焦化装置硫腐蚀危害及对策培训课件

焦化装置硫腐蚀危害及对策培训课件勇于跨越追求卓越CONTENTS目录01焦化装置硫腐蚀概述02硫腐蚀机理分析03关键设备腐蚀状况分析04硫腐蚀典型事故案例CONTENTS目录05硫腐蚀防护对策06防护措施实施效果07总结与展望01焦化装置硫腐蚀概述延迟焦化工艺简介工艺核心原理延迟焦化是将重质油（如减压渣油）在管式炉中快速加热至约500℃，通过高流速和高热强度控制，使裂解反应不在炉管内进行，而延迟到焦炭塔中完成，生成轻质油、中间馏分油和焦炭。主要工艺流程原料经加热炉加热后进入焦炭塔进行焦化反应，生成的油气进入分馏塔分离，得到汽油、柴油、蜡油等馏分，塔底重油循环回炼，焦炭塔内焦炭定期清焦。关键设备包括加热炉、焦炭塔、分馏塔及相关泵机。工艺特点与应用该工艺可处理高含硫、高金属等劣质渣油，是炼化企业转化重质油、提高轻质油收率的重要手段。具有原料适应性强、流程相对简单的特点，但高温操作环境易导致设备硫腐蚀问题。

原料含硫现状及趋势进口高硫原油比例持续攀升随着进口含硫、高含硫原油比例逐年增加，部分炼厂炼制高（含）硫原油比例已超过80%，年处理量超过1×104t，焦化装置面临的腐蚀环境不断恶化。

原料含硫量接近或达到设计上限以洛阳石化为例，延迟焦化装置混合渣油硫质量分数设计值为2.78%，2012年4月化验渣油硫质量分数最高达2.748%，已非常接近设计值；茂名石化焦化原料平均含硫曾达3.96%，最高4.55%，超过设计值。

原料劣质化加剧腐蚀风险加工原料中除硫化物外，还含有氮化物、氯化物和有机酸等腐蚀性物质，随着塔河渣油等劣质原料掺炼比例增加，腐蚀性物质含量和种类进一步增多，导致装置腐蚀问题愈发严峻。

硫腐蚀对装置的影响01设备故障与事故风险增加高含硫原料导致设备管线腐蚀加剧，易发生泄漏。如1998年茂名石化焦化装置泵-4出口管线断裂，380℃渣油泄漏引发火灾，造成1人死亡、2人受伤及装置停产6天；2000年炉-2分支阀前管线爆裂，致1人死亡，直接经济损失严重。

02设备寿命缩短与维护成本上升高温硫腐蚀使加热炉炉管、转油线等关键部位腐蚀速率加快，如汽油线腐蚀速率达1.6mm/a，转油线1.33mm/a，原料进料线1.55mm/a。频繁的腐蚀泄漏导致设备更换周期缩短，维护检修频次增加，显著提高生产成本。

03装置长周期稳定运行受阻腐蚀导致顶循泵抽空、换热器泄漏、分馏塔塔盘浮阀脱落等问题频发，影响工艺参数稳定。如洛阳石化顶循泵叶轮因腐蚀短时间需更换，分馏塔3-7层塔盘浮阀脱落严重，制约装置满负荷、长周期安全运行。02硫腐蚀机理分析

高温硫腐蚀机理

高温硫腐蚀的温度区间高温硫腐蚀主要发生在240℃以上，350-450℃时腐蚀速率达到最高，之后随温度升高逐步减弱。例如焦炭塔环阀后温度350-420℃，处于高温硫腐蚀的严重区域。

活性硫的腐蚀作用在高温条件下，原料中的非活性硫化物分解生成硫化氢、硫单质和硫醇等活性硫，其中硫化氢腐蚀性最强，与金属直接反应导致均匀腐蚀。

腐蚀产物膜的影响金属表面生成的硫化亚铁保护膜在介质高流速下易脱落，尤其在弯头、大小头、三通等湍流、涡流部位，导致腐蚀加剧。如加热炉炉管表面氧化爆皮即因保护膜破坏所致。

Fe-Cr合金的防腐机制Fe-Cr合金表面形成三层硫化物膜（Fe-S、FeCr₂S₄、铁铬硫化物），其中高Cr含量生成的尖晶石硫化物FeCr₂S₄致密性强，可有效抑制腐蚀继续进行，故高温部位常采用Cr5Mo钢和含铬13%以上的不锈钢。腐蚀发生温度范围低温硫腐蚀机理低温硫腐蚀主要发生在温度低于240℃的工艺环境中，常见于分馏塔顶、空冷器、含硫污水系统等低温部位。主要腐蚀介质与反应低温条件下，硫化氢（H₂S）、硫醇等活性硫化物与水结合，形成湿硫化氢环境，与金属反应生成硫化亚铁（FeS）保护膜。但硫化氢进一步分解产生的氢原子易渗透至金属内部，引发氢损伤。典型腐蚀形态主要表现为氢鼓泡、氢致开裂（HIC）和应力导向氢致开裂（SOHIC），腐蚀产物膜易因介质冲刷脱落，导致局部腐蚀加剧，如顶循泵叶轮、分馏塔塔顶管线的腐蚀穿孔。关键影响因素腐蚀速率受硫化氢浓度、水含量、pH值、介质流速及金属材质影响。高硫化氢浓度、游离水存在及湍流冲刷会加速腐蚀，碳钢在湿硫化氢环境中腐蚀敏感性较高。露点腐蚀机理露点腐蚀的形成条件当烟气温度低于硫酸露点温度时，烟气中的SO₃与水蒸汽结合生成硫酸液滴，附着在金属表面引发腐蚀，常见于空气预热器等低温部位。温度对露点腐蚀的影响露点温度随烟气中SO₃浓度升高而上升，当壁面温度低于露点温度时，硫酸凝结导致腐蚀加剧，如加热炉对流室注水管在低温下易发生露点腐蚀。腐蚀产物与危害表现硫酸液滴与金属反应生成可溶性盐类，破坏表面保护膜，导致设备壁厚减薄、穿孔泄漏，如空气预热器热管翅片因露点腐蚀出现点蚀和破损。温度的影响影响硫腐蚀的主要因素

高温硫腐蚀从240℃开始，随温度升高腐蚀加剧，在350～450℃达到最高。如焦炭塔环阀后温度350～420℃，处于高温硫腐蚀严重区域。硫化氢浓度的影响

硫化氢是活性硫化物中腐蚀性最强的成分，其浓度越高，腐蚀越严重。加工高含硫原油导致原料中硫化氢等活性硫含量剧增，加重腐蚀。介质流速与流动状态的影响

介质流速越大，越易破坏金属表面硫化亚铁保护膜；弯头、大小头、设备进出口等易产生湍流、涡流的部位，腐蚀速率更高。如顶循泵叶轮因高速流体冲刷导致腐蚀变形。材质的影响

碳钢在高温含硫环境下腐蚀率较大，而Cr5Mo钢、铬质量分数13%以上的不锈钢等因能形成致密硫化物保护膜，抗腐蚀性能更优。早期焦化装置碳钢与Cr5Mo混用导致腐蚀事故。03关键设备腐蚀状况分析

加热炉炉管腐蚀腐蚀现象与特征运行3年后，加热炉辐射室炉管表面出现砖红色垢物及氧化爆皮现象，无明显鼓胀变形和高温蠕变，敲击声清脆。部分炉管直管测厚值为10.88～11.83mm，弯头测厚值为11.10～13.04mm。

主要腐蚀类型主要为高温硫腐蚀，由原料中硫化物在高温下分解生成的活性硫（如硫化氢、硫醇等）与炉管金属直接反应引起，表现为均匀腐蚀。同时存在管外高温氧化腐蚀，受炉膛温度、燃料气硫含量及氧含量影响。

关键影响因素温度是重要因素，炉管表面温度越高，腐蚀速率越大，超过650℃时腐蚀加剧；介质流速快及炉管内物流形态改变（如弯头、大小头处）易产生湍流，冲刷腐蚀产物保护膜，导致腐蚀加剧；原料含硫量高则活性硫浓度增加，腐蚀性增强。

典型防护措施优化操作，严格控制炉管表面温度不超过650℃，通过新增炉管表面热电偶和氧含量检测仪表加强监控；采用耐腐蚀材质，如Cr5Mo、1Cr9Mo等合金钢替代碳钢；对炉管表面进行渗铝处理，形成致密Al₂O₃保护膜，减缓高温氧化和硫腐蚀。焦炭塔及相关部件腐蚀焦炭塔环阀后热偶腐蚀焦炭塔环阀后温度为350～420℃，处于高温硫腐蚀敏感区间（240℃以上腐蚀加剧，350～450℃达到最高）。环阀后油气线速高，易产生喘流、涡流及紊流，冲刷热偶套管，在高温和冲刷共同作用下，造成热偶TI1158发生高温S-H₂S-RSH型腐蚀。焦炭塔小给水管线腐蚀水管线腐蚀主要出现在焦炭塔小给水管线，曾检测到三个砂眼并大量漏水，最小厚度仅为5.4mm，属于低温H₂S-HCN-HCl-H₂O型腐蚀。执行焦炭塔标准化操作减缓腐蚀针对装置苛刻度增加导致的腐蚀加剧，车间严格执行焦炭塔标准化操作，规范大小吹汽操作，规定预热时环阀开度不能关至55%，并加强焦炭塔三层巡检，以减少操作波动对设备的腐蚀影响。

分馏塔塔盘腐蚀分馏塔塔盘腐蚀状况2011年大检修期间检查发现，分馏塔塔顶器壁腐蚀轻微；1至2层塔盘浮阀少许脱落；3层塔盘浮阀约三分之一脱落；3至7层塔盘浮阀脱落严重，4至7层塔盘和浮阀腐蚀严重。

分馏塔塔盘腐蚀原因初步判定为顶回流管内注水，使该段温度形成露点，造成湿H₂S腐蚀环境引起。此外，高盐含量原料及重污油回炼导致分馏塔顶集聚盐类，增加水洗次数，盐颗粒对塔盘产生磨损，加剧腐蚀。

分馏塔塔盘腐蚀危害塔盘浮阀脱落和腐蚀严重影响分馏效果，导致产品质量波动；塔盘腐蚀减薄可能引发泄漏，影响装置长周期安全运行，增加维护成本和非计划停工风险。

机泵叶轮腐蚀01顶循泵叶轮腐蚀现象洛阳石化焦化装置顶循泵P1104运行中多次出现抽空和泄漏，2011年8月检查发现，泵入口滤网腐蚀仅剩两端支架，叶轮流道内有腐蚀变形的浮阀，节流衬套及泵端盖均有腐蚀磨损。

02腐蚀原因分析顶循系统介质中含有H2S、硫醇等活性硫化物，在低温条件下形成湿H2S腐蚀环境；同时，顶循结盐导致盐颗粒随介质流动，对叶轮产生冲刷磨损，加速腐蚀进程。

03防护对策每月定期切换顶循机泵，根据流量波动情况开展在线水洗；定期化验含硫污水中氯离子和铁离子含量，监测腐蚀状况；优化分馏塔操作，控制回流量指标，减少结盐和腐蚀。工艺管线腐蚀主要腐蚀类型工艺管线腐蚀主要为低温H₂S-HCN-HCl-H₂O型腐蚀，受多种腐蚀性介质共同作用。重点腐蚀部位集中在重油管线（如焦化原料管线、分馏塔顶空冷出口管线等）、冷油管线及水线，其中重油管线的弯头、大小头等湍流部位腐蚀尤为严重。典型腐蚀案例洛阳石化P1106A预热线弯头处曾出现腐蚀泄漏；吸收稳定系统解吸塔进料流量计FT1128引压线因腐蚀泄漏导致汽油夹带硫化氢泄漏；焦炭塔小给水管线出现多个砂眼并大量漏水，最小厚度仅5.4mm。01冷换设备腐蚀典型腐蚀设备类型焦化装置冷换设备腐蚀主要发生在轻蜡油冷却器、气压机二段出口冷却器、柴油冷却器、稳定汽油冷却器及接触冷却塔水箱等关键部位。02腐蚀形态与危害冷换设备腐蚀多表现为管束泄漏，如接触冷却塔水箱管束因腐蚀出现砂眼漏水，最小厚度仅5.4mm，严重影响换热效率及装置平稳运行。03腐蚀原因分析低温H₂S-HCN-HCl-H₂O型腐蚀是主要类型，原料中硫化物在低温条件下形成腐蚀性介质，结合介质流速、换热温差等因素加剧管束腐蚀。04防护对策应用通过材质升级（如采用耐腐蚀不锈钢）、严格控制原料盐含量及含水量、定期监测含硫污水中氯离子和铁离子浓度等措施，可有效减少冷换设备腐蚀泄漏。04硫腐蚀典型事故案例

高温管线爆裂事故典型事故案例回顾1998年6月22日，茂名石化焦化装置泵-4出口后法兰焊缝断裂，380℃分馏塔底渣油喷出自燃，造成1人死亡、2人受伤，装置停产6天，直接经济损失39.34×10⁴元。原因为碳钢10、20材质不耐高温含硫油腐蚀，管线最薄处仅剩0.6mm。

事故直接原因分析原料含硫量超过设计值（实际达4.55%，设计≤3.5%），高温硫腐蚀导致管线减薄；材质混用（设计Cr5Mo钢，实际碳钢10、20与Cr5Mo混用），焊接工艺不当（碳钢与Cr5Mo连接处用奥302焊条）；介质高速冲刷使硫化亚铁保护膜脱落，加速腐蚀。

事故后果与教训高温渣油泄漏引发火灾爆炸，造成人员伤亡和生产中断。暴露设备选材、施工管理及腐蚀监测缺陷，凸显高温硫腐蚀对装置长周期运行的严重威胁，需强化材质升级与过程管控。换热器泄漏事故典型泄漏设备类型焦化装置换热器泄漏主要集中在轻蜡油冷却器、气压机二段出口冷却器、柴油冷却器、稳定汽油冷却器及接触冷却塔水箱等关键换热设备。泄漏原因分析腐蚀机理以低温H₂S-HCN-HCl-H₂O型腐蚀为主，酸性介质在换热管表面形成电化学腐蚀，同时伴随冲刷腐蚀，导致管束壁厚减薄直至穿孔泄漏。危害案例与后果某装置接触冷却塔水箱管束因腐蚀出现3处砂眼，最小厚度仅5.4mm，造成大量冷却水泄漏，影响分馏系统温度控制，增加装置能耗及环保风险。防护改进措施通过水箱管束材料升级（如选用耐蚀合金）、优化换热介质流速、定期监测腐蚀速率（如电感探针在线监测）等措施，可显著减少泄漏事故发生率。

机泵故障事故顶循泵腐蚀典型案例2011年8月，洛阳石化焦化装置顶循泵出现机械密封泄漏及严重抽空问题，拆解后发现泵入口滤网腐蚀仅剩两端支架，叶轮流道内有腐蚀变形浮阀，节流衬套及泵端盖均存在腐蚀磨损。

腐蚀机理分析顶循系统因注水形成露点腐蚀环境，导致湿H₂S-HCN-HCl-H₂O型腐蚀，同时介质中盐颗粒对叶轮及流道产生冲刷磨损，加速设备失效。

预防控制措施每月定期切换顶循机泵并开展在线水洗，监测含硫污水中氯离子和铁离子含量；优化分馏塔操作，控制回流量指标，减缓结盐与腐蚀；关键部位采用耐腐蚀材质升级，如不锈钢叶轮及衬套。05硫腐蚀防护对策优化工艺操作

加热炉操作优化严格控制加热炉炉管表面温度不超过650℃，新增加28个炉管表面热电偶和4个氧含量检测仪表，通过竞赛等方式规范操作，减缓结焦倾向。

焦炭塔标准化操作规范大小吹汽操作，预热时环阀开度不小于55%，加强三层巡检，以应对装置苛刻度增加带来的腐蚀加剧问题。

分馏塔操作优化开展小指标竞赛，规范各段回流量，控制分馏塔底循环油上、下回流之和不大于170t/h，减缓塔底结焦和腐蚀；设置缓蚀剂注入管线以备需。

顶循系统管理每月1号和21号定期切换顶循机泵，根据流量波动开展在线水洗，定期化验含硫污水中氯离子和铁离子，判断腐蚀情况。

材料升级与选型01高温硫腐蚀区域材料选择研究表明，在Fe-Cr合金表面生成的硫化物膜为三层结构：Fe-S、FeCr₂S₄和铁铬硫化物。由于基体中高Cr的作用，生成尖晶石硫化物FeCr₂S₄，形成致密的保护膜，可抑制腐蚀继续进行。因此，在高温部位，尤其在高温含固体颗粒介质的部位采用Cr5Mo钢和铬质量分数13%以上的不锈钢是有效的防腐蚀措施。

02典型高温部位材质升级案例茂名石化焦化装置在2001年进行材质升级，重点对高温部位如焦炭塔挥发线、高温部位管线、加热炉辐射管等采用了Cr5Mo等耐蚀材质。洛阳石化焦化装置在2011年大检修期间，对E1207管线进行割除，采用了不锈钢的引压线，同时对E1119换热器更换了新的芯子，以提高耐蚀性。

03低温硫腐蚀及露点腐蚀区域材料选用对于低温硫腐蚀及露点腐蚀区域，如空气预热器热管等，09CrCuSb钢能在排烟温度降至露点或低于130℃时显著降低腐蚀速率，低温段采用搪瓷管束也能有效避免烟气低温露点腐蚀。此外，据实践得出1Cr5Mo、1Cr9Mo、316L具有一定耐环烷酸腐蚀，316L是最耐环烷酸腐蚀的，当温度大于400℃时也可采用1Cr9Mo。

04依据设计导则科学选材依据《加工高硫原油重点装置主要设备设计选材导则》(SH／T3096--1999)的要求，延迟焦化装置重点部分管线应按相关材质选取标准进行科学选型，以应对不同腐蚀环境。

腐蚀监测技术应用定期超声波测厚每半年对装置30条关键管线进行超声波定点测厚，建立腐蚀档案，通过历年数据对比计算腐蚀率，掌握管线减薄趋势。

在线腐蚀探针监测采用电感腐蚀探针在线监测系统，实时跟踪重要管线腐蚀情况，及时捕捉腐蚀速率变化，为防腐措施调整提供数据支持。

加热炉炉管监测强化新增28个加热炉炉管表面热电偶和4个氧含量检测仪表，严格控制炉管表面温度不超过650℃，监测入口压力及注气量，减缓结焦与腐蚀。

水质分析辅助判断定期对含硫污水中氯离子、铁离子含量进行化验分析，通过水质指标变化判断顶循、放空系统的腐蚀状况，指导防腐工作开展。

化学药剂防护缓蚀剂应用针对分馏塔顶低温H₂S-HCN-HCl-H₂O腐蚀环境，可设置缓蚀剂注入管线，通过在金属表面形成保护膜，抑制腐蚀反应。需根据含硫污水中氯离子、铁离子化验结果，判断腐蚀情况并优化注入方案。

中和剂投加在酸性水系统或塔顶冷凝系统投加中和剂（如氨），调节介质pH值至中性范围，降低酸性物质对设备的腐蚀速率，减少氢鼓泡、氢致开裂等风险。

脱硫剂使用通过使用高效脱硫剂降低原料及燃料气中的硫含量，从源头减少H₂S等活性硫化物的生成，从而减轻高温硫腐蚀和低温硫腐蚀的程度，保护加热炉等关键设备。设备标准化操作

焦炭塔标准化操作执行严格规范大小吹汽操作，预热时环阀开度不小于55%，加强焦炭塔三层巡检，以应对装置苛刻度增加导致的腐蚀加剧问题。加热炉操作参数控制严格控制加热炉炉管表面温度不超过650℃，加强入口压力与注气量监测，通过加热炉竞赛及红旗班组评选优化操作，减缓结焦与腐蚀倾向。顶循系统定期维护每月1号和21号定期切换顶循机泵，根据流量波动开展在线水洗，通过含硫污水中氯离子、铁离子化验分析评估腐蚀状况。分馏塔操作指标优化规范分馏塔各段回流量，控制底循环油上回流FIC1137、下回流FIC1138和FIC1139之和不大于170t/h，减缓塔底结焦与腐蚀。06防护措施实施效果

加热炉防护效果炉管氧化爆皮现象消除通过表面渗透铝技术处理加热炉辐射炉管，生成致密尖晶结构的Al₂O₃-FeO保护膜，有效解决了炉管氧化爆皮问题，延长了炉管使用寿命。

表面温度控制达标新增28个加热炉炉管表面热电偶，严格控制炉管表面温度不超过650℃，结合氧含量检测与注气量优化，显著降低了结焦倾向和高温腐蚀速率。

腐蚀监测数据改善实施超声波定期定点测厚及电感腐蚀探针在线监测，建立30条管线腐蚀台账，加热炉至焦炭塔转油线等高温管线腐蚀速率较防护前明显下降，未再出现因腐蚀导致的