高溫硫化氫腐蝕

1、2、腐蝕案例分析1號(hào)柴油加氫T202進(jìn)料線腐蝕穿孔（1）事件情況1號(hào)柴油加氫裝置汽提塔T202進(jìn)料管線于2009年2月20日凌晨3：30時(shí)左右出現(xiàn)穿孔泄漏，裝置隨即降壓生產(chǎn)，經(jīng)測(cè)厚檢查發(fā)現(xiàn)T202進(jìn)料管線整段高溫部位管線已整體減薄，最薄處為1.6mm,裝置停工把該段管線更換。 圖7.1 1號(hào)柴油加氫裝置汽油管段（219×6） 減薄穿孔圖7.2 減薄管線剖開形貌（2）管道使用情況40萬噸/年柴油加氫精制裝置由原茂名石化設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，建設(shè)公司安裝。該裝置主要是以二次加工粗柴油或高含硫直餾粗柴油為原料，通過加氫精制，生產(chǎn)儲(chǔ)存安定性和燃燒性能都較優(yōu)良的柴油組分，副產(chǎn)少量粗汽油和瓦斯。裝置的加工

2、流程靈活，也可以直餾煤油為原料，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)燈油或航煤。并考慮了切換焦化粗汽油為原料，生產(chǎn)車用汽油調(diào)和組分的可能性。裝置于1991年4月基本建成，7月正式投產(chǎn)。裝置在2003年2月份的大修中進(jìn)行了擴(kuò)能改造，柴油處理能力已達(dá)到60萬噸/年。2006年8月，裝置改造成以焦化汽油為原料，生產(chǎn)高質(zhì)量的乙烯原料石腦油，目前汽油加氫精制能力為40萬噸/年。汽提塔T202進(jìn)料線流程如圖7.2所示，已部分預(yù)熱的低分油（含汽油，H2S，H2）經(jīng)反應(yīng)產(chǎn)物第一換熱器E201與反應(yīng)產(chǎn)物換熱，熱塔進(jìn)料與另一路90左右的冷進(jìn)料混合后得到170左右的塔進(jìn)料油進(jìn)入汽提塔T202。此段流程于2003年3月大修時(shí)改造完成，原先設(shè)計(jì)的

3、流程為經(jīng)反應(yīng)產(chǎn)物第二換熱器E202換熱后進(jìn)入T202，見圖中虛線部位，按原流程換熱后溫度約為250；改造后流程為經(jīng)反應(yīng)產(chǎn)物第一換熱器E201換熱，換熱后溫度大大提高，達(dá)到280-320。圖7.3 1號(hào)柴油加氫裝置T202進(jìn)料管段示意圖對(duì)此段管線全面測(cè)厚顯示，圖7.3中紅色所示的管段均整體減薄至1.5mm-2.8mm，穿孔的泄漏點(diǎn)就是在此管段的一個(gè)彎頭前；而冷料線加入以后的管段厚度為5mm-7mm，屬于正常厚度范圍。該管線材質(zhì)為20#碳鋼，規(guī)格為219×6mm。（3）腐蝕減薄穿孔原因分析表7.2 1號(hào)柴油加氫操作參數(shù)時(shí)間原料原料硫含量%處理量m3/hT201進(jìn)料溫度D206氣體流量m3

4、/h20020523柴油1.188524495020030327柴油1.335727072020030717柴油1.2692276100020040701柴油1.7390257100020050602柴油1.898027090020060803柴油1.567526585920060831汽油0.4525517766020070517汽油0.9446418070020080707汽油0.5867216580020090126汽油0.37560159750表7.3 1號(hào)柴油加氫D206氣體組成時(shí)間200205232003032720030717200407012005060220060803200

5、60831200705172008070320090101氫氣 %4.643.624.33.74.023.211.332.585.587.3硫化氫 %52.2451.6865.4665.6456.0255.2116.111.7425.2217.45經(jīng)核算該管線的低分汽油介質(zhì)工況為：氫氣0.5%（v/v）；硫化氫1.5%(v/v)；流速15m/S；溫度約315。腐蝕減薄部位為注冷流前的高溫碳鋼管線，處于高溫S、H2S及高溫H2復(fù)雜腐蝕的環(huán)境。裝置在流程改造以前，該管段熱料部分的最高溫度為220，流程改造以后，熱料部分的最高溫度大大提高，碳鋼管道腐蝕速率大大增加。硫腐蝕與溫度有關(guān)，200以后硫腐蝕

6、速度增加，250開始加快，350460，時(shí)達(dá)到最強(qiáng)烈速度，硫化物受熱后會(huì)分解出活性更強(qiáng)的活性硫。鋼高溫硫腐蝕的關(guān)系通常可通過McConomy曲線計(jì)算。硫腐蝕還與流速有關(guān)，在渦流高的地方保護(hù)性的硫化膜被沖刷，腐蝕加劇。高溫硫化氫和氫腐蝕通常為均勻腐蝕的形式，發(fā)生在約204以上的典型溫度。高溫下硫化氫對(duì)鋼的腐蝕反應(yīng)為：Fe + H2S FeS + H2在氫的作用下H2S會(huì)加速對(duì)鋼材的腐蝕，其腐蝕產(chǎn)物較無氫環(huán)境生成物相比更富致密性，附著牢固并具有一定保護(hù)作用。在富氫的環(huán)境中，原子氫不斷侵入硫化物垢層中，造成垢層的疏松多孔，使金屬原子和H2S介質(zhì)互相擴(kuò)散滲透，從而推進(jìn)H2S腐蝕的不斷進(jìn)行。溫度和硫化氫的濃度是影響高溫硫化氫和氫腐蝕速率的主要因素。常規(guī)分析中材料在高溫硫化氫和氫腐蝕條件下的腐蝕速率是通過庫柏-高曼（Couper-Gorman）曲線來預(yù)測(cè)的。進(jìn)查表分析該工況下碳鋼計(jì)算腐蝕速率應(yīng)<0.54mm/a，但實(shí)際腐蝕速率接近1mm/a，說明管道存在超過預(yù)期的腐蝕。目前國(guó)外對(duì)加氫裝置分餾系統(tǒng)的非正常腐蝕也進(jìn)行了調(diào)查，調(diào)查結(jié)果顯示加氫裝置分餾系統(tǒng)高溫部位腐蝕速率可能高于McConomy和CouperGo