常壓塔頂空冷器腐蝕與防護

李鳳安

摘要:通過對常減壓蒸餾裝置常壓塔頂空冷器腐蝕現象的分析,闡述了常減壓蒸餾裝置塔頂腐蝕的機理,根據實際情況,提出了加強“一脫三注”的工藝防腐以及選用耐腐蝕材料的防護具體措施。

Abstract:Through the analysis of the corrosion of the atmospheric tower air cooler, the mechanism of the corrosion of the atmospheric tower air cooler is illustrated. According to the actual situation, the thesis puts forward the corrosion technology of 1 dehydration and 3 water flooding and the specific preventive measures of adopting the corrosion-resistant materials.

關鍵詞:常壓塔頂空冷器;腐蝕;防護措施;一脫三注

Key words: atmospheric tower air cooler; corrosion; preventive measures; 1 dehydration and 3 water flooding

中圖分類號:TH17 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)04-0055-01

0引言

盤錦北方瀝青股份有限公司1Mt/a常減壓蒸餾裝置常壓塔頂低溫部位經常出現腐蝕,特別是常壓塔頂空冷器管束經常出現腐蝕減薄與穿孔,經常運行不到一個周期便發(fā)生泄漏。為了保證裝置長周期安全運行,提高經濟效益,就必須采取切實有效防止空冷器腐蝕的措施。

1空冷器管束失效原因分析

蒸餾裝置加工的原油經深度脫鹽,可以脫去大部分無機鹽(MgCl2、CaCl2),但由于本裝置的原料是由多種原油混合而成,比例不確定,因此性質很不穩(wěn)定,造成電脫鹽合格率不穩(wěn)定,所以本裝置不采用電脫鹽裝置,致使原油中無機鹽水解產生的大量HCl腐蝕介質進入冷凝系統(tǒng)。而腐蝕介質H2S主要來源于原油中的硫化物,加工過程中原油所含硫化物被加熱分解,生成大量H2S,隨著油氣進入了塔頂系統(tǒng)。由于HCl和H2S隨油氣進入三塔冷凝系統(tǒng),即發(fā)生了HCl-H2S-H2O系腐蝕。

常壓塔頂空冷器管束腐蝕介質主要是油氣中含有的H2S和HCl,在環(huán)境溫度較低、有冷凝水存在時,形成H2S-HCl-H2O腐蝕環(huán)境。這種腐蝕起主導作用是HCl的腐蝕。一般氣相部位腐蝕較輕,液相(有水)部位腐蝕較重,氣液相變部位(即露點部位)腐蝕最為嚴重,腐蝕形態(tài)為空冷碳鋼管束全面減薄、均勻減薄。

2防護措施

針對這種低溫腐蝕問題,所采取的防護措施主要從“一脫三注”的工藝防腐以及選用耐腐蝕材料兩方面加以控制。

(1)加強“一脫三注”的工藝,建立在線腐蝕監(jiān)測體系。加強“一脫三注”的工藝操作是減少常壓塔頂空冷器腐蝕的基本方法?！耙幻撊ⅰ惫に嚨幕境霭l(fā)點就是消除HCl的產生,同時抑制其腐蝕作用。

原油電脫鹽是減少CL-來源、降低輕油部位腐蝕的根本性措施。原油電脫鹽實現鹽體積分數在3mL/L以下,可對低溫部位腐蝕進行有效的控制。此外原油電脫鹽還可脫除部分Na+,防止后續(xù)加工裝置的催化劑中毒。而且原油電脫鹽還可有效地脫除水分,保證后續(xù)操作工作正常進行,降低加工能耗。電脫鹽操作應注意以下內容:

①選用合適的電脫鹽設備:電脫鹽設備分為電脫鹽罐和電場設備。在投資許可的情況下,電脫鹽的容積越大越好。容積越大,油、水停留時間越長,分離越充分,油中含水、水中含油越低,脫鹽、脫水越好。電場設備按單位電脫鹽罐處理能力大小分為高速和低速電脫鹽,裝置擴容改造,如因投資或設備布置原因的限制,可選高速電脫鹽。②優(yōu)化操作條件:電脫鹽二級一次注水量一般控制為3%～6%,一次排水回注二級,注水量越大對脫鹽越有利,但也應根據送電情況,不可太大,特別是重質原油,注水太大可能會造成送電困難、排水帶油,同時也會增加能耗?？刂坪线m的電脫鹽溫度,一般控制到100～140℃,重質原油控制較高溫度,輕質原油控制較低溫度。提高溫度能增加油、水密度差,從而提高油、水分離速度。調整混合強度,混合強度的調整可以通過調整靜態(tài)混合器或混合閥壓差來實現。③選用合適的破乳劑、脫鹽劑:電脫鹽系統(tǒng)能否正常操作,能否保證脫后含鹽、含水低,送電正常、電流低,排水清、含油低,其關鍵是選用合適的破乳劑。破乳劑功能是破乳,促進油、水分離。如送電、排水正常,原油脫后鹽含量高,應適當增加混合強度或注水量等,以降低原油脫后含鹽。為了降低原油中的金屬離子含量,可選擇使用脫鹽劑。

注氨是控制PH值的常用方法,可中和塔頂餾出系統(tǒng)的HCl和H2S,調節(jié)塔頂餾出系統(tǒng)冷凝水的PH值以減緩腐蝕,一般注氨的PH值最佳控制值在7以上。

加強注劑的日常管理,要做好注劑性能的監(jiān)測和分析工作,同時要做好注劑的日常管理工作。緩蝕劑可在設備和管線的表面形成一層完整致密的保護膜,阻止介質對設備的腐蝕。要注意的是緩蝕劑在設備表面所形成的吸附保護膜是一種動態(tài)變化膜,一旦操作發(fā)生變動,PH值下降或緩蝕劑維持劑量不足,都可以使保護膜遭到破壞,腐蝕明顯升高。目前緩蝕劑注入管道采取的方式垂直注入,建議增加彎頭,使注劑順介質流動方向注入,并增加注劑噴嘴,使注劑在塔頂揮發(fā)線介質中均勻擴散,充分防護注劑效能。

建立在線腐蝕監(jiān)測體系:在線腐蝕監(jiān)測可使裝置在不停車的情況下對設備進行腐蝕監(jiān)測,并可根據連續(xù)監(jiān)測的數據,及時采用或調整防護措施,預防腐蝕破壞事故的發(fā)生,實現裝置和長周期、安全、穩(wěn)定運行。在腐蝕最為嚴重的常壓塔冷凝系統(tǒng)安裝在線腐蝕速率測定儀與PH值測定儀,隨時掌握設備腐蝕情況,及時調整工藝防腐蝕參數。建議在常壓塔塔頂空冷器的入口與出口管道處安裝多通道電感(電阻)探針和在線PH值測定儀。

(2)選用合適的材質。常壓塔頂空冷器的選材一直是個難題,采用哪一種材質不但要考慮耐腐蝕性能還得兼顧經濟條件。根據選材原則:推薦使用雙相不銹鋼和09Cr2AlMoRE。雙相不銹鋼防腐蝕性能較好,但其價格相對昂貴。稀土合金鋼09Cr2AlMoRE是一種含鉻、鋁、鉬、稀土的特殊鋼材,其耐蝕能力是一般鋼材的5～6倍,價格相對便宜,它的主要特點是利用稀土的特殊作用來改善材料的整體性能,顯示出脫硫、脫氧、細化顆粒、降低材料中有害夾雜物總量的作用。

3小結

(1)Cl-離子不但嚴重腐蝕一次加工裝置的設備、危及安全生產,而且對二次加工裝置的低溫輕油部位也將產生嚴重腐蝕,影響催化劑的性能,為減少Cl-引起的腐蝕,首先要搞好“一脫三注”工藝防腐。(2)針對工況條件選擇合適的材料,提高材料在電脫鹽系統(tǒng)波動時的耐腐蝕能力。(3)建立腐蝕監(jiān)測系統(tǒng),對常減壓裝置塔頂系統(tǒng)進行動態(tài)的實時在線監(jiān)測,及時了解腐蝕部位腐蝕動態(tài),采取必要的工藝和設備防腐措施,確保裝置安全長周期運行。