乙苯装置硫化氢腐蚀的研究及对策.doc

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1、乙苯装置硫化氢腐蚀的研究及对策【摘要】抚顺石化干气制乙苯装置，2012年检修，对干气及乩斯系统管线检测后发现减薄严重，对其进行更换施工过程中，发现管线内部腐蚀严重。本文主要通过对湿硫化氢的腐蚀与防护的研究、并对省内同类装置进行调研分析，总结一套行之有效的防止硫化氢腐蚀的方案。中图分类号：TG333.7文献标识码：A文章编号：1009-914X(2013)35-091-011湿硫化氢腐蚀原理硫化氢在水溶液中离解出的氢离子，从钢中得到电子后还原成氢原子。氢原子I'可有很大的亲和力，易结合在一起形成氢分子排出。这样一来,极小的氢原子就很容易渗入到钢的内部，溶

2、解在晶格中。固溶于晶格中的氢原子具有很强的游离性，它影响钢材的流动性和断裂行为，导致氢脆的发生。2湿硫化氢环境中的腐蚀形式在H2S+H20腐蚀环境中，碳钢设备发生两种腐蚀：均匀腐蚀和湿H2S应力腐蚀开裂。开裂的形式包括氢鼓泡、氢致开裂、硫化物应力腐蚀开裂和应力导向氢致开裂。本文屮涉及乙苯装置的只有均匀腐蚀和硫化物应力腐蚀开裂。2.1均匀腐蚀硫化氢对钢的腐蚀，一般说来，温度增高则腐蚀增加。在80°C时腐蚀率最高。在110〜120°C时腐蚀率最低。2.2硫化物应力腐蚀开裂（SSCC）湿硫化氢环境中产生的氢原子渗透到钢的内部，溶解于晶格中，导致氢脆，在外加应

3、力或残余应力作用下形成开裂。它通常发生在焊道与热影响区等高硬度区。3硫化氢腐蚀危害应力腐蚀开裂是环境引起的一种常见的失效形式。美国杜邦化学公司曾分析在4年中发生的金属管道和设备的685例破坏事故，有近60%是由于腐蚀引起，而在腐蚀造成的破坏中，应力腐蚀开裂占13.7%o根据各国大量的统计，在不锈钢的湿态腐蚀破坏事故中，应力腐蚀开裂甚至高达60%,居各类腐蚀破坏事故之冠。应力腐蚀开裂的频繁发生及其造成的巨大危害，引起了人们的关注。乙苯装置干气线腐蚀开裂图片及硫化氢、硫化物均匀腐蚀：4硫化氢腐蚀的影响因素4.1材料因素钢中MnS夹杂物是引起II2S-II2

4、0腐蚀的主要因索。由于MnS为粘性的化合物，在钢材压延过程中呈条状夹杂。条状MnS的尖端即为渗入钢中的氢所聚集之处，而成为鼓泡、裂纹及开裂的起点，条状MnS夹杂多，产生应力开裂的机会就多。4.2环境因素对于同一硬度的钢材，硫化氢浓度越高，则越容易产生硫化物应力开裂。一般浓度越高腐蚀速度越快，但高于某一浓度时变慢300-500ppino硫化物应力开裂通常于室温下发生的儿率最多，温度大于65°C产生破裂的事例极少，这是与H2S在水中溶解度有关。温度升高，降低了H2S的溶解度，所以不易发生开裂。提高温度对碳钢和低合金钢的抗硫化物应力开裂性能会产生有益影响。5

5、乙苯装置硫化氢腐蚀分析及防腐对策根据上述硫化氢腐蚀因索分析，乙苯装置干气经水洗后满足上述条件，存在湿H2S应力腐蚀情况。针对上述情况，对省内各干气制乙苯装置干气组成分析比较大连石化乙苯装置，干气未经处理，无水洗、无脱丙烯，直接进入反应器进行反应；锦西石化乙苯装置，干气分为催化干气、脱丙烯干气；干气经水洗、脱MDEA、干气换热器、干气过冷器（脱水）、脱丙烯后进入反应器，故分析数据分别为催化干气和脱丙烯干气；锦州石化乙苯装置，干气经水洗、脱MDEA、干气换热器升温、干气过冷器（脱水）、脱丙烯后进入反应器，分析数据分别为催化干气和净化干气。从上表中看，平时正

6、常生产时，抚顺石化催化T•气硫化氢浓度较低，较三家兄弟装置都低；只要重催生产波动，使用南催化直供干气时，硫化氢浓度较高，但抚顺乙苯装置在生产流程中，与锦西和锦州流程中有一点不同，锦西和锦州干气入反应器前经水洗后，要脱水、脱丙烯，经过这两段工艺后，干气中已不含湿硫化氢，减少了对管线的腐蚀。而大连因为干气中丙烯含量较少，不需要脱丙烯，也无水洗，这样干气中也无湿硫化氢存在，对管线腐蚀也较弱。从与以上装置交流中得知，后部各塔冷却器、换热器管朿较干气线腐蚀严重，腐蚀程度与乙苯后部各塔冷却器、换热器管束相差不大，而口从分析数据上看，各装置都有不同程度的硫化氢参与反

7、丿应进入后部流程，故后部冷却器、换热器均有腐蚀（表现为管束经常内漏）。综上所述，抚顺石化乙苯装置对干气预处理，只通过脱水罐进行脱水是不够的，需要经换热器升温、过冷器脱水完全去除湿硫化氢的存在，使硫化氢保持较干燥的环境下，还需对上游干气来源装置对干气组成进行控制，硫化氢含量不能超高，保持在低浓度下。30°C水溶液中H2S饱和浓度大约是300mg/L,溶液的pH值约是4,所以硫化氢浓度不应大于300PPM,才能保证硫化氢全部被水洗吸收，保证后部尽量少的湿硫化氢环境。但后部的冷却器、换热器的腐蚀不可避免。参考文献：[1]崔新安，宁朝辉.石油加工中的硫腐蚀与防

8、护[J]-炼油设计.[2]李明，李晓刚，陈华•在湿H2S坏境屮金属腐蚀行为和机理研究概述[J]