第八章 典型炼油及石化装置的腐蚀与防护.ppt

* 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： 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，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，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