炼油设备防腐蚀技术的研究

炼油设备防腐蚀技术的研究

闫忠玉

中石油云南石化有限公司 云南 安宁 650309

摘要：在经济的牵引下，石油需求量攀升，石油能源重要性相对明显。在这样的背景下，提高炼油效率影响层面较广，是化工生产重要目标。结合现实可知，炼油设备所处的环境较艰苦，接触的原料性质特殊，尤其是近几年来国内加工原油性质越来越劣质，炼油设备面临较大的腐蚀风险。基于此，需落实好炼油设备防腐蚀工作，确保炼油设备综合性能稳定，借此提高炼油设备长周期运行。本文将从炼油设备腐蚀成因进行剖析，探讨设备防腐技术，以便提升设备防腐水平，为今后的炼油设备养护提供参考。

关键词：防腐蚀；技术应用；炼油设备

引言：研究发现，在化工生产过程中，必不可少的就是炼油设备，而炼油设备由于运行条件特殊，容易遭到介质的作用从而形成严重腐蚀。工作中这种现象，会影响设备寿命，降低设备使用效益，让企业运行成本增加。因此在炼油设备应用中，需强化设备防腐蚀技术，借此促进生产可持续发展。

1 炼油设备腐蚀原因

1. 1. 氧腐蚀

炼油设备应用期间，氧腐蚀现象较为常见，氧腐蚀性质特殊，属于电化学腐蚀问题。之所以会形成氧腐蚀，是因为原油由较多电解质组成，当电解质与空气碰触，便会受到吸引作用，此种作用一般是由极性分子带来的。在作用下，钢材表层离子性质会变化，发展成为正电离子，与负电荷共存。离子和水不断融合则会形成反应，诱发设备表面坑洞现象，当发生这一现象时，一般腐蚀就很严重了。而溶解氧极化效果突出，会加剧腐蚀过程^[1]。实践表明，现实中去极化程度（重要指标）的大小具有参考意义，和实际含氧量有关。总的来说，溶解氧强弱的改变会影响腐蚀程度，两者的关系可以借助线性关系得出，氧腐蚀作用表现极强，会使设备出现泄漏，从而阻碍设备功能发挥。

1.2高温环烷酸腐蚀

环烷酸是原油中存在的各种有机酸的统称，其沸点一般在177～343℃之间。当温度在270～280℃时，环烷酸腐蚀最为强烈，它不仅可直接与金属反应，而且还可与FeS作用，从而破坏金属表面形式的FeS保护膜，生成油溶性的环烷酸铁，同时游离出来的H2S又进一步腐蚀金属。

腐蚀机理表示如下：

2RCOOH + Fe = Fe(RCOO)2 + H2

2RCOOH + FeS = Fe(RCOO)2 + H2S

由此可见，硫腐蚀和酸腐蚀是同时进行的，而且相互促进。硫腐蚀可以生成FeS保护膜，而酸腐蚀则破坏FeS保护膜，继续腐蚀。由于最终产物是油溶性的，所以这种腐蚀不会出现“锈层”。

高温重油部位的腐蚀常见于加热炉炉管、转油线、分馏塔底部、热油泵的叶轮等部位。

1.3低温HCl+H2S+H2O腐蚀

原油中的盐类既有无机盐，也有有机盐。无机盐主要是NaCl、CaCl2、MgCl2以及相应的硫酸盐、碳酸盐等。有机盐主要是Na、Ca、Mg的环烷酸、脂肪酸的化合物，其中只有低分子的有机钠盐溶于水，其它只溶于油而不溶于水。

原油中的盐类CaCl2、MgCl2易于水解生成HCl，随轻组分和水蒸汽一起升到塔顶及冷凝冷却系统，在塔的低温部位溶于凝结水形成“盐酸”，具有强腐蚀性。其化学反应式是：Fe + 2HCl = FeCl2 + H2

生成物氯化亚铁FeCl2溶于水被带走，使上述反应继续进行。一般来说原油含盐量越高，设备腐蚀越严重。虽然大多数炼厂采用原油脱盐，但即使深度脱盐，也还是放出相当数量的HCl。

各种原油都含有一定数量的硫化物，它们在原油加工过程中会分解产生H2S，对设备腐蚀生成硫化亚铁FeS。这种生成的FeS附着在金属表面形成保护膜，可保护金属免受进一步腐蚀，然而当盐酸存在时，HCl能与FeS反应，又破坏了已形成的保护膜，并又放出H2S，形成“HCl+H2S+H2O”型腐蚀。

1.4高温硫腐蚀

它主要发生在240℃以上的高温部位，而且随温度升高而加剧，到480℃左右达到最高，腐蚀范围大约在240～500℃。主要原因是活性硫化物引起，包括硫化氢、硫醇和元素硫。它们都能与铁直接反应，生成硫化亚铁FeS。这种“硫化亚铁”覆盖在金属表面形成保护膜，对金属有保护作用。但是，这种腐蚀层机械强度较差，受到流体冲击后，就会被破坏而脱落，新的金属表面又暴露在腐蚀介质中，造成局部严重腐蚀。这种腐蚀又称为“冲蚀”。高温硫腐蚀的影响因素主要有温度，硫化氢浓度，介质流速和材质。

此外，有些中性硫化物如硫醚、二硫化物等，虽然对金属无腐蚀作用，但其稳定性较差，在加工过程中很容易分解，生成活性硫化物，同时在高温下还能分解成元素硫。

腐蚀机理表示如下：

H2S + Fe === FeS + H2

RCH2SH + Fe === FeS + RCH3

S + Fe === FeS

2防腐蚀技术应用

2.1腐蚀在线监测技术

在科技的带动下，腐蚀在线监测手段逐渐完善，通过设备腐蚀在线监测，可保障炼油设备的性能，提升其防腐蚀技术水平，确保设备正常使用状态达标，为有效生产提供保障。设备防腐蚀技术中，在线监测属于防腐的辅助手段，通过腐蚀在线监测的综合研发，目前推出的监测系统可有效监控腐蚀情况，科学维护设备性能。在系统研发阶段，交流阻抗混合技术等广泛应用，经实践论证得出：只有做好防腐蚀监测，才能从源头保障炼油设备使用寿命，提高炼油技术水平。

2.2添加剂和润滑剂应用

在炼油设备防腐中，适当应用润滑剂和添加剂（两项重要试剂）的使用也可以强化防腐效果，属于重要防腐蚀手段。无特殊物质影响下， 炼油设备移动部位需要适当涂抹润滑剂，借此增强防腐能力。涂抹润滑剂后，会形成薄膜涂层，对设备重要构件形成保护，将氧气充分隔绝^[2]。实际应用期间，添加剂防腐蚀原理较简单，就是通过组合物薄膜（附着在设备表面的）阻隔空气，科学减少接触面，从而抑制腐蚀。

2.3抗腐蚀剂的应用

大多数炼油设备，整体结构材料为金属，所以金属表面处理一定要到位。金属表面的防腐，需使用特殊的防腐蚀剂，经研究发现，这类腐蚀剂中磷酸物质丰富，课余阴离子组成溶液，形成共聚物。将此类溶液涂抹到金属表面，便可以强化防腐蚀效果，确保金属物质与外界隔绝，形成共聚物保护层，从而减少腐蚀反应。

2.4缓蚀剂技术研究

缓蚀剂较为特殊，可控制电偶腐蚀，是一种对腐蚀有抵抗作用的缓蚀剂。对其深入研究发现，这种缓蚀剂的成分较多，除了乙醇、 乙二胺外，溶液中的丙炔醇等含量也比较充足。这种缓蚀剂的运用，是炼油设备防腐的有效尝试，可控制炼油设备腐蚀，具有理想防腐效果。基于此，防腐蚀技术研究中，需有效借助缓蚀剂，控制电偶腐蚀，提升炼油设备性能。

2.5富氧膜防腐蚀剂技术

除了上述技术内容外，富氧膜防腐蚀剂技术同样具有应用优势，富氧膜防腐蚀剂构成特殊，主要形态是水溶液，在炼油设备防腐中，为了强化效果，可运用富氧膜防腐蚀剂形成稳定的金属防腐蚀富氧膜。经验证发现，这种保护膜中，存在多种有效成分，其中硝酸锌、氧化锌等比例较高，在设备的内表层中，受到富氧膜防腐蚀剂的作用，也可以形成保护层，实现内外双层防护效果。而炼油设备运行中，由于所在环境艰苦，多数为高温高压。在此环境中，富氧膜防腐蚀剂水溶液相关的反应条件极易满足，因此富氧膜防腐蚀剂值得被推广，是做好炼油设备防腐的关键支撑技术。

2.6防腐蚀涂层技术研究

在炼油设备防腐中，还有一项关键技术，那就是防腐涂层。多数防腐蚀涂层被有效设计为聚烯烃管子涂层，该涂层的组成为：挤压聚乙烯涂层+共聚物或三聚物层+环氧树脂，将两者优势综合起来，便可强化抗阴极剥离能力。环氧树脂底漆属于基层，防护作用显著，主要含无溶剂环氧液等成分。实践证明，防腐蚀涂层技术应用价值高，能够在特定的环境中，形成较为坚固的炼油设备保护层。

结论：总而言之，炼油设备腐蚀概率高，防腐技术的应用，对稳定炼油设备性能至关重要。现实中，只有对防腐蚀技术多层面分析，才能强化设备防腐综合成果， 做好设备的养护维修，在防腐技术保障下， 实现设备稳定目标，提高防腐科学性、有效性，为石油产品加工打好基础。

参考文献：

[1]朱爱娟.炼油厂设备腐蚀机理与防护措施研究[J].中国石油和化工标准与质量,2019,39(22):15-16.

[2]张冲.炼油设备腐蚀与防护技术新进展[J].化工管理,2019(23):107-108.