減粘裂化裝置塔頂冷凝系統(tǒng)腐蝕的分析及防護(hù)

李明舉

摘要：通過減粘裂化裝置在加工減壓渣油過程中，對(duì)分餾塔頂部冷凝系統(tǒng)的腐蝕情況進(jìn)行分析，考察分餾塔頂部油氣組分對(duì)冷凝設(shè)備和工藝管道的影響程度。以及腐蝕的機(jī)理研究和設(shè)備、管道的材質(zhì)進(jìn)行分析，得出結(jié)論，提出采取腐蝕防護(hù)的措施，保障裝置安全平穩(wěn)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：減粘裂化；減壓渣油；腐蝕；分析；防護(hù)

Abstract: through the minus sticky cracking unit in processing in the process of vacuum residua fractions, on top of the corrosion of condensation system are analyzed, and the investigation on top of condensation equipment and oil and gas component technology the influence degree of the pipeline. And the mechanism of corrosion research and equipment, pipe material analysis, draw the conclusion, puts forward to take corrosion protection measures, to ensure safety device running smoothly.

Key words: reducing sticky cracking; Vacuum residua fractions; Corrosion; Analysis; protection

中圖分類號(hào)：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

1、前言

減粘裂化(Visbreaking)是以渣油為原料的淺度熱裂化過程。主要目的是改善渣油的傾點(diǎn)和粘度，以達(dá)到燃料油的規(guī)格要求，并副產(chǎn)少量瓦斯氣體和裂化汽油、柴油餾分等，為其他工藝過程(如催化裂化等)提供原料。減粘裂化工藝是渣油改質(zhì)的重要手段之一[1]。我公司加工的原油屬于高硫高酸值原油，在加工過程中，由于非活性硫不斷向活性硫轉(zhuǎn)變以及分子量不同導(dǎo)致在重點(diǎn)裝置的不同部位呈系列分布，所硫、氯、的腐蝕不僅存在于一次加工，而且存在于二次加工甚至也存在于后續(xù)的化工裝置。減粘裂化裝置中較高含量的氯化物和硫化物是造成其塔頂冷凝系統(tǒng)腐蝕的主要原因。2008年12月減粘裂化裝置分餾塔頂回流冷凝器E-8/B殼層腐蝕穿孔，缺口面積約90mm2,造成大量塔頂油氣泄露，裝置被迫緊急停工，造成了很大安全風(fēng)險(xiǎn)和一定的損失，所以關(guān)于減粘裂化裝置塔頂冷凝系統(tǒng)的腐蝕必須引起重視。

2、腐蝕機(jī)理分析

硫腐蝕貫穿于煉油全過程，并占主導(dǎo)部分。原油中的總硫量與腐蝕性之間并無精確的對(duì)應(yīng)關(guān)系，主要取決于含硫化合物的種類、含量和穩(wěn)定性。參與腐蝕反應(yīng)的有效硫化物含量如H：S、單質(zhì)硫、硫醇(R—SH)等活性硫及易分解為H2S的硫化物含量越高則對(duì)設(shè)備的腐蝕就越強(qiáng)。如果原油中的非活性硫易轉(zhuǎn)化為活性硫，即使硫含量很低，也將對(duì)設(shè)備造成嚴(yán)重的腐蝕，這就使硫腐蝕發(fā)生在煉油裝置的各個(gè)部位。硫腐蝕可分為高溫(大于240℃)化學(xué)腐蝕、低溫硫化氫電化學(xué)腐蝕以及兩種比較特殊的腐蝕一硫酸露點(diǎn)腐蝕、連多硫酸腐蝕；硫化物對(duì)設(shè)備的腐蝕和溫度(T)有關(guān)[2]。

T≤120℃，硫化物未分解，在無水情況下對(duì)設(shè)備無腐蝕，但當(dāng)含水時(shí)，則形成煉廠各裝置中輕油部位的HS—H：O型的腐蝕，成為難以控制的腐蝕部位。

120℃

240℃

減粘裂化裝置分餾塔頂溫度控制范圍在110℃～160℃之間，不屬于高溫含硫化合物的腐蝕（大于240℃），即分餾塔頂冷凝系統(tǒng)的腐蝕屬于低溫含硫化合物的腐蝕。

3、減粘裂化裝置塔頂冷凝系統(tǒng)存在的腐蝕情況

減粘裂化裝置由減粘分餾塔塔頂?shù)酿s出物中主要組分為瓦斯氣、汽油、蒸汽等。減粘裂化瓦斯氣體產(chǎn)量大約為原料的2.0%～2.5%，其中的硫化氫含量較高，一般為原料的三倍左右．硫化氫含量隨著轉(zhuǎn)化率的提高而增大。本裝置的瓦斯氣體從塔頂冷凝系統(tǒng)無脫硫設(shè)備，故瓦斯氣體中含硫較多。減粘汽油的硫含量一般是原料油的1／3～16倍，它和原料中的硫含量及轉(zhuǎn)化率有關(guān)。其含量隨著轉(zhuǎn)化率提高而下降。所以分餾塔頂餾出物中含有一定量的硫化氫及氯化氫，當(dāng)其進(jìn)入冷凝系統(tǒng)時(shí)由于溫度急劇下降而發(fā)生相變生成的氫硫酸、鹽酸，從而對(duì)設(shè)備發(fā)生腐蝕。尤其在“露點(diǎn)”初凝區(qū)，冷凝水量小，酸濃度極高(pH可達(dá)到1～3)，對(duì)設(shè)備的腐蝕極其嚴(yán)重，形成所謂相變區(qū)的“露點(diǎn)腐蝕”，本裝置分餾塔頂部冷凝系統(tǒng)的材質(zhì)為20#的碳鋼，對(duì)于碳鋼為均勻腐蝕，具體腐蝕反應(yīng)方程式如下：

Fe+H2S—FeS(膜)+H2↑Fe+2HCl—FeCl2+H2↑FeS+2HCl—FeCl2+H2S↑

由上述反應(yīng)可以看出，由于HC1、H：S共存，生成的硫化亞鐵被HC1溶解，新的鋼鐵表面又被HS所腐蝕，如此反復(fù)的惡性循環(huán)將對(duì)工藝管線造成嚴(yán)重的腐蝕。對(duì)于HC1一H：S—H：0型的腐蝕型性對(duì)pH值的依賴性很強(qiáng)，可把pH劃分為4個(gè)區(qū)間；

pH<4.5：由于H很多，可發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕。

4.5

6.5

PH>8.0：硫化膜增強(qiáng)，韌性增加，腐蝕速度再度降低。

以下是對(duì)減粘裝置塔頂冷凝系統(tǒng)酸性水的化驗(yàn)分析，見表1。

表1 塔頂冷凝系統(tǒng)酸性水的分析

從以上分析可以看出，氯含量高，PH值較低，鐵離子含量較高，故腐蝕比較嚴(yán)重。并且在2008年10月和12月，發(fā)生了減粘分餾塔頂回流冷凝器E-8前管道腐蝕形成沙眼泄漏、E-8/B殼程發(fā)生腐蝕穿孔泄漏事故。

4、本裝置針對(duì)的防腐措施及方法

4．1投用新型緩蝕劑

本裝置現(xiàn)已采用注入低溫緩蝕劑的方法來抑制分餾塔頂冷凝系統(tǒng)的金屬腐蝕，注入點(diǎn)分別在塔頂出口和減粘分餾塔頂回流冷凝器E-8進(jìn)口前，經(jīng)過一年的正常生產(chǎn)觀察，低溫緩蝕劑對(duì)抑制分餾塔頂冷凝系統(tǒng)的金屬腐蝕有著明顯的效果。

4．2合理有效地選用耐蝕材料

本套減粘裝置冷凝系統(tǒng)所用的材質(zhì)為20#碳鋼，抗腐蝕性不強(qiáng)，但材質(zhì)成本較低；而鉻鉬合金鋼雖有著很強(qiáng)的耐腐蝕和耐高溫性能，但是材質(zhì)成本很高，綜合分餾塔塔頂各項(xiàng)工藝條件的考慮，本裝置選擇的是20#鋼做為材質(zhì)。

4．3強(qiáng)化生產(chǎn)工藝防腐技術(shù)

塔頂冷凝水的水質(zhì)中硫、氯含量較高，這說明原油在一次加工過程中脫硫脫鹽沒有達(dá)標(biāo)或者原油性質(zhì)惡化，建議改進(jìn)先進(jìn)脫硫脫鹽工藝，增強(qiáng)防腐技術(shù)。

4．4強(qiáng)化檢測(cè)技術(shù)

檢測(cè)技術(shù)得到本公司領(lǐng)導(dǎo)的高度重視，并制定一系列的規(guī)章制度，對(duì)重點(diǎn)部位每半年進(jìn)行定期檢測(cè)，大檢修時(shí)進(jìn)行詳細(xì)的檢測(cè)厚度，保證裝置設(shè)備及管道的安全。

4．5強(qiáng)化生產(chǎn)管理和技術(shù)管理

在防腐蝕措施中，重視生產(chǎn)管理和技術(shù)管理。石油助劑的投加實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，對(duì)設(shè)備的使用情況采用檢測(cè)技術(shù)，減少憑人工經(jīng)驗(yàn)。生產(chǎn)中要求操作人員精心操作，加強(qiáng)巡檢，將腐蝕帶來的安全隱患降低到最小，保證裝置的正常運(yùn)行。

5 結(jié)語

減粘裂化是石油加工中處理重油的重要工藝技術(shù)，但同時(shí)設(shè)備也存在著較重腐蝕的隱患，這就要求我們改進(jìn)先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，強(qiáng)化生產(chǎn)管理和技術(shù)管理，加強(qiáng)監(jiān)護(hù)與檢測(cè)力度，投用新型的緩蝕劑，將存在腐蝕泄漏的隱患降到最小，保證裝置的正常平穩(wěn)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1] 渣油減粘裂化[M]．烴加工出版社1986．12．

[2] 崔新安.高硫原油加工過程中的腐蝕與防護(hù)[J]石油化工腐蝕與防護(hù)，2001.18(1)：1-6．

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)用PDF形式查看。