常減壓蒸餾裝置常壓爐出口泄漏分析與措施

茅柳柳,張 蔚,沈紅杰

(中國(guó)石油化工股份有限公司上海高橋分公司,上海 200137)

常減壓蒸餾裝置常壓爐出口泄漏分析與措施

茅柳柳,張 蔚,沈紅杰

(中國(guó)石油化工股份有限公司上海高橋分公司,上海 200137)

中國(guó)石油化工股份有限公司上海高橋分公司Ⅰ常減壓蒸餾裝置原設(shè)計(jì)加工大慶原油,管道材質(zhì)以碳鋼為主,隨著原油劣質(zhì)化和長(zhǎng)周期運(yùn)行,已不能滿足生產(chǎn)需要。2009年 1月 14日常壓爐出口發(fā)生腐蝕泄漏,立即采取包焊處理,并對(duì)裝置內(nèi)高溫管線及塔頂冷凝段進(jìn)行測(cè)厚,發(fā)現(xiàn)多處腐蝕減薄。根據(jù)減薄程度對(duì)這些部位進(jìn)行包焊或測(cè)厚監(jiān)控。針對(duì)裝置情況,采取多種手段,緩解腐蝕狀況,加強(qiáng)腐蝕監(jiān)控?？刂圃托再|(zhì),特別是多種原油混煉時(shí)混合均勻及酸值控制;做好定點(diǎn)測(cè)厚和檢測(cè),選擇高溫、高壓、高速介質(zhì)沖刷、具有腐蝕介質(zhì)的苛刻部位,使測(cè)厚工作科學(xué)有效;做好化學(xué)分析監(jiān)測(cè),及時(shí)調(diào)節(jié)“一脫三注”;結(jié)合裝置檢修,將危險(xiǎn)部位設(shè)備材質(zhì)升級(jí)。多種手段同時(shí)進(jìn)行,保證裝置安全運(yùn)行。

常減壓蒸餾 常壓爐 泄漏

2009年 1月 14日中國(guó)石油化工股份有限公司上海高橋分公司Ⅰ套常減壓蒸餾裝置 1號(hào)常壓爐1號(hào)出口管線腐蝕減薄泄漏,并發(fā)生火警。事后,對(duì)該裝置 3臺(tái)常壓爐和 1臺(tái)減壓爐相同部位及其爐出口管線進(jìn)行檢測(cè),根據(jù)檢測(cè)結(jié)果,對(duì)壁厚小于4 mm部位進(jìn)行包焊處理,常壓 1號(hào)爐出口包焊 3處,2號(hào)爐出口包焊 2處,3號(hào)爐出口包焊 1處,同時(shí)對(duì)壁厚 4 mm以上存在減薄的部位在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行測(cè)厚監(jiān)測(cè),其中,2號(hào)爐出口監(jiān)測(cè) 1處,3號(hào)爐出口監(jiān)測(cè) 2處,其它爐出口檢測(cè)正常。

1 日常定點(diǎn)測(cè)厚情況

隨著高溫測(cè)厚技術(shù)的逐步發(fā)展和經(jīng)驗(yàn)積累,該裝置于 2006年開展定點(diǎn)測(cè)厚工作,最初該裝置設(shè)計(jì)加工大慶原油,工藝控制原油性質(zhì)中硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于 0.25%,酸值不大于 0.25 mgKOH/g,不屬于加工高硫油定點(diǎn)測(cè)厚監(jiān)測(cè)范圍。隨著裝置加工油品的劣質(zhì)化 (2006年和 2007年加工油品部分超標(biāo)),測(cè)點(diǎn)由最初的 9個(gè)部位發(fā)展到 2008年的 286點(diǎn),每季度測(cè)量一次。在 2008年 11-12月?lián)綗挵⒙凸I(yè)試驗(yàn)時(shí)測(cè)點(diǎn)又增加到 403點(diǎn),測(cè)點(diǎn)范圍基本覆蓋了裝置高低溫管線和設(shè)備本體的關(guān)鍵位置。

通過(guò)定點(diǎn)測(cè)厚,在裝置運(yùn)行中及時(shí)發(fā)現(xiàn)薄弱部位和隱患,并得到處理。先后發(fā)現(xiàn)常壓塔頂空冷器出口 5號(hào)、6號(hào)等多個(gè)低溫部位明顯減薄,及時(shí)更換。2008年 11月中又發(fā)現(xiàn)減六線 (碳鋼)因使用時(shí)間長(zhǎng),近年受高溫硫、酸腐蝕影響,壁厚有多處明顯減薄,特別是進(jìn) E1/11前第 4只彎頭測(cè)點(diǎn) 5從 3月份到 11月份減薄0.4 mm,厚度為 2.7 mm,存在安全隱患。從流程分析,減六線泵 40-1出口大小頭處介質(zhì)環(huán)境更為惡劣,為確保安全切換泵進(jìn)行檢查。發(fā)現(xiàn)泵 40-1出口大小頭上直管段明顯減薄,從更換下來(lái)的管段看,壁厚已不足 2mm,管線為均勻腐蝕,未見明顯凹坑、溝槽,也無(wú)介質(zhì)流沖刷的痕跡,應(yīng)以高溫硫腐蝕為主。

基于減六線發(fā)現(xiàn)多處減薄,減渣線有個(gè)別位置減薄和 3號(hào)蒸餾裝置常壓爐出口管線 2003-2004年的經(jīng)驗(yàn),2008年 12月外請(qǐng)中國(guó)特檢中心專業(yè)人員對(duì)減六線、減渣線和常壓轉(zhuǎn)油線進(jìn)行不拆保溫的渦流儀檢測(cè),發(fā)現(xiàn) 3根管線均有不同程度的減薄,從絕對(duì)壁厚來(lái)看,最危險(xiǎn)的是減六線。綜合以上情況,12月將減六線汽提塔 -泵 -E1/11進(jìn)口全部更新,舊管線壁厚基本在 1.8～3.6 mm。

在渦流儀檢測(cè)時(shí),對(duì)常壓爐出口管線檢測(cè)至泄漏點(diǎn)上方閥門上法蘭處,沒(méi)有在 2009年 1月泄漏點(diǎn)處搭腳手,因此未對(duì)泄漏點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。渦流儀檢測(cè)爐出口管線最薄處在 2號(hào)爐的 W9處,為 4.4 mm,并且檢測(cè)數(shù)據(jù)與平時(shí)定點(diǎn)測(cè)厚數(shù)據(jù)接近,未發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重減薄點(diǎn),因此沒(méi)有對(duì)該管線再進(jìn)一步檢測(cè),未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)最薄弱點(diǎn)。

2009年 1月 14日晚泄漏點(diǎn)為常壓爐出口管線,泄漏點(diǎn)距下部大小頭焊縫約 30～40 mm,泄漏部位在平臺(tái)外側(cè),該處測(cè)厚必須搭腳手架,沒(méi)有列為日常定點(diǎn)測(cè)厚范圍。在泄漏處上方 (爐出口第一個(gè)彎頭上游W5)被列為該點(diǎn)日常定點(diǎn)測(cè)厚范圍。從理論分析和經(jīng)驗(yàn)出發(fā),一般最薄弱處為W5等類似位置。但從 2004年 5月、2006年 6月和2008年 12月三組檢修時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)分析常壓爐出口未見明顯減薄。

2 常壓爐出口泄漏分析

泄漏事故發(fā)生后,2天內(nèi)對(duì)爐區(qū)高溫管線進(jìn)行較全面的測(cè)厚,泄漏部位和泄漏處測(cè)厚數(shù)據(jù)見圖3。

與歷年 (2004年 5月、2006年 6月)檢修測(cè)厚數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn) 2006年與 2004年測(cè)厚數(shù)據(jù)沒(méi)有明顯減薄,2009年 1月與 2006年 6月相比,有五處明顯減薄;2006年 6月至今腐蝕速率明顯增加 (一般碳鋼管線腐蝕速率應(yīng)小于 0.2 mm/a),詳見表 1。

表 1 本周期腐蝕速率Table 1 Corrosion rate of the cycle

在原油和工藝上,2006-2008年裝置加工原油平均硫含量、酸值控制在設(shè)計(jì)指標(biāo)內(nèi),但油種變化多,有大量原油混煉,存在混合不均等情況,并且有短時(shí)加工原油硫、酸值超出設(shè)計(jì)指標(biāo)的情況發(fā)生。2008年加工原油酸值最高為 8月,加工西江、薩里爾、貝萊納克、文昌混合原油 (6∶1∶1∶2)時(shí)為0.27mgKOH/g,另有 6和 9月加工卡賓達(dá)原油時(shí)酸值為 0.26 mgKOH/g,2007年加工尼爾原油時(shí)酸值也超標(biāo)。2008年 11月中到 12月初曾經(jīng)摻煉阿曼原油,硫含量超標(biāo) (見表 2)。在工業(yè)試驗(yàn)開始階段腐蝕速率在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)得較明顯的腐蝕速率上升,詳見表 3。

表 2 摻煉阿曼油時(shí)測(cè)得原油數(shù)據(jù) (2008年)Table 2 Measured data ofBlendingOman Crude Oil

摻煉阿曼油前二天腐蝕速率有較明顯上升,各點(diǎn)腐蝕速率時(shí)間段 2分別為時(shí)間段 1的 3.18倍,6.23倍 ,6.46倍 ,1.57倍和 2.44倍。

在工業(yè)試驗(yàn)前后,對(duì) 1套蒸餾 (11/10和 12/3)各進(jìn)行了一次測(cè)厚,除減六線外,共發(fā)現(xiàn) 33個(gè)減薄點(diǎn),高溫部位的最高階段腐蝕速率為 1.57 mm/a,遠(yuǎn)超碳鋼管線安全使用指標(biāo) (≦ 0.25mm/a)[1]。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)(1套蒸餾未每天在原油入口處采樣分析),2006年檢修開工至今,累計(jì)裝置加工原油超標(biāo)時(shí)間約為 60天。加工油品有 11種,按不同混合配比有三十多種,部分加工情況見表 4。結(jié)合檢修時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù) (表 1)綜合匯總分析,可以看出本生產(chǎn)周期中管線減薄明顯快于上周期,這與加工原油性質(zhì)多變、混煉不均造成原油硫酸值間歇性超標(biāo)直接相關(guān)。

表 3 各探針階段腐蝕速率Table 3 Various Stages Corrosion rate of probe mm/a

表 4 加工原油 Lims部分?jǐn)?shù)據(jù)Table 4 Part of the data processing of l ims crude oil

3 檢測(cè)小結(jié)

常壓爐出口管線泄漏發(fā)生后,先對(duì)爐區(qū)高溫管線進(jìn)行較全面的測(cè)厚,測(cè)點(diǎn) 337個(gè)。隨后對(duì)減渣線全流程、常底、減四線、減五線泵出口部位、減六線汽提塔與減壓塔之間未能更換管線進(jìn)行檢測(cè),測(cè)量部位為以上管線的彎頭、大小頭和三通,測(cè)點(diǎn)約730點(diǎn)。最后對(duì)常頂流程、常二中、常三、常三中和減二中等管線進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)比例為 10%～60%的彎頭、三通、大小頭,測(cè)點(diǎn)約 1000點(diǎn)。對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)看,裝置內(nèi)共 28處高溫部位需進(jìn)行月度監(jiān)控。

目前無(wú)法對(duì)爐內(nèi)爐管 (1號(hào)、2號(hào)爐爐管材質(zhì)選用以 10號(hào)鋼為主,部分回彎頭采用 25號(hào)鋼。3號(hào)爐爐管材質(zhì)選用為 10號(hào)鋼為主,其中對(duì)流室光管及急彎頭采用 Cr5Mo。4號(hào)爐為減壓爐,對(duì)流室光管及輻射室爐管材質(zhì)采用 Cr5Mo,釘頭管材質(zhì)采用20號(hào)鋼。)進(jìn)行檢測(cè),根據(jù)腐蝕理論分析和Ⅲ套蒸餾的經(jīng)驗(yàn),情況不容樂(lè)觀。另外,Ⅰ套蒸餾減壓塔有大量裂紋,經(jīng)評(píng)估后超期服役,原油性質(zhì)劣化對(duì)它的影響程度目前無(wú)法檢測(cè),存在安全隱患。

4 對(duì)策建議

4.1 加強(qiáng)原油進(jìn)裝置控制

裝置使用時(shí)間長(zhǎng),已到設(shè)備管道壽命后期,材質(zhì)等級(jí)低,耐蝕性能差,必須加強(qiáng)工藝控制。由于進(jìn)廠原油品種多雜,造成腐蝕性介質(zhì)變化范圍大?？偭蚝退嶂档陀谠O(shè)計(jì)指標(biāo)并不代表該原油的腐蝕性就肯定低,與腐蝕相關(guān)的是腐蝕性硫和環(huán)烷酸的含量,以及它們相互間的比例。

4.2 做好定點(diǎn)測(cè)厚和檢測(cè)

開展腐蝕速率監(jiān)測(cè)工作以來(lái),已避免了多次事故。目前測(cè)厚采用人工方式,儀器本身精度為 ±0.1 mm,探頭直徑 10 mm,面對(duì)裝置上萬(wàn)米大小不等的管線,測(cè)厚工作不可避免存在誤差、疏漏,特別是高溫測(cè)厚,定點(diǎn)測(cè)厚不能代替全面檢測(cè)與檢查。

今后需加強(qiáng)設(shè)備的安全監(jiān)督管理,特別對(duì)處于高溫、高壓的設(shè)備和高速介質(zhì)沖刷、具有腐蝕介質(zhì)的苛刻部位的管線、彎頭以及使用年限較長(zhǎng)的設(shè)備要完善應(yīng)急預(yù)案,加強(qiáng)巡檢和檢測(cè),及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除設(shè)備隱患。擬投入費(fèi)用開展不拆保溫的檢測(cè)、每年對(duì)裝置進(jìn)行一次較全面的檢測(cè) (腳手保溫需配合到位),檢測(cè)可采用超聲波測(cè)厚,也可引進(jìn)技術(shù)進(jìn)行 CT掃描等。腐蝕監(jiān)測(cè)必須結(jié)合多種方法手段,綜合考慮。

由于加工原油的劣化,檢修中按規(guī)范進(jìn)行檢測(cè)已不能保證裝置長(zhǎng)期安全運(yùn)行,建議主流程管道、事故影響面大的設(shè)備管道檢測(cè)范圍應(yīng)擴(kuò)大,比例應(yīng)提高,必要時(shí)延長(zhǎng)檢修時(shí)間,保證檢測(cè)范圍和質(zhì)量。

4.3 做好化學(xué)分析監(jiān)測(cè)

建議增加脫后原油 (或進(jìn)裝置原油)硫、酸值分析每天一次。

增加脫后原油 (或進(jìn)裝置原油)、常五線、常底、減四、減五、減六、減渣硫、酸值、鐵離子和鎳離子分析,每周一次。

三頂水分析不合格時(shí),應(yīng)調(diào)整操作后加樣分析直至合格。

4.4 結(jié)合裝置檢修,做好材質(zhì)升級(jí)和防腐措施

面對(duì)目前國(guó)際原油市場(chǎng)的變化,對(duì)于基建、改建裝置防腐蝕措施應(yīng)留有余量,應(yīng)提高耐蝕等級(jí)。工藝盡量不要卡邊操作,以免生產(chǎn)波動(dòng)對(duì)設(shè)備造成傷害。

[1] 章建華,凌逸群,張海峰.煉油裝置防腐蝕策略[M].北京:中國(guó)石化出版,2008:77-80.

Analysis of Leakage of Outlet of At mospheric Furnace in At mospheric-vacuum D istillation Un it andM easures

M ao L iuliu,Zhang W ei,Sheng Hongjie
(SINOPE Shanghai Gaoqiao Petrochem ical Com pany,Shanghai200137)

The 1#atmospheric-vacuum distillation unit in S INOPEC Shanghai Gaoqiao Petrochemical Company was originally designed for processingDaqinig Crude.The pipingmaterialwasmainly carbon steel.W ith increasing amount of low-quality crude processed by the unit and necessity of long-term operation,the unit could not be operated to meet the production requirements.In January 14,2009,the corrosion leakage occurred at the outlet of atmospheric furnace and leaking was repaired by packetwelding.The measurement of thicknessof high-temperature pipelines in the unit and overhead condensing section found corrosion thinning at many locations,and packet welding or thickness measurement monitoring were adopted based upon the thinning conditions.Many countermeasures have been taken to reduce unit corrosion and strengthen corrosion monitoring,such as control of crude oil quality especially control of the crude oil mixing and TAN,thickness measurement and monitoring for the high-pressure and hightemperature locations which are subject to high-velocity media impingement and corrosion of corrosive media,good chemical analysis and monitoring to appropriately adjust the desalting and injections of water,corrosion inhibitor and fouling inhibitor,upgrading ofmaterials for the equipment in difficult services in overhaul of the unit.As the result,a reliable safe operation of the unit has been ensured.

atmospheric-vacuum distillation,a tmospheric furnace,leakage

TE986

A

1007-015X(2011)06-0029-04

2011-09- 02;修改稿收到日期:2011-10-19。

茅柳柳,2005年 7月畢業(yè)于南京東南大學(xué)機(jī)械系,現(xiàn)為中石化上海高橋分公司煉油事業(yè)部作業(yè)一區(qū)Ⅰ套蒸餾裝置設(shè)備員。E-mail:maoliuliu@sinogpc.com

(編輯 張向陽(yáng))