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摘要:随着化工行业的深入发展,化工装置的腐蚀问题也日益突出,引起人们的关注,化工中如果不能采取有效措施进行腐蚀的预防与处理,势必会影响到化工设置,牵涉到安全生产,因此加强化工行业的抗腐蚀性研究具有重要的现实性意义。在化工腐蚀中有四类物质腐蚀性最强,分别为四乙烯、顺丁、乙二醇及碳四,对于化工安全生产的威胁最大。本文主要针对化工装置的腐蚀原因进行深入的剖析,探究化工行业抗腐蚀新技术的产生。
关键词:化工装置;腐蚀原因;分析研究;化工安全生产
随着社会的发展,我国的化工企业更多地朝着大型化、集约化的方向发展,呈现出节能化的趋向,不断延长生产周期。而决定生产周期的首要因素就是设备的腐蚀情况,新时期背景下,对于化工防腐工作提出的要求更加更高。传统看法认为,化工生产方面的设备抗腐蚀是很难完全避免的,但是基于我们对化工防腐技术的熟练掌握,基于不断更新的科技进度成果,我们有理由相信将化工设备腐蚀的危害降低到最低限度。
一、研究对象情况介绍
我们以某石化公司的炼油厂为例进行化工设备腐蚀性原因的分析。该炼油厂采用的是润滑型常减压蒸馏装置,在1991年投入使用,距离今天有20年的使用历史,经过测试,我们发现虽然历经20多年的考验,该设备各方面的指标都符合要求。但是腐蚀现象十分严重,塔顶的油气管线多次出现腐蚀,严重时出现漏洞。还有部分管线也存在明显的腐蚀情况。在高温重油管线与转油线、重油泵、叶轮、炉管等部位都出现大小不一的腐蚀情况,这些腐蚀现象的存在严重威胁到设备的正常运行,影响化工行业的安全生产。
二、该炼油厂腐蚀机理的分析
该炼油厂在进行石油炼制的过程中出现腐蚀,主要原因已经探明的有两个,一方面是原油中存在的杂质引发的腐蚀现象,杂质含有一定的硫化物质,无机盐、氮化合物等,这些物质都具有明显的腐蚀性,在长期腐蚀的情况下影响到设备的正常功能发挥、另一方面是加工过程中的外来物质引发的腐蚀。例如在原油加工的过程中需要家督一定的溶剂作为辅助性物质,这些溶剂具有一定的酸碱性,很容易引发设备的腐蚀。
在进行含硫、含盐比较多的原油炼制时腐蚀更加严重,除了硫化物与盐化物本身的腐蚀原因,还有腐蚀环境。常见的腐蚀环境有两种,一种是高温,另一种是低温。我们接下来针对腐蚀环境与腐蚀物质进行化工设置腐蚀原因的深入性剖析。
三、腐蚀原因分析及对应的腐蚀应对策略
我们前面提到一定的环境往往会引发腐蚀现象。接下来我们针对高温与低温两种常见的腐蚀环境进行分析,探究对应的腐蚀解决对策。
(一)低温环境下的设备腐蚀与对策分析
低温环境下常见的腐蚀部位:在低温的环境下,常减压装置的初馏塔、塔顶部的冷凝器系统、减压塔部分线路与冷凝冷却系统是常见的腐蚀部位。腐蚀形态表现为:碳钢结构腐蚀情况为均匀的减薄、氯化物为应力腐蚀开裂,不同的设备质地产生不同的腐蚀现象。低温状态下,常减压装置的腐蚀比较严重。
我们重点分析一下这种情况下影响腐蚀的因素。首先是氯离子的浓度,炼油进行初步的脱盐后,氯化钠因为不易水解,占到含盐量的一半左右,容易水解的氯化钙与氯化镁也占到了一半以上,这些物质是氯离子的主要来源,在脱盐不理想与不彻底的情况下,原油中的盐分在常压塔顶冷凝系统作用下引发设备、管道的腐蚀加剧。其次是酸碱值,在经过原油的脱盐后,常压塔顶部位的酸碱值呈现出酸性,在进行氨注入后,其酸碱值明显增大,呈现碱性,在酸性的条件下,化学设备受腐蚀的影响大,我们可以采取注入氨的方式降低酸碱度,增强碱性,实现抗腐蚀的目的。当酸碱度升高,铁离子的浓度明显下降,腐蚀性明显减弱。其次,硫化氢对于化工设备的腐蚀也是比较明显的,单纯的硫化氢水溶液呈现出弱酸性,整体说来对碳钢的腐蚀情况不是很大,当硫化氢不再单独存在,尤其是与氯化氢存在时,其腐蚀性会明显增强。最后原油的酸值也会影响到化工设置的腐蚀情况。石油中含有的酸性物质可以加快氯化物的水解速度,含有酸性物质越多的原油其腐蚀效果越明显。
可行的防腐措施分析:在防腐方式的选择上我们以工艺防腐为主,以材料防腐为辅助。工艺防腐主要采用“一脱三注”的形式,“一脱”指的是脱盐,三注指的是注入缓蚀剂、氨与水,在进行原油加工的过程中,采用油脱盐、注氨、注水、注缓蚀剂的方式来实现防腐的目的。
原油脱盐是工艺防腐中最为重要的环节,大量的实验表明,氯化氢随着原油中盐分含量的降低呈现出明显的下降趋势,要想实现防腐需要对原有进行深入的脱盐处理,将原油的含盐量控制在3毫克每升。如果常减压装置的的原油进行脱盐后盐分仍旧超标,需要进行电脱盐,注意操作的精确与到位,随时监督与跟踪调节。
注氨与注水。在进行了原油的脱盐处理后,盐分的残留大约在10%左右,对冷凝区造成比较严重的腐蚀。通过塔顶注氨将氯化氢进行中和,主要目的是提高系统的酸碱值,使得冷凝区的腐蚀性明显降低,在形成一定的保护膜后,其腐蚀性进一步降低。
(二)高温环境下的化工设置腐蚀与对策分析
除了低溫情况下引发腐蚀,在高温的环境下也容易引发化工的腐蚀。主要腐蚀部位为加热炉,尤其是加热炉的内壁,腐蚀比较均匀,在回弯头与转油线等部位也会受到流体的巨大冲击,造成一定程度上的腐蚀。换热器也是容易腐蚀的部位之一,减压塔底的渣油与原油的换热器容易进行脏污的储存,导致碳钢管的广泛腐蚀,上半部分比下半部分更严重,甚至有的隔板出现腐蚀穿孔的现象。机泵也是容易被腐蚀的部位,尤其是在减压塔底的渣油泵叶轮与重油泵的出口管线腐蚀最为严重。
影响高温腐蚀的因素分析:首先是高温的温度,随着温度的升高其硫腐蚀会呈现加剧的现象,在达到400摄氏度的情况下,会分解出硫与氢,元素比化合物更具有腐蚀性。其次是硫化氢浓度的影响,一般来说,浓度越高,其腐蚀性越大。流速也是影响腐蚀的重要因素。流速越高,腐蚀强度越大,当管线内的介质流速很高时,腐蚀引发大量的硫化亚铁保护膜自然脱落,腐蚀逐渐加剧。
可行的防腐措施分析:选用耐腐蚀的钢材,推荐使用的是渗铝钢,尤其是将部分冷换设备管束的材质进行更换。此外,还可以尝试炼油装置洗净技术,通过在线对换热器清除污垢解决换热器的腐蚀可能性,在存在大量污垢的情况下,传染效率会大大降低,原油的换热器温度降低,设备损耗严重,抗腐蚀能力下降。
尝试采用新型衬里。常见的衬里是陶纤毡,这种材料隔气效果特别差,引发严重的设备腐蚀。在进行检修后更换为新型衬里,纤维可塑料衬里,质地上十分紧密,在加热时不容易出现裂纹,整体隔气效果鲜明,切实加强了各密封点的封堵,在最大程度上降低了腐蚀力度。
结束语:化工装置在长期使用的过程中暴露出更多的问题,而在这些暴露问题中最为突出的问题就是化工装置本身的腐蚀问题,我国很多化工企业已经加强对该问题的研究与关注,从技术上与材料上尝试降低腐蚀力度,虽然取得了一定的成效,但是我们也应该看到装置的腐蚀问题并没有得到充分的重视,如果对化工装置的腐蚀自由放任,将直接影响到化工装置的安全生产与正常使用,在今后的化工设置检修中,应该重点做好腐蚀性对策分析,从技术与材料等多个层面进行防腐处理尝试,切实提高化工设置的抗腐蚀力。
参考文献
[1] 邵建雄.常减压塔顶系统腐蚀控制[J].石油化工腐蚀与防护,2004(03).
[2] 李云浩.蒸馏塔顶系统的防腐蚀措施[J].石油化工腐蚀与防护,2000(04).
作者简介
周亮(1985年8月-),男,汉族,河北沧州人,助理工程师。2009年毕业于燕山大学,计算机科学与技术专业。现就职于中国石油华北石化公司三联合运行部。