炼油装置加热炉烟气腐蚀及应对策略

时间：2024-08-31

王涛杨勇吴凤超马立新林芬忠

内蒙古伊泰化工有限责任公司内蒙古鄂尔多斯 017400

1 引言

炼油工艺中加热炉运行的安全性对于化工企业的生产经营有着十分重要的意义。随着化工企业进入到新的发展阶段，延长设备使用寿命，提高加热炉运行的可靠性和稳定性，是企业实现体制增效发展目标的重要途径。

2 炼油工艺装置概述

化工企业的炼油工艺装置如下图所示。

3 炼油装置加热炉烟气腐蚀

导致加热炉烟气腐蚀的因素有多个方面，主要包括烟气酸露点腐蚀、高温加氢腐蚀、加热炉氯腐蚀、介质流动冲刷腐蚀。

烟气酸露点腐蚀：因炼油工艺原料中含有硫元素，这些硫元素大多以杂质的形式存在，在炼油生产中遇到氧气环境会被氧化成硫氧化物，在加热炉内，这些硫氧化物中含有一定量的三氧化硫，当烟气中存在水蒸气时，三氧化硫遇水会生成硫酸，被烟气携带，当硫酸蒸汽遇到加热炉的金属材质时会诱发腐蚀反应。另外，因硫酸的存在，烟气中的灰尘颗粒停留在换热系统管壁上，会加剧结渣现象，酸性污垢的积聚给烟气流动和换热效率造成不利影响。

高温加氢腐蚀：炼油工艺中涉及到不饱和烃的氢化反应，在高温高压环境中，氢气在催化剂的作用下不仅会将不饱和烃转化为饱和烃，还能够发生腐蚀反应。由于氢具有一定的还原性，因此在硫化氢接触到加热炉金属材质时，会加剧金属材质的腐蚀，表现为氢鼓包、表面脱碳以及皲裂等设备问题，影响到加热炉运行的安全和稳定。

加热炉氯腐蚀：炼油原料中通常还含有氯元素，随着炼油工艺存在在反应系统中，随着温度和压力的变化，原料中的氯化物发生分解和聚合反应。当氯化物遇到水环境时产生氯离子，氯离子是电偶腐蚀的重要元凶，在与加热炉装置中金属部位接触时尤其是存在金属裂缝或缺陷的位置，极容易加速腐蚀反应。再加上烟气中存有灰尘等杂质，随着杂质在金属材质表面的停留沉积，腐蚀情况加剧，造成加热炉装置表面出现坑蚀。

介质流动冲刷腐蚀：加热炉中烟气流动过程中，烟气中的灰尘等杂质会对加热炉装置存在冲刷力，造成表面材质的物理腐蚀，尤其是在换热对流部位，随着烟气流动介质的长期冲刷，腐蚀尤其严重，会导致材质单薄，出现腐蚀棱角。

4 炼油装置加热炉烟气腐蚀应对策略

针对加热炉烟气腐蚀的类型和原理，工作人员可采取以下应对措施。

首先，对加热炉设备材质质量和性能进行严格把控。针对炼油装置的生产环境，结合炼油的原料常见组分，对加热炉管材质进行合理选择，尽可能提高材质的抗腐蚀性，尽可能避免加热炉管内发生硫酸腐蚀或加氢腐蚀。另外，考虑到原油质量劣化，炼油工艺生产量的提升，对加热炉装置中容易发生腐蚀的零部件应进行材料性能的升级，如弯头、弯管等部件可采用低合金钢材质，进一步提高这些部位的低温露点腐蚀能力。

其次，合理控制温度，阻止露点腐蚀反应发生。烟气露点腐蚀反应需要一定的温度条件，当加热炉烟气温度高于金属材质表面温度时腐蚀反应更易发生。因此可以通过控制烟气温度，提高金属材质表面温度来抑制腐蚀反应的发生。为了提高加热炉的热效率，可向加热炉内加入助燃剂、优化燃料配比、控制燃料的含硫量，有效减轻露点腐蚀问题。

第三，在烟气管道内表面进行防腐涂覆或安装耐热防腐衬里。在烟气接触面的金属材质表面涂覆防腐蚀涂料，提高管道金属部位的耐腐蚀性。安装耐热炉衬，可采用复合型炉衬材料，由两层构成，一层为多孔隔热材料安装于向火面，提高耐热隔热性能，一层为浇筑特殊原料的阻气层，阻止烟气向壁板流入，阻止腐蚀反应的发生。

第四，优化炼油工艺，严格操作规程。杜绝炼油工艺系统超负荷运行，以免烟气介质中含有的腐蚀因子含量高而引发剧烈的腐蚀反应。一方面对原料组分进行严格的检查，对原料投加方式、投加量进行合理控制，避免进料的酸性物质、硫含量、氯含量以及其他金属物质含量超过工艺设计的限定值，减轻烟气腐蚀反应发生。另一方面，提高加热炉的传热效率，做好清灰处理，避免灰尘沉积。除了采用清灰剂人工清灰的方式，还可以采用超声波清灰、燃气爆燃激波清灰等方式，工作人员需要注意清灰过程中对加热炉衬里可能的破坏，提高清灰效率。另外，工作人员应严格按照工艺规程进行日常操作，并做好设备的检修和维护，延长设备寿命，提高加热炉运行的可靠性。