石油化工企业高等级道路沥青装置设备腐蚀机理研究

石油化工企业高等级道路沥青装置设备腐蚀机理研究

马强1,尹恩太1

1.山东滨化滨阳燃化有限公司 山东 滨州 251800；

摘要：在石油化工行业中，道路沥青装置是原油加工的第一道加工程序，道路沥青装置的安全平稳的生产运行直接关系到整个石化企业的效益。而我国的原油主要依赖进口，原油的酸值和成分不稳定，道路沥青装置的设备腐蚀也越来越严重，对石化企业的生产造成巨大的威胁。近些年随着炼化设备老化、管线材质、装置设备不到位等原因。对设备腐蚀情况及时进行不可预见的检查和隐患排查，针对不同设备的腐蚀情况，制定科学、合理的设备腐蚀监测方法和防腐措施，以及腐蚀原因分析，避免发生不必要的安全生产事故。对石油化工企业道路沥青装置设备腐蚀机理研究具有重要的意义。

关键词：道路沥青装置；设备腐蚀；腐蚀机理；工艺原理；研究分析

                   中图分类号：TD          文献标志码：A         文章编号：

1 道路沥青装置工艺原理

近些年随着炼化设备老化、管线材质、装置设备不到位等原因。对设备腐蚀情况及时进行不可预见的检查和隐患排查，针对不同设备的腐蚀情况，制定科学、合理的设备腐蚀监测方法和防腐措施，以及腐蚀原因分析，避免发生不必要的安全生产事故[1~3]。人们对车辆和汽柴油的需求量不断增加，道路沥青装置设备日益老化和原油品质恶劣、低质量等原因造成道路沥青装置设备的腐蚀问题越来越严重。本套道路沥青装置采用电脱盐、常压塔、减压塔的工艺路线。

2 道路沥青装置腐蚀状况分析

2.1 设备材质分析

2018年对道路沥青装置进行停车大检修，本次研究对象的设备和配套管线材质选择情况如表1所示。

表1 道路沥青装置各管线和设备材质分析统计表

2.2 设备腐蚀回路划分

在日常的实际工作中我们经常把复杂的石化工艺流程和管道系统划分为一个个单元。这样设备的腐蚀记录就可以用对应的腐蚀回路进行形象的展示出来，在石油化工和道路沥青装置设备中工艺防腐和腐蚀机理分析以及腐蚀监测等方面都具有重要的研究意义。

设备的腐蚀回路分析是指在对设备进行腐蚀流程分析中引入装置设备和配套管线的腐蚀回路，并将设备易发生腐蚀的风险部位进行一一标注。根据装置设备的腐蚀回路划分标准和实际生产经验，将道路沥青装置和配套管线划分为5个设备腐蚀回路。

3 道路沥青装置设备腐蚀回路机理分析

根据道路沥青装置的生产工艺和设备材质选择分析，结合本次装置大修隐患排查和检查结果，对道路沥青装置的5条设备腐蚀回路中所涉及的6中主要腐蚀机理进行重点分析研究。

3.1硫化物应力导致的腐蚀开裂和冲蚀

金属物质在H2S的水溶液中会发生硫化物应力腐蚀。金属物质表面存在大量的因受硫化氢腐蚀释放出的氢原子，同时收到氢原子对反应的促进作用，氢原子由于外加的残余应力形成的高应力扩散区和高硬度区扩散聚集，进而造成碳钢材质设备发生氢脆现象，一般将设备的开裂腐蚀分为晶间开裂和穿晶开裂两个类型[4~5]。

3.1.1 常压塔塔顶“三注”入口附近腐蚀状况

道路沥青装置中常压塔设备塔顶部“三注”注入口附近出现较为严重的腐蚀现象，造成设备被腐蚀穿孔泄漏。分析其造成的原因：一是电脱盐系统单元运行不平稳，脱盐后盐含量仍然偏大、波动大，从而造成常压塔塔顶腐蚀物质氯化物浓度偏大。二是常压塔注入口管线的设计布局缺乏科学性和合理性，易造成设备油气挥发线附近因腐蚀出现漏点，注中和注水、缓冲剂和注氮的注入管深入到挥发线管中央位置，在管子上均匀开孔，并将注入管前端封死。

3.1.2减压塔顶挥发线材料开裂

道路沥青装置减压塔塔顶一级抽空器前挥发线在2012年发生焊缝腐蚀开裂。分析其发生的原因属于典型的设备材质选型不对造成的设备HCL+ H2S+ H2O机理腐蚀，所形成的较为突出的腐蚀形貌，管内壁坑腐蚀较为严重，其中尤其焊缝腐蚀较为明显[5]。对其的设备的防腐技术措施为，选用双相不锈钢材质，喷耐腐蚀涂料或者合金以及陶瓷。

3.2高温高硫腐蚀

道路沥青装置设备的高温硫腐蚀温度区间大概发生在240~500℃，尤其是在480℃较为剧烈。原油中存在的硫醇、H2S以及单质S等具有活性硫化物，而高温硫腐蚀主要是对设备腐蚀产生FeS物质，而在H2产生的情况下使得原本较为致密的FeS保护膜变得疏松、多孔。道路沥青装置减三线蜡油热泵出口管线弯头和管线内壁腐蚀。

3.2.1 高温高硫腐蚀的影响因素

道路沥青装置的高温高硫腐蚀的影响因素众多，其中可以主要分为：介质速率、工作温度和H

2S浓度等三个影响因素。

（1）介质流速。其腐蚀在存在闪蒸段和气液界面部位，尤其是在重沸器回流段、泵、管线产生涡流转油线等部位区域。

（2）介质工作温度。介质工作温度对高温高硫腐蚀的影响主要体现在以下两个方面。一是高温更有利于原油中非活性物质转化为活性物质，进而促进硫化物、单质硫等活性物质跟金属设备产生化学反应。根据实验数据和生产经验可知，在工作温度为240℃左右时，原油中的单质硫等硫化物才能完全分解完成。其中以含硫为1.42%的减压渣油为研究对象，根据统计数据显示，设备的腐蚀速率随着温度的不同变化而呈现出不同的腐蚀速率。

（3）硫化氢浓度

通过对原油中不同活性硫化物的统计分析可知，在存在水环境的状态下，H2S是所有腐蚀影响因素中最厉害的影响因素。并且呈现出随着馏分油、原油和成品油中含硫化氢浓度的增大，对装置设备的腐蚀性就越强。根据统计数据分析可知，油品中含硫量与设备的腐蚀性构不成正比例关系。

3.3循环水腐蚀

循环水腐蚀一般指的是由于循环水中的盐、微生物、气体和有机化合物对设备造成的腐蚀。一般伴随着铁锈的生成，并且呈现出正比例关系，循环冷却水系统中溶解氧浓度越大对设备的腐蚀速率就越大。循环冷却水系统中循环水中含有钙、镁等离子和碳酸盐在流经传热管表面时发生化学反应生成碳酸钙、氢氧化镁和磷酸钙等沉淀物，如果提高循环水的浓缩倍数，那循环水中的成垢盐类物质和具有腐蚀性离子都会呈现出成倍增多，进而造成循环冷却水系统的封闭区腐蚀即成垢腐蚀现象。

4 结论

通过对道路沥青装置置腐蚀案例的数据分析，根据常减压工艺原理流程、设备材质选择和反应原理，并结合对装置现场实测数据进行分析，依据相关设计标准和工作经验，将道路沥青装置置设备及配套管线划分成为腐蚀回路５个，并由此进行设备腐蚀回路的腐蚀机理研究和典型设备腐蚀部位的腐蚀形貌的分析研究。

参考文献：

[1]孙达云.典型道路沥青装置的腐蚀研究及防护策略制定[D].北京化工大学,2015.

[2]王凯.典型道路沥青装置的腐蚀分析与控制研究[D].北京化工大学,2015.

[3]李素辉.常减压蒸馏装置腐蚀与防护研究[D].西安石油大学,2015.

[4]胡艳玲.石油炼制道路沥青装置腐蚀与防腐[D].燕山大学,2014.

[5]许文虎.大港石化公司主要装置腐蚀状况与预防[D].中国石油大学（华东）,2012.

[6]阮晓刚.道路沥青装置腐蚀机理研究与可靠性分析[D].西南石油大学,2005.

作者简介：马强（1986.07~）,男，汉族，山东潍坊人，主要从事石油化工及精细化工生产管理工作；