常減壓蒸餾裝置設備材質升級防腐蝕效果評價

楊波波

(中國石油化工股份有限公司燕山分公司,北京 102503)

常減壓蒸餾裝置設備材質升級防腐蝕效果評價

楊波波

(中國石油化工股份有限公司燕山分公司,北京 102503)

常減壓Ⅱ套蒸餾裝置 (Ⅱ套蒸餾裝置)原設計加工大慶原油,設備管道均采取碳鋼材質,未從設備材質方面考慮防腐蝕問題,2004年以來管輸大慶原油中混入俄羅斯原油、冀東原油,混輸大慶原油中硫的質量分數從 0.1%升高到 0.27%,酸值也從原來的 0.04 mgKOH/g升高到 0.62 mgKOH/g,裝置設備腐蝕加劇,設備管道的現(xiàn)有材質已不能滿足安全生產的需要。為提高裝置設備抗腐蝕能力,Ⅱ套蒸餾裝置對 240℃以上設備、管道進行材質升級改造,升級后的材質按加工原油硫質量分數為 0.5%,酸值為0.7 mgKOH/g設計,材質升級的范圍包括加熱爐、塔器、冷換設備和管道等。該文通過對材質升級前后原料性質、腐蝕在線系統(tǒng)數據的對比分析,得出在原料性質基本不變的情況下,設備材質升級部分的管道腐蝕速率大幅下降,管道防腐蝕效果明顯。檢驗了材質升級理論的抗腐蝕效果是可行的。

含硫原油 材質升級 防腐蝕

Ⅱ套蒸餾裝置是中國石油化工股份有限公司燕化分公司煉油系統(tǒng) 4套常減壓蒸餾裝置之一,加工能力為 3 Mt/a,裝置于 1969年 9月建成投產,是燃料 -潤滑油 -化工型的常減壓蒸餾裝置。

2004年前Ⅱ套蒸餾裝置加工的原油一直為純大慶原油,2004年 4月管輸大慶油中混入 10%的俄羅斯原油,2005年 1月管輸大慶油中又混入一定比例的冀東原油,此后冀東原油的混入比例由13%升高到 50%。混輸大慶原油中硫的質量分數從 0.1%升高到 0.2%,酸值也從原來的 0.04 mgKOH/g升高到 0.5 mgKOH/g。其中,最高硫質量分數達到 0.263 8%,最高酸值達到 0.62 mgKOH/g,裝置的設備腐蝕加劇,特別是高溫硫加環(huán)烷酸腐蝕已經對裝置的安全生產構成威脅,裝置設備管道的現(xiàn)有材質已不能滿足安全生產的需要。

1 裝置腐蝕狀況及防腐蝕措施

1.1 裝置主要腐蝕部位

Ⅱ套蒸餾裝置的腐蝕問題主要存在于下列部位:(1)三頂 (初餾塔、常壓塔和減壓塔頂)冷凝冷卻系統(tǒng)的 HCl+H2S+H2O腐蝕。主要腐蝕部位為塔頂換熱器、空冷器、水冷器及其管道;(2)高溫部位 (溫度大于 220℃)的硫腐蝕和環(huán)烷酸腐蝕。主要包括加熱爐爐管、高溫換熱器、常壓轉油線、減壓轉油線、常壓塔塔下部抽出線及塔盤、常壓爐輻射室爐管、減壓爐輻射室爐管[1]。

1.2 防腐蝕措施

Ⅱ套蒸餾裝置低溫部位的防腐蝕主要采取工藝防腐蝕措施,主要為“一脫三注”(電脫鹽、塔頂注緩蝕劑、注氨和注水);高溫部位加注高溫緩蝕劑。

裝置的設備防腐蝕主要采取定點測厚監(jiān)測和在線腐蝕監(jiān)測。裝置定點測厚點按檢測頻次分為每月一次、每季度一次等不同頻次檢測點,裝置每月按照定點測厚計劃對測厚點進行一次測厚,并將測厚數據與歷史數據進行對比分析,計算腐蝕速率,加強對易腐蝕部位的監(jiān)控;裝置共有在線腐蝕監(jiān)測點 20個,利用在線監(jiān)測系統(tǒng),加強對各監(jiān)測部位管道腐蝕情況監(jiān)測,并對腐蝕變化情況進行跟蹤和分析,及時為工藝防腐蝕的調整提供參考。

2 材質升級情況介紹

針對近年加工原油性質的變化,蒸餾裝置于2009年 10月對操作溫度超過 240℃的中高溫設備、管道進行了材質升級,升級后的材質按加工原油硫質量分數 0.5%,酸值為 0.7 mgK OH/g設計,材質升級的范圍包括加熱爐、塔器、冷換設備和管道等。

2.1 加熱爐

常壓爐為立式立管方箱爐,其中大部分對流段管材由碳鋼升級為 P5,但每路倒數 2根采用TP 321;大部分輻射段管材升級為 TP321,但每路輻射管倒數 2根采用 TP316L;對流轉輻射轉油線的管材升級為 TP321。

減壓爐為對流輻射型圓筒爐,對流段爐管油品部分的管材升級為 TP321,蒸汽部分高溫段 (最后一排)管材升級為 P 5;輻射段爐管全部采用 TP316L;對流室轉輻射室轉油線的管材升級為 TP321。

2.2 塔

依據低溫露點腐蝕和高溫環(huán)烷酸腐蝕兩種不同腐蝕情況,確定塔類設備材質升級方案 (見表 1)。

表 1 塔類設備材質升級方案Table 1 Upgrading Scheme ofmateriel about tower equipment

2.3 冷換設備

根據裝置硫和酸的模擬分布,冷換設備材質升級原則確定為:

換熱器 128/1-8進行整體更換,封頭和殼體選用復合板 (Q345R+00Cr17Ni14Mo2),管束選用00Cr17Ni14Mo2。其它操作溫度 240℃以上 13臺換熱設備管束升級為 10號滲鋁 GB/T8163,其他零件采用碳鋼噴鋁防腐蝕,管箱和殼體未換。5臺冷換設備管束升級為 09Cr2A lMoRe。

2.4 工藝管道

低溫部位以工藝防腐蝕為主,不考慮管道材質升級。操作溫度為 260℃以上重點部位高溫管道材質全部升級。操作溫度為 240℃上下,重點部位部分管道材質升級。管徑大于 DN500直管段選擇復合板管材,管件選用合金鋼材質。

3 抗腐蝕效果評價

3.1 理論防腐蝕效果評價

Ⅱ套蒸餾裝置近年來以加工大慶原油為主,摻煉20%～50%冀東原油,從 2007年至 2009年原油加工情況看,原油硫的質量分數均值為 0.11%,酸值平均值已達到 0.4 mgK OH/g,加工原油最高硫的質量分數達到 0.263 8%,最高酸值達到 0.62 mgK OH/g。

根據裝置最近一次對不同部位硫、酸含量的標定數據 (見表 2),顯示硫主要集中在常壓系統(tǒng)常四線、常底渣油以及減壓系統(tǒng)減二線以后高溫部位。

表 2 不同部位硫和酸含量的標定數據Table 2 Sulfur and acid balance data

蒸餾裝置材質升級完成后,這些部位材質升級為 316L,根據 SH/T3129-2008《加工高酸原油重點裝置主要設備和管道設計選材導則》附錄 B經修正的McConomy曲線,選取硫含量最高的減渣線,查得該管道在現(xiàn)有條件下的理論腐蝕速率為0.007 mm/a左右,原碳鋼材質的理論腐蝕速率為0.7mm/a,防腐蝕效果明顯[2]。

3.2 實際抗蝕效果

3.2.1 原料性質變化情況

對裝置 2010與 2009年加工原油的硫含量、酸值數據進行了統(tǒng)計分析,具體數據見表 3。由表 3可以看出 2010年加工原料硫含量略高于 2009年,而酸值基本持平。

表 3 2009和 2010年原料性質分析Table 3 2009&2010 raw material properties analysis

3.2.2 腐蝕監(jiān)測情況

裝置目前腐蝕監(jiān)測手段主要采取定點測厚監(jiān)測和在線腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測。

裝置定點測厚檢測頻次為每季度一次,材質升級后僅進行了兩次測厚,鑒于定點測厚設備精度低、偏差較大的原因,采用在線監(jiān)測系統(tǒng)數據,對材質升級的效果加以分析。

通過對 2009年 (材質升級前 )與 2010年 (材質升級后)的腐蝕速率對比 (表 4),可以看出材質升級管道的腐蝕速率大幅下降。其中減底渣油控制閥處探針腐蝕速率由 0.157 4 mm/a下降為0.000 7 mm/a,其它材質升級管道的腐蝕速率也有兩個數量級的降幅。

表 4 腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)數據對比Table 4 Corrosion data comparison ofOn-line monitoring system

4 結論及問題

通過對材質升級前后原料性質以及腐蝕在線系統(tǒng)數據的對比分析,可以看出材質升級部分的管道防腐蝕效果明顯,管道的腐蝕速率大幅下降。

但材質升級仍存在以下問題:

(1)蒸餾裝置設備材質升級中泵類設備僅對減三線、減四線以及減壓渣油泵體材質升級,由原來的Ⅱ類材質更換為Ⅲ類材質,其余高溫泵均未進行升級,其殼體材質不耐腐蝕,在加工高硫高酸原油時應加以關注。

(2)該次升級電脫鹽、三頂等操作溫度在 240℃以下部分管道、設備未進行材質升級,因此在電脫鹽、三頂等低溫部位的腐蝕仍是防腐蝕工作的重點。

[1] 莫廣文 .煉油裝置腐蝕概況及對策 .石油化工腐蝕與防護[J].2008,25(1):31-36.

[2] SHT3129-2002加工高硫原油重點裝置主要管道設計選材導則[S].

Evaluation of Corrosion Resistance Performance ofMaterial Upgrading for Equipment of At mospheric-vacuum D istillation Un it

Yang B obo
(SINOPEC Beijing Yanshan Petrochem ical Co.,L td.,B eijing102500)

The IIatmospheric-vacuum distillation unit in S INOPEC Beijing Yanshan Petrochemical Co.Ltd was originally designed for processingDaqinigCrude.Carbon steelwas selected for the equipmentpipingmaterialwithout consideration of corrosion protection.When the unit began to process blended Daqing Crude,Russian Crude,Jidong Crude,the sulfur and acid value of blended Crude was increased from 0.1 to 0.27 and from 0.04 mgKOH/g to 0.62 mgKOH/g respectively,the equipment corrosion deteriorated and the existing materials of equipment and piping could not meet the safe operation requirements.To improve the equipment corrosion resistance perfor mance,the materials of equipment such as furnaces,tower vessels,heat exchangers,etc and piping for the service temperature of over 240 ℃were upgraded for pr℃essing crude oilwith 0.5%of sulfur and 0.7 mgKOH/g of acid value.The study of data of crude oilproperties and online corrosionmonitoring before and aftermaterial upgrading show that the corrosion rate of piping of upgradedmaterials has been greatly reduced and corrosion resistance improvement isobvious,andmaterial upgrading is practical in improvement of corrosion resistance perfor mance.

sulfur crude oil,material upgrading,corrosion protection#

TE986

A

1007-015X(2011)06-0036-04

2011-05- 28;修改稿收到日期:2011-09-26。

楊波波 (1980-),2002年畢業(yè)于江蘇石油化工學院過程裝備與控制專業(yè),工程師,現(xiàn)在該公司煉油三廠運行保障部主要從事防腐蝕管理工作。E-mail:yangbb.yssh@sinopec.com

(編輯 寇岱清 )