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HCL-H2S-H2O的腐蚀与防护

2021-05-21 03:59:54 hualin

01   腐蚀部位及形态


①主要腐蚀部位:

常压塔顶部五层以上塔盘、塔体,部分挥发线及常压塔顶冷凝冷却系统(此部位腐蚀最严重);

减压塔部分挥发线和冷凝冷却系统。

一般气相部位腐蚀较轻微,液相部位腐蚀严重。尤以气液两相转变部位即“露点”部位最为严重。

②腐蚀形态:

腐蚀形态为碳钢部件的全面腐蚀、均匀减薄;

Cr13钢的点蚀以及1Cr18Ni9Ti不锈钢的氯化物应力腐蚀开裂。

炼制含盐高硫的原油时,在未采用“一脱四注”工艺防腐蚀以前,常压塔顶部碳钢塔盘腐蚀速率为2~3mm/a。常压塔顶管壳式冷却器管束进口部位腐蚀速率高达6.0~14.5mm/a。

采用“一脱四注”工艺防腐后,常压塔碳钢空冷器管束腐蚀速率为0.1~0.3mm/a。常压塔顶用Crl3浮阀出现点蚀,某炼厂在常压塔顶部塔体用塞焊内衬1Cr18Ni9Ti钢板,经短期使用,衬里塞焊点附近出现氯化物应力腐蚀开裂。某炼厂在此部位用1Cr18Ni9Ti浮阀,普遍出现断腿和龟裂。某炼油厂使用1Cr18Ni9Ti空冷器,投用90天(此间Cl-最高达700mg/L),管子和管板胀接过渡区全部发生脆断。

02   腐蚀反应

此部位的HCl来源于原油中含有的氯盐和水。

在原油加工时,当加热到120℃以上时,MgCl2和CaCl2即开始水解生成HCl。

在常减压装置中,NaCl在通常情况下是不水解的,但当原油中含有环烷酸和某些金属元素时(如铁、镍、钒等),NaCl在300℃以前就开始水解,生成氯化氢。有时原油析出的HCl量超过了全部无机氯盐完全水解所析出的HCl量,这是原油生产中加入清蜡剂(四氯化碳有机氯化物),炼制时该有机氯化物发生水解的缘故。

HCl、H2S处于干态时,对金属无腐蚀。

当在塔顶冷凝冷却系统冷凝结露出现水滴时,HCl即溶于水中生成盐酸。

盐酸含量可达1%-2%,成为一个腐蚀性较强的“稀盐酸腐蚀环境”。若有H2S存在,可对塔顶冷凝冷却部位的腐蚀加速。

03   防护措施

低温HCL-H2S-H2O环境防腐应以工艺防腐为主,材料防腐为辅。

①“一脱四注”工艺防护:

“一脱四注”系指原油深度脱盐,脱盐后原油注碱、塔顶馏出线注氨(或注胺)、注缓蚀剂(也有在顶回线注缓蚀剂的)、注水。

“一脱四注”防腐蚀措施的原理是除去原油中的杂质,中和已生成的酸性腐蚀介质,改变腐蚀环境和在设备表面形成防护屏障。

经“一脱四注”后,应达到如下指标:

A.原油经电脱盐后,原油含盐量小于5mg/L(重油深度加工的炼油厂原油含盐量小于2.5mg/L,且Na+<1×10-6,Ca2+<27×10-6)。

B.常压塔顶冷凝水中铁离子含量小于1×10-6,氯离子含量小于20×10-6,pH值为7.5~8.5。目前炼油厂多采取“一脱三注”防腐措施,即停止注碱。

②材料选用:在完善工艺防腐(即一脱四注)情况下,一般可采用碳钢设备。当炼制高硫原油时,可用20R+0Cr13复合板制常压塔顶的壳体(顶部五层塔盘部位)。

也有炼油厂采用SAF2205+20g或SAF2205+16MnR的爆炸复合钢板制造初馏塔和常压塔的顶部壳体。