典型炼油及石化装置的腐蚀与防护

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1、第八章典型炼油及石化装置的腐蚀与防护第三节乙烯装置该装置主要是通过石油烃裂解来生产乙烯。所谓裂解，是指将原料在700～800℃的高温下进行处理，使原料烃碳链断裂的热化学反应。裂解产物主要是烯烃和芳烃。生产乙烯的主要裂解方法有：蓄热炉裂解、流动床裂解、流动床部分氧化裂解、高温水蒸汽裂解、管式炉裂解、加氢热裂解、催化裂解等。其中，管式炉裂解法在乙烯生产中占主导地位，目前，由管式炉裂解法生产的乙烯约占世界乙烯产量的99％。一、介质的腐蚀特性造成乙烯装置设备腐蚀的原因很多，介质也较为复杂，但主要有以下几种

2、：1．高温裂解气体的超温结焦．石油化工生产首要的是由烃类裂解来制取乙烯；但烃类在裂解等工艺过程中，由于发生聚合、缩合等二次反应分不可避免地会生成焦垢。结焦也可导致炉管渗碳腐蚀，造成炉管损伤。2．原料中的硫原料中的硫会在高温情况下造成设备的硫化腐蚀。一、介质的腐蚀特性3．SO3（CO2）-H2O燃料燃烧时，燃料中的硫被氧化为SO2，少量的SO2(大约1％～3％)被氧化为SO3，同时还有部分的CO2。因此，当烟气中的水蒸气冷却到水的露点以下时，便可形成(CO2)-H2O的腐蚀环境。SO3与水可以生成硫

3、酸冷凝液，而CO2与水可以生成碳酸冷凝液，这样便在局部可以形成酸环境，造成设备的腐蚀。一、介质的腐蚀特性4．H2S-CO2-HCl-H2O由于裂解气中含有硫化氢、有机硫、二氧化碳、有机酸及微量的氯化氢，因而在急冷水、工艺水及稀释蒸汽发生器系统中可能构成一个H2S-CO2-HCl-H2O，从而对设备造成腐蚀。5．锅炉给水及循环冷却水水质超标锅炉给水及循环冷却水水质超标，如硬度、氯离子含量等超出工艺要求，有可能引起设备腐蚀，如垢下腐蚀，孔蚀等。二、典型设备防腐方法分析1．裂解炉(1)腐蚀概况，对于裂解

4、炉而言，炉管是其关键部件，炉管的破坏常表现为管壁开裂、渗碳、粉化减薄及露点腐蚀几种形式。(2)腐蚀原因分析①炉管结焦及清焦引起的管壁开裂。i．结焦层的热膨胀系数小于管材ii．裂解管渗碳层与非渗碳层的比容和膨胀系数不同而引起附加应力；iii．结焦使管内径变小，从而引起管内平均压力增大。二、典型设备防腐方法分析1．裂解炉②渗碳引起的炉管损伤③管内壁局部粉化、减薄。管内壁局部粉化、减薄现象主要发生在各弯管段(弯头)处，直管段相对并不严重，其腐蚀特征为：在反应器直管部分，管内壁形成腐蚀坑斑；在弯管部分，特

5、别是直接受到气流冲击的部位，则表现为管壁严重减薄，甚至出现穿孔。粉化是一种金属的高温腐蚀形式，由于S和Cl的存在，破坏了合金表面氧化膜的完整性，其腐蚀产物成分主要是Fe、Cr、Ni、S及Cl。二、典型设备防腐方法分析1．裂解炉④裂解炉管弯头的损坏，也是裂解反应器常见的失效形式之一。其特征为：弯头内壁形成较大面积的网状裂纹区，局部处减薄，甚至穿孔，同时存在有渗碳、氧化及脱碳层。⑤裂解炉对流段冷端炉管露点腐蚀。冷端露点腐蚀主要是烟气中水蒸气和SO3生成的硫酸冷凝液造成的。此外、当冷却到水的露点以下时，

6、CO2与水生成碳酸，也可能对低碳钢造成腐蚀。(3)防腐措施①合理选材。应满足以下要求：高温下具有较好的抗蠕变和抗破断能力；具有较高的抗热疲劳性能；具有高的抗氧化性和耐腐蚀性；具有良好的导热性能；具有足够的塑性、韧性、冷热加工性及良好的铸造焊接等性能为了提高性能，在材料中添加相关的耐蚀合金元素Cr：铬是保证钢具有高的高温强度和抗高温氧化性能的主要元素。Ni：镍是使钢材获得稳定的奥氏体组织的主要元素。(3)防腐措施Si：硅的作用主要在于提高钢材的抗渗碳能力和铸造性能。Nb：添加锯可以增加钢材的抗渗碳性

7、，同时也可以提高钢材的蠕变断裂强度和高温塑性。为了提高钢材的抗渗碳性能，还可添加少量W、Mo等元素。W、Mo、Nb、Si等元素一起作用可以降低碳化物周围贫铬区中铬的减少量，又同时可以提高材料的高温强度和塑性。(3)防腐措施②正确进行焊接处理。必须要求保持相同的热膨胀系数与断裂强度以及好的可焊性。常用的焊接方法有：SMA(屏蔽金属极电弧焊)、GMA(气体保护金属氩弧焊)、TIG(钨极惰性气体保护焊)，以及电子束和等离子工艺等。焊材的化学成分通常要与母材相同或相近，焊后应严格注意热处理，固熔退火以改进

8、韧性，同时要对焊缝进行严格检查，焊缝要作100％的射线检查，以确保焊接质量。③控制对流段冷端炉管露点腐蚀。2．急冷废热锅炉(1)腐蚀概况及原因目前我国引进的乙烯装置中所用的急冷废热锅炉炉型较多，有施密特、包西格、M-TLX、USX、TLX型等。由于冷却水质控制状况的不同，这些废热锅炉在使用中都曾出现一定程度的腐蚀损坏。(2)防腐措施由于急冷废热锅炉的腐蚀损坏主要是由于水质不良引起的，因此对锅炉给水质量进行控制是防腐蚀最为有效的手段。3．碳钢水冷器(1)腐蚀概况及原因裂解装置循环水系