S-H2S-RCOOH的腐蚀与防护
2021-05-26 11:33:47
作者：工业小南点 来源：工业小南点
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PART-1 腐蚀部位及形态
环烷酸为原油中一些有机酸的总称，又可称为石油酸，大约占原油中总酸量的95％左右。环烷酸是环烷基直链羧酸，通式为CnH2n-1COOH，其中以五、六环为主的低分子量环烷酸腐蚀性最强。
一般是环戊烷的衍生物，相对分子质量在180~350范围内变化。环状结构为：
环烷酸常集中在柴油和轻质润滑油馏分中，其他馏分含量较少。
腐蚀部位以减压炉出口转油线、减压塔进料段以下部位为重。常压炉出口转油线及常压塔进料段次之。焦化分馏塔集油箱部位又次之。
遭受环烷酸腐蚀的钢材表面光滑无垢，位于介质流速低的部位出现腐蚀孔洞，高流速部位的腐蚀则出现带有锐边的坑蚀或蚀槽。高温环烷酸腐蚀发生于液相，但在气、液相交变部位冲刷区及产生涡流区则腐蚀加剧。减压塔系统若有空气流入，则环烷酸腐蚀加重。
炼制高酸值原油各部位腐蚀速率（参考值）如下：
01. 减压炉出口转油线碳钢：20mm/a；
02. 常压炉出口20号钢“T”形集合管：13mm/a；
03. 减压塔20g+1Cr18Ni9Ti复合板的3mm的复合层，9个月被局部腐蚀掉。
PART-2 腐蚀反应
环烷酸在低温时腐蚀不强烈。一旦沸腾，特别是在高温无水环境中，腐蚀最激烈。
腐蚀反应如下：
2RCOOH+Fe→Fe（RCOO）2 + H2↑
FeS+2RCOOH→Fe（RCOO）2 + H2S↑
由于Fe（RCOO）2是油溶性腐蚀产物，能被油流所带走，因此不易在金属表面形成保护膜，即使形成硫化亚铁保护膜，也会与环烷酸发生反应而完全暴露出新的金属表面，使腐蚀继续进行。酸值大于0.5 mgKOH/g的原油在温度270~280℃和350~400℃时，环烷酸腐蚀最严重。
PART-3 腐蚀影响因素
01. 原油酸值
原油酸值在0.3 mgKOH/g原油时，应当引起注意。当原油中酸值大于等于0.5 mgKOH/g原油时，在一定温度条件下，能发生明显的腐蚀。酸值越高，腐蚀越严重。常、减压蒸馏装置高温环烷酸腐蚀可用原油酸值大小来判断。
02. 温度
环烷酸腐蚀开始于220℃，随着温度的升高而腐蚀加剧。270~280℃时，腐蚀已很大，以后随着温度的上升而减弱。但在350~400℃，腐蚀又急骤增加。在一定酸值下，温度在288℃以上时，每上升55℃，环烷酸对碳钢的腐蚀速率将增加2倍。
03. 流速及涡流
当温度在270~280℃、350~400℃，酸值在0. 4mgKOH4/g以上时，环烷酸的腐蚀与流体的流速有关，流速越高，则环烷酸腐蚀越严重。管线内部突出物，如焊瘤、错边、热电偶套管等处，在局部区域内引起涡流和紊流而加剧腐蚀。
04. 石油酸钠（RCOONa）
石油酸钠是原油含水所溶解的 NaHCO3与石油酸反应的生成物，是一种表面活化剂。它能妨碍钢铁表面上形成漆状膜和FeS膜。石油酸钠含量越高，原油的腐蚀性越强。但石油酸钠在原油中的含量超过其临界胶团浓度值时，再增加石油酸钠浓度，腐蚀不再增大。
05. 原油含硫量
原油含硫量有一临界值，当原油含硫量高于临界值时，主要为硫腐蚀。当原油含硫量低于临界值时，主要为环烷酸腐蚀。原油中石油酸钠（RCOONa）含量越高，临界值越高。温度越高，则临界值越低。
PART-4 防护措施及材料选用
01
环烷酸腐蚀的防护措施主要是选用耐蚀钢材，而碳钢、Cr5Mo、Cr9Mo及0Cr13不耐环烷酸高温腐蚀。
环烷酸腐蚀部位需选用00Cr17Ni12Mo2（316L）钢，且Mo含量大于2.3％。
在无冲蚀的情况下，亦可选用固熔退火的1Cr18Ni9Ti。
02
设备、管道以及炉管弯头内壁焊缝应磨平，焊缝的错边咬肉应减小，以保护内壁光滑，防止产生涡流而加剧腐蚀。
03
适当加大炉出口转油线管径，降低流速。
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