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石油加工裝置中設備的硫腐蝕與防護

4.1 腐蝕機理
  在高溫條件下,活性硫與金屬直接反應,它出現在與物流接觸的各個部位,表現為均勻腐蝕,其中以H2S的腐蝕性最強?;瘜W反應如下:
                 H2S+Fe→FeS+H2
                   S+Fe→FeS
                RSH+Fe→FeS+不飽和烴

  高溫硫腐蝕速率的大小,取決于原油中活性硫的多少,與總硫含量也有關系。溫度的升高,一方面促進活性含硫化合物與金屬的化學反應,同時又促進非活性硫的分解。溫度高于240℃時,隨溫度的升高,硫腐蝕逐漸加劇,特別是H2S在350~400℃時,能分解出硫和氫,分解出來的元素硫比H2S的腐蝕性更強,到430℃時腐蝕最劇烈,到480℃時分解接近完全,腐蝕開始減弱。
  高溫硫腐蝕開始時速度很快,一定時間后腐蝕速率會保持恒定,這是因為生成了硫化鐵保護膜的緣故。而物流的流速越高,保護膜就愈容易脫落,脫落后腐蝕將重新開始。
4.2 防腐蝕措施
  對于這類腐蝕部位主要采用防腐蝕材料,相當多的現場經驗表明,塔體高溫部位可選用碳鋼+0Cr13或0Cr13Al鋼(SUS 405)之類的鐵素體不銹鋼復合板。0Cr13鋼的鉻含量大于11.7%,其合金設計符合n/8規律,有較好的耐蝕性。這種鋼的膨脹系數與碳鋼相近,容易用于復合板的制造。不但能較好地耐高溫硫的腐蝕,而且價格便宜。美國、德國、伊朗和國內茂名石油化工公司等煉油企業都有長期使用的經驗。
  塔內件的材質則可選用0Cr13鋼、12AlMoV鋼和滲鋁碳鋼等,換熱器的管子可選用Cr5Mo和滲鋁碳鋼。塔體材料也可選擇Cr18Ni10Ti鋼(SUS321),其耐硫腐蝕和環烷酸腐蝕性要優于0Cr13或0Cr13Al鋼,且加工性能好。但Cr18Ni10Ti鋼(SUS 321)抗應力腐蝕開裂的能力不如0Cr13或0Cr13Al鋼,須控制連多硫酸腐蝕。
  管道宜使用Cr5Mo鋼,但轉油線彎頭等沖刷腐蝕嚴重的部位,可選用316L鋼。例如,茂名石油化工公司常減壓蒸餾裝置轉油線高速段原選用Cr5Mo鋼,彎頭部位沖刷腐蝕嚴重,更換為316L鋼后,運行5年情況良好。
  在我國煉油裝置中已使用多年的滲鋁碳鋼,主要解決高溫部位有機酸和硫引起的腐蝕。實踐證明,常壓塔的碳鋼塔板、減壓塔的碳鋼填料、塔內構件、高溫部位換熱器的管束和加熱爐的爐管等,經滲鋁后,極大地提高了材料的耐蝕性和抗氧化性能,可以與18-8鋼和316L鋼媲美。日本也有許多煉油廠使用這種材料,主要用于有腐蝕性介質的管道和塔內填料,使用期在6年以上。

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