石化設(shè)備H₂S腐蝕及控制

張繼紅

摘要：文章針對石油煉制過程中存在的硫化物腐蝕問題，從腐蝕原因分析，腐蝕機(jī)理及腐蝕控制三方面較為系統(tǒng)的總結(jié)了煉油廠防止硫化氫腐蝕技術(shù)，為石化企業(yè)安全生產(chǎn)提供有益借鑒。

關(guān)鍵詞：石化；H₂S；腐蝕

中圖分類號：TQ050.9

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1006－8937(2009)16－0138－01

國內(nèi)外已經(jīng)報道過多起由于硫鐵化合物所引發(fā)的事故，其中在濕H₂S環(huán)境條件下的應(yīng)力腐蝕開裂引起的失效事例的報道也有逐漸上升的趨勢。

1腐蝕原因分析

高溫硫化物的腐蝕，主要是指石油煉制企業(yè)在煉制含硫或高硫原油時，發(fā)生在常減壓裝置240℃以上的高溫重油部位以及催化裂化、延遲焦化、熱裂化等裝置及相應(yīng)管線等部位的腐蝕。硫化物對設(shè)備的腐蝕與溫度有關(guān)。當(dāng)系統(tǒng)溫度條件達(dá)到240℃以上時，原油中所含的硫化物開始分解，生成H₂S，隨著生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的H2s逐漸累積，在高壓容器或裝置內(nèi)部達(dá)到一定濃度后，就會對設(shè)備產(chǎn)生腐蝕。研究表明，這類腐蝕會隨環(huán)境溫度的升高而進(jìn)一步加劇腐蝕的程度。腐蝕產(chǎn)物以硫鐵化合物的形式存在，一方面降低了設(shè)備的機(jī)械強(qiáng)度和熱效率，使相同壓力條件下，受H₂S腐蝕影響的設(shè)備易于產(chǎn)生應(yīng)力開裂，也對設(shè)備的安全運行產(chǎn)生隱患。另一方面，發(fā)生了腐蝕的設(shè)備在停工檢修時，由于空氣的大量流入，使腐蝕產(chǎn)物硫鐵化合物與氧氣充分接觸，會發(fā)生熱化學(xué)反應(yīng)放出熱量，此時。需要采取相應(yīng)措施，防止可能產(chǎn)生的因局部溫度迅速升高而引起的易燃物燃燒，杜絕可能對設(shè)備、人員和安全生產(chǎn)帶來的隱患。

綜合分析表明，高溫、高壓、濕H₂S環(huán)境下，H₂S應(yīng)力腐蝕是導(dǎo)致煉油廠設(shè)備常常受損害的最主要原因。由于在石油煉制過程中，存在于濕H₂S環(huán)境條件下的設(shè)備占有很大比例，這類具有潛在的腐蝕開裂破壞機(jī)理的環(huán)境條件給設(shè)備帶來了很大隱患，大大增加了石油煉制設(shè)備的安全風(fēng)險。

2腐蝕類型

通過目前行業(yè)內(nèi)部發(fā)生的相關(guān)事故原因分析表明，原油品質(zhì)是影響煉制設(shè)備腐蝕的主要原因，由于原油中所含硫在高溫高壓條件下分解生成H₂S，對設(shè)備產(chǎn)生腐蝕。而針對常規(guī)原油設(shè)計建造的而石化煉制設(shè)備，會因原油含硫的增高而加劇設(shè)備的腐蝕程度，從而縮短安全使用期。統(tǒng)計表明，煉制設(shè)備的腐蝕可分為全面腐蝕和局部點創(chuàng)面部位腐蝕兩大類，通常情況下，全面腐蝕在設(shè)計考慮的范圍之內(nèi)，在選材時已經(jīng)考慮到年腐蝕速度和設(shè)備的使用和更換年限，只要按照設(shè)計要求進(jìn)行選材和生產(chǎn)運行管理，就能夠保證其安全使用期。而局部點創(chuàng)面部位腐蝕由于發(fā)生的隨機(jī)性較強(qiáng)，原因多樣、監(jiān)控工作量較大，設(shè)備的選材制造和生產(chǎn)運行管理方面的原因均存在。煉廠實際案例分析表明，煉制設(shè)備發(fā)生的腐蝕事故大多是由于局部腐蝕造成的。

3腐蝕控制

①煉油廠石油煉制設(shè)備選型中，考慮設(shè)備有可能產(chǎn)生腐蝕，考慮相關(guān)耐蝕材料的應(yīng)用，在煉制高含硫原油時，脫硫工藝中盡量采取措施降低H₂S濃度。石化煉制設(shè)備選材時，要考慮材料鋼中有害雜質(zhì)硫、磷的含量對應(yīng)力腐蝕的影響。由于鋼中硫化錳夾雜物會引起氫致裂紋的開裂，而磷的微觀偏析含量的增高會加速氫致裂紋的擴(kuò)展。因此為提高鋼的抗?jié)馠₂S腐蝕性能，應(yīng)將鋼中硫、磷含量降到最低，否則硫、磷含量偏高將增大在濕H₂S環(huán)境下的應(yīng)力腐蝕開裂的可能性。因此，準(zhǔn)確選擇適宜的材料，確保石化煉制設(shè)備的制造質(zhì)量是控制化工設(shè)備腐蝕的關(guān)鍵。在選用金屬材料時應(yīng)限制鋼中有害雜質(zhì)硫、磷的含量，不僅可改善壓力容器的制造工藝性，更重要的是可顯著改善壓力容器鋼的使用性能，從而大大提高壓力容器的使用安全性。②嚴(yán)格檢修焊接工藝質(zhì)量控制，保證焊接質(zhì)量。石化企業(yè)停車檢修現(xiàn)場施工工藝不易控制，質(zhì)量常被忽視，往往造成投運后，設(shè)備早期失效，防止焊縫及熱影響區(qū)開裂，大型換熱器制造中，焊縫焊完后要進(jìn)行消氫處理，整體焊后還要進(jìn)行整體消除應(yīng)力熱處理，一般采用在500～600℃保溫2h來消除容器制造中殘余應(yīng)力，達(dá)到防止腐蝕破裂的目的。③在易于發(fā)生局部腐蝕的部位，采用保護(hù)性防腐涂層及相關(guān)配件，定期檢換。④要定期進(jìn)行設(shè)備檢驗，及時發(fā)現(xiàn)缺陷，及時處理，根據(jù)實際情況，做出安全使用期限的評估，保障石化設(shè)備的安全高效運行。

4結(jié)語

石油煉制過程中存在的腐蝕問題是石化煉制行業(yè)面臨的客觀實際，通過對發(fā)生腐蝕的原因進(jìn)行分析、根據(jù)原因進(jìn)行相應(yīng)預(yù)防腐蝕措施的制定和相關(guān)配套檢測，這些工作對于石化設(shè)備的安全使用，減少安全隱患，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益都是具有重要意義的。