2焦化裝置硫腐蝕及原因分析
2.1焦化裝置硫腐蝕情況
延遲焦化過程要將油品兩次加熱,因此,在焦化裝置中高溫部位較多,主要腐蝕為典型的高溫硫腐蝕,如分餾塔250℃以上的側線、循環(huán)線、從分餾塔經(jīng)進料泵、加熱爐至焦炭塔的高溫渣油線及焦炭塔底拿油線等。硫的分布主要集中于重質(zhì)餾分和氣體中,這兩部分的硫腐蝕十分嚴重。
2000年焦化裝置的汽油線腐蝕速率達1.6mm/a,加熱爐到焦炭塔的轉油線腐蝕速率達到1.33mm/a,原料進料線的腐蝕速率達到1.55mm/a。2002年焦化裝置管線測厚情況表明:①溫度越高,腐蝕速率越大;②管內(nèi)介質(zhì)流速越大,腐蝕越嚴重;③彎頭、大小頭、三通、設備進出口接管等易產(chǎn)生湍流、渦流部位,腐蝕速率高;④直管段腐蝕速率最??;⑤高溫下碳鋼腐蝕速率較大。
近幾年來,焦化裝置因腐蝕穿孔泄漏的事件頻頻發(fā)生,表2為2001~2002年焦化裝置的腐蝕情況。
由表2可知,焦化裝置泄漏事件的主要原因是高溫硫腐蝕、低溫硫腐蝕及露點腐蝕等。
表22001~2002年設備、管線腐蝕泄漏情況統(tǒng)計
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裝置 | 日期 | 部位 | 原因 |
焦化 | 2001.8.6 | 塔-2一層回流孔板引線 | 高溫S及H2S腐蝕 |
焦化 | 2001.8.19 | 容-2浮筒液位計引出管 | 低溫下濕H2S腐蝕 |
焦化 | 2001.8.25 | 脫硫容-15壓力表引管 | 低溫下濕H2S腐蝕 |
焦化 | 2001.10.31 | 塔-1放水線 | 低溫下濕H2S腐蝕 |
焦化 | 2001.12.18 | 塔-1/1轉油線熱偶套 | 高溫S及H2S |
焦化 | 2002.2.15 | 爐-1對流室注水管 | 露點腐蝕 |
焦化 | 2002.4.27 | 容-1放空線彎頭 | 低溫下濕H2S腐蝕 |
焦化 | 2002.6.20 | 爐-2對流室注水管 | 露點腐蝕 |
焦化 | 2002.2.15 | 爐-1對流室注水管 | 露點腐蝕 |
焦化 | 2002.4.27 | 容-1放空線彎頭 | 低溫下濕H2S腐蝕 |
焦化 | 2002.6.20 | 爐-2對流室注水管 | 露點腐蝕 |
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2.2硫腐蝕原因分析
2.2.1高溫硫腐蝕
高溫硫化物的腐蝕是指溫度在240℃以上硫、硫化氫和硫醇形成的腐蝕,如延遲焦化裝置主分餾塔的下部腐蝕等。在高溫條件下,活性硫與金屬直接反應,表現(xiàn)為均勻腐蝕,其中以硫化氫的腐蝕性最強.
高溫硫腐蝕的影響因素主要有溫度、硫化氫濃度、介質(zhì)流速、材質(zhì)及介質(zhì)流動狀態(tài)等。
a)溫度:由于焦化經(jīng)過近500℃的高溫段,原料中的非活性硫化物經(jīng)過充分的分解生成硫化氫,硫化氫又分解生成單質(zhì)硫和硫醇.其活性硫含量劇增,腐蝕性增大,溫度越高,腐蝕速率越大。
b)硫化氫濃度:硫化氫是所有活性硫化物中腐蝕性最大的,硫化氫濃度越高,腐蝕越嚴重.
c)介質(zhì)流速:流速越大,金屬表面上的硫化亞鐵腐蝕產(chǎn)物保護膜越易脫落,腐蝕也就加劇。
d)材質(zhì):碳鋼腐蝕率較大。
e)介質(zhì)流動狀態(tài):管線的彎頭、大小頭、設備的進出口接管、孔板等改變物流形態(tài)的部位.容易產(chǎn)生湍流、渦流及紊流,沖刷金屬表面.腐蝕率增高。介質(zhì)長期不流動的盲區(qū),腐蝕速率較高。
2.2.2低溫硫腐蝕
低溫硫腐蝕在表面發(fā)生反應,反應的結果使原子氫滲透到鋼的基體,通過擴散到鋼的缺陷處,并析出氫分子,產(chǎn)生很高的應力,從而造成氫鼓泡、氫致開裂、氫脆.
3硫腐蝕的防范對策
3.1材質(zhì)升級
研究表明:在Fe—Cr合金表面生成的硫化物膜為三層結構:Fe—S、FeCr2S4、鐵鉻硫化物。由于基體中的高Cr的作用,生成尖晶石硫化物FeCr2S4,形成較致密的膜,可抑制腐蝕的繼續(xù)進行。因此,在高溫部位,尤其在高溫含固體顆粒介質(zhì)的部位采用Cr5Mo鋼和含鉻13%以上的不銹鋼是有效的防腐蝕措施。早期焦化裝置未廣泛使用含鉻鋼材,建議在焦化易腐蝕高溫段的管線及設備進行材質(zhì)升級。
茂名石化公司2001年焦化裝置材質(zhì)升級的部位主要有焦炭塔揮發(fā)線、高溫部位管線、加熱爐輻射管、冷換熱器管束、循環(huán)油泵、拿油泵、蠟油泵、中段回流泵及拿油線等。
3.2加強腐蝕監(jiān)測
通過在線腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)取得相關數(shù)據(jù),為以后裝置大修改造、材質(zhì)升級提供基礎數(shù)據(jù)。
由于高溫硫腐蝕為均勻腐蝕,可以通過測厚等檢測方法進行監(jiān)測。近年來對焦化裝置實施管道定期測厚制度,并根據(jù)檢測情況及時調(diào)整檢測頻率,以便對全裝置的工藝管道的腐蝕情況進行監(jiān)控。表3列舉了一些檢測點的檢測情況。
表3部分客理檢測記錄
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測點部位 | 材質(zhì) | 原始壁厚/mm | 實測壁厚/mm |
1997年???1998年 ???1999年???? 2000年 |
輻射閥組至爐-1南 | Cr5Mo | 7 | 6.9 | 6.3 | 6.3 | 6.2 |