炼油装置高温冲刷腐蚀现状
2015-05-18 15:02:14 作者:贾静焕来源:

  腐蚀对于炼油企业来说是一个制约装置生产的重要因素之一,根据环境温度可以分为低温腐蚀和高温腐蚀。低温腐蚀主要是指环境温度低于120℃时发生的腐蚀,包括盐酸腐蚀、湿H2S腐蚀等。高温腐蚀主要是指环境温度高于200℃时发生的腐蚀,包括高温烟气腐蚀、高温硫腐蚀和高温环烷酸腐蚀等。在高温腐蚀中,高温气相油相的冲刷腐蚀尤为严重。

  高温气相的冲刷腐蚀主要发生在催化裂化装置高温烟气系统,该系统操作温度为700℃,烟气主要成分为CO2、CO、O2、N2、水蒸汽、SO2等,同时夹带着部分催化剂。这些催化剂随再生烟气流动,在设备管道流速较高的部位发生严重的冲刷腐蚀,腐蚀形态多表现为大面积减薄或局部穿孔。

  在该体系中,烟气成分主要起到了腐蚀的作用,包括高温氧化、露点腐蚀等。冲刷损伤主要是由于烟气中夹带的催化剂造成。

  催化裂化装置采用的催化剂是一种热稳定性良好的固体酸催化剂。早期的催化剂为天然白土,后期逐步发展成合成硅铝和分子筛催化剂,这些催化剂都是以硅酸铝为基础的固体酸材料。各类催化剂化学组成的主体均为SiO2和Al2O3.

  催化剂的一个重要的性能指标是磨损指数。由于在反应器、再生器和输送管道中,催化剂颗粒之间以及催化剂颗粒和容器器壁之间发生激烈碰撞,会造成催化剂的过度粉化。为保证良好的流化质量,减少磨损,催化剂都要求具有一定的机械强度和耐磨性。但同时,提高了催化剂的耐磨性,也就相应加剧了设备管道冲刷腐蚀。

  高温气相冲刷腐蚀发生的典型部位包括烟气和油气管道上弯头及其他的阀门阀板、热电偶套管,烟气轮机的叶片,旋风分离器的分离单管(尤其是单管下端的卸料盘),双动滑阀的阀板、阀座、导轨,临界流速喷嘴的喷孔板,提升管预提升蒸汽喷嘴、原料油喷嘴、主风分布管、提升管出口快速分离设施、外取热管等。

  某厂烟机解体检查发现烟机叶片二级动叶根部磨损严重,最深处约6mm以上,见图1.一级轮盘背部局部冲刷磨损,一二级轮盘蜂窝密封磨损严重,一级静叶根部局部存在裂纹,动静叶表面的长城一号耐磨涂层部分脱落磨损。


图1.某厂烟机叶片二级动叶根部磨损情况

  高温油相的冲刷腐蚀主要是指高温环烷酸冲刷腐蚀,通常发生在加工高酸原油(酸值高于0.5 mgKOH/g)的炼油装置设备管线中。

  环烷酸是原油中有机酸的总称,是原油中主要的酸性氧化物,其化学性质与脂肪酸相似,具有普通有机酸的所有性质。环烷酸的分子结构通式如下:

  其中R为较低碳原子数的烷基侧链,n为1~5,m通常大于1.由于R、m、n的不同,原油中的环烷酸有1500多种不同的结构。这些环烷酸分子量各不相同,其沸点也不相同。在蒸馏过程中,沸点不同的环烷酸在不同的馏分油中富集,形成具有腐蚀性的非水电解质,从而造成该部位的腐蚀。