Топливо технологических печей. Нефтехимические процессы осуществляются обычно при повышенных температурах с подогревом сырья в трубчатых печах, для которых применяется жидкое и газообразное топливо в основном нефтяного происхождения. Могут использоваться также сланцевое масло и каменноугольная смола. Расход топлива на подогрев нефти и нефтяного сырья составляет не менее 55% от общего его расхода на заводах.

Основными характеристиками, определяющими выбор вида топлива, являются: теплота сгорания, жаропроизводительность, содержание балласта (золы, влаги) и вредных примесей (соединения серы, ванадия), оказывающих большое влияние на коррозионное состояние и работоспособность оборудования.

Таблица 7.1. Нефтяное топливо. Мазут (ГОСТ 10585—75)

Из жидких топлив для промышленных печей выпускаются топочные нефтяные мазуты марок 40 и 40В — среднее, 100 и 100В—тяжелое топливо (табл. 7.1) [1].

Топочные мазуты, получаемые смешением тяжелых нефтяных остатков с маловязкими компонентами, имеют повышенную вязкость и плотность, высокое содержание асфальтосмолистых  веществ и коррозионно-агрессивных серы и ванадия, При переработке нефти в нефтяные остатки и мазут переходит большая часть нефтяной смолы и серы, содержащейся в сырье.

Вязкость и плотность определяют полноту отслаивания воды и осаждения механических примесей при хранении, а также эффективность работы форсунок. При плохом отслаивании увеличивается содержание воды в мазуте, при этом возрастают температура точки росы и коррозионная агрессивность продуктов сгорания.

Увеличение плотности и вязкости мазутов и крекинг-остатков приводит к повышенному содержанию золы.

Зольность мазутов изменяется в пределах 0,04 до 0,14% и зависит от качества исходного сырья, а также от способов его переработки. Зола загрязняет продукты сгорания топлива, вызывает образование трудноудаляемых отложений, содержащих кислые соли, которые приводят к коррозии металла.

Отложения, образующиеся на поверхности нагрева при температуре ниже точки росы, вследствие своей гигроскопичности адсорбируют воду, SО3, гидролизуются и образуют серную кислоту непосредственно на поверхности металла, что резко интенсифицирует процесс коррозии. Наличие в золе значительных количеств ванадия вызывает высокотемпературную ванадиевую коррозию металла.

Сера и ее соединения входят и состав горючей массы жидкого топлива. При сжигании вся сера оказывается в газообразных продуктах сгорания. Серный ангидрид (SO₃) при взаимодействии с водой образует серную кислоту (H₂SO₄) . Ввиду увеличения в топливном балансе РФ доли сернистых нефтей содержание серы в мазутах возрастает.

По содержанию серы топочные мазуты (ГОСТ 10585—75) подразделяются на малосернистые (<0,5 %), сернистые (<2%) и высокосернистые (<3,5%). При применении сернистых и высокосернистых мазутов в качестве топлив кроме специфических свойств, определяющих образование отложений золы и коррозию металла оборудования, необходимо учиты- вать и загрязнение продуктами сгорания (SO₂) атмосферного воздуха.

Полнота сгорания топлива определяется коэффициентом избытка воздуха α. Необходимо стремиться к его понижению, так как при больших значениях температура точки росы в продуктах сгорания достигает значительных величин, что обусловливает конденсацию кислоты па низкотемпературных поверхностях нагрева и коррозию металла.

Газообразное топливо различается по химическому составу и физико-химическим характеристикам. В качестве топлива используются естественные природные и нефтяные (попутные), а также промышленные или искусственные газы, получаемые в процессах переработки нефти. При этом природные газы делятся на сухие, или бедные, содержащие от 75 до 98 % СН₄, и жирные, или богатые, содержащие 35—50 % СН₄, Количество серосодержащих соединений в сухих газах колеблется от 0 до 1 %.

Искусственные газы образуются в результате различных деструктивных технологических процессов. Состав их изменяется в зависимости от способов переработки углеводородного сырья. Нефтезаводские газы, полученные из серосодержащего сырья, характеризуется значительным содержанием соединений серы, в том числе H2S, который вызывает интенсивную коррозию. Кроме того, многие из этих газов служат ценным сырьем для химической промышленности.

В качестве топлива наиболее целесообразно использовать природный (сухой) газ, особенно там, где он имеется в избытке и подача его не лимитируется. Для выяснения вида топлива, фактического содержания серы в нем, условий эксплуатации и коррозионного состояния низкотемпературных поверхностей нагрева на 22 предприятиях отрасли проводилось обследование более 50 установок. Коррозионным разрушениям подвержены главным образом трубные пучки воздухоподогревателей со стороны входа холодного воздуха, где отсутствует предварительный подогрев или он недостаточен для поддержания температуры стенки выше точки росы дымовых газов, а также при больших значениях коэффициента избытка воздуха (1,8—2,3). Большинство печей технологических установок потребляют комбинированное топливо: мазут — газ.

Наиболее значительная коррозия и выход из строя трубных пучков наблюдаются на тех установках, где в качестве топлива полностью или частично применяют сернистый мазут. Примерно 20 % установок используют мазут с содержанием серы до 1 %, около 28 % — мазут с 1—2% содержанием серы и 40 % работают на мазуте с содержанием серы 2—3,5 %. Содержание серы в топливе — одна из главных причин коррозионных разрушений. Для установления характера процесса коррозии производился отбор продуктов коррозии на трубных пучках воздухоподогревателей (топливо: мазут — газ, содержание серы в мазуте до 2,5 %). Наличие в отложениях сульфата железа свидетельствует о сернокислотном характере коррозии.

Ниже приведен состав (%) продуктов коррозии трубных пучков воздухоподогревателей:

На установках, где топливом служит газ, коррозия трубных пучков незначительна, и они успешно эксплуатируются.

С целью сокращения потребления нефтеперерабатывающими заводами мазута и уменьшения загрязнений воздушного бассейна ряд предприятий переводят на использование малосернистого природного газа, что в значительной степени снизит и коррозию низкотемпературных поверхностей нагрева,

Таким образом, результаты обобщения опыта эксплуатации свидетельствуют о том, что основными причинами коррозии воздухоподогревателей являются повышенное содержание серы в топливе; высокие значения коэффициента избытка воздуха; низкие температуры стенки трубных пучков.