表面的磨損腐蝕；換熱管水側(cè)的結(jié)垢腐蝕等。滲鋁碳鋼的滲鋁層必須均勻、致密，用作換熱管束和承壓部件時，應(yīng)對其焊接、檢驗、施工管理等進(jìn)行嚴(yán)格審核，以達(dá)到規(guī)定的力學(xué)性能要求。固化防腐是在一定工藝條件下，金屬表面均勻附著涂層，達(dá)到介質(zhì)腐蝕物與金屬隔離的目的。目前使用的JST-2L冷固化涂料和DH22-2熱固化涂料，對于低溫介質(zhì)防腐蝕效果比較好，尤其是循環(huán)水冷卻器防腐蝕經(jīng)濟有效。換熱器管束經(jīng)固化處理后，運行良好。鋼材表面改性技術(shù)是解決煉油廠設(shè)備腐蝕的一種有效手段。碳鋼表面滲鋁后所到的滲鋁鋼具有優(yōu)良的耐高溫硫、環(huán)烷酸腐蝕和耐高溫氧化性能。滲鋁后的的金屬材料表面顯微硬度高，具有良好的耐磨性。裝置在減頂冷凝冷卻器和高溫?fù)Q熱器中，用內(nèi)外表面滲鋁處理管束，效果較好，管束使用壽命明顯延長。

4.2 設(shè)備和管道的外防腐

加工高硫原油，致使工業(yè)大氣有較強的腐蝕性；再加上廠區(qū)內(nèi)循環(huán)水塔和表面蒸發(fā)式空冷器水汽蒸發(fā)，造成裝置濕氣較重，對設(shè)備和管道的外壁造成嚴(yán)重的腐蝕。根據(jù)研究所對裝置風(fēng)險評價結(jié)果，常減壓裝置設(shè)備管線腐蝕損壞的因素中，外腐蝕或保溫層下腐蝕占到67%。因此搞好設(shè)備管線表面防腐至關(guān)重要。當(dāng)被大雨淋后，滲水的保溫管道在保溫層下容易產(chǎn)生腐蝕。在-4℃-120℃之間碳鋼容易產(chǎn)生穿孔腐蝕，保溫層的空氣冷凝液與再蒸發(fā)的頻繁交替的過程會加劇腐蝕。應(yīng)力腐蝕裂紋常見發(fā)生于不銹鋼，特別是在60℃到200℃之間時，極容易產(chǎn)生Cl-離子的應(yīng)力腐蝕。在保溫不良、受振動、蒸汽伴熱管等情況下都會加劇應(yīng)力腐蝕。采用帶銹防腐涂料和優(yōu)質(zhì)聚氨脂涂料，對每一個項目做好表面防腐工作，對在用設(shè)備管道定期實施外防腐。

4.3 腐蝕在線監(jiān)測軟件的研發(fā)

為了促進(jìn)煉油企業(yè)日常的正常運行，我們要進(jìn)行高酸原油的腐蝕性的控制。當(dāng)前，有的企業(yè)雖然已研發(fā)了一些腐蝕管理軟件，但存在技術(shù)與配套跟不上、培訓(xùn)不到位等問題，使企業(yè)引進(jìn)在線監(jiān)檢測系統(tǒng)及軟件遇到非常大的困難。故需全廠開展腐蝕監(jiān)測技術(shù)的研究及培訓(xùn)，并自主開發(fā)軟件，使企業(yè)在管理及生產(chǎn)效益上有著先進(jìn)的生產(chǎn)力，促進(jìn)煉油企業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)束語

隨著全球石油資源的日益枯竭，在原油劣質(zhì)化及原油油價高升的情況下，原油成本控制使得煉廠不得不大量加工高硫、高酸原油。隨著加工原油硫含量不斷升高，煉油企業(yè)將來要面對更加嚴(yán)重的腐蝕問題。故對高含量硫原油在生產(chǎn)過程中腐蝕的形式和規(guī)律進(jìn)行探討，采用合適的設(shè)備及管道材料，實施安全高效、經(jīng)濟實用的防腐措施，對改善煉油企業(yè)生產(chǎn)安全以及經(jīng)濟收益有著十分重要的現(xiàn)實意義。

參考文獻(xiàn)

[1]中國石化集團洛陽石油化工工程公司.SH/T3096-2012.加工高硫原油重點裝置主要設(shè)備設(shè)計選材導(dǎo)則[S].北京：中國石化出版社，2012：1-40.

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[3]劉金平.高硫與高酸原油的加工腐蝕與對策[D].北京：中國石油大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，2010.