PTA裝置蒸汽凝液系統(tǒng)的防腐控制

毛俊順，王緒海，侯洪波

(中國石油化工股份有限公司洛陽分公司，河南洛陽 471012)

洛陽PTA裝置采用美國BP－AMOCO公司工藝專利，由日本千代田公司總承包，年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為22.5萬t，2003年對(duì)裝置進(jìn)行了擴(kuò)能改造，年生產(chǎn)能力達(dá)到32.5萬t。自2012年4月份，蒸汽凝液系統(tǒng)pH值偏低，裝置設(shè)備腐蝕日益嚴(yán)重，系統(tǒng)注胺量逐漸增大，凝液也無法回收利用，凝液回收率較低，同時(shí)使用外來凝液增多，不僅影響到裝置物耗、能耗，而且還嚴(yán)重影響到裝置的安全平穩(wěn)生產(chǎn)。

對(duì)此我們?cè)敿?xì)分析凝液pH值偏低的原因，提出改造方案，徹底解決蒸汽凝液系統(tǒng)pH值偏低的問題，優(yōu)化凝液pH值控制，在控制裝置腐蝕情況的同時(shí)降低裝置物耗、能耗，保證裝置安全平穩(wěn)生產(chǎn)。

1 蒸汽凝液系統(tǒng)的工藝流程

PTA 裝置蒸汽系統(tǒng)共有 9 MPa、3.5 MPa、1 MPa、430 kPa和210 kPa等5個(gè)蒸汽壓力等級(jí)。凝液系統(tǒng)主要有430 kPa和210 kPa兩個(gè)壓力等級(jí)的凝液。430 kPa及以上壓力等級(jí)的蒸汽用戶產(chǎn)生的冷凝液大多收集在冷凝液搜集罐BD901中，BD901的冷凝液通過冷凝液補(bǔ)充泵送往BD902和BD903;BD902中的凝液在氧化反應(yīng)器第一臺(tái)冷凝器BE112殼程中產(chǎn)生汽液兩相，并在BD902中閃蒸產(chǎn)生430 kPa蒸汽;BD903中的凝液在氧化反應(yīng)器第2冷凝器BE113/BE113A和第1結(jié)晶器冷凝器BE201殼程中產(chǎn)生汽液兩相，并在BD903內(nèi)閃蒸為210 kPa蒸汽;汽輪機(jī)冷凝器BE901和BE904冷凝液收集到汽輪機(jī)冷凝液搜集罐BD905中，然后通過泵送回反應(yīng)器第3臺(tái)冷凝器BE114進(jìn)行加熱，回收能量后進(jìn)入BD902中。

為了中和裝置泄漏的酸性介質(zhì)和防止蒸汽凝液系統(tǒng)碳鋼管線和設(shè)備的腐蝕，在BD902、903、905中加入緩蝕劑(嗎啉)，本裝置凝液系統(tǒng)使用的緩蝕劑為嗎啉(NHCH2CH2OCH2CH2)，含氮有機(jī)緩蝕劑是通過對(duì)其分子內(nèi)的氮原子在金屬表面的吸附而起緩蝕作用?；瘜W(xué)藥品儲(chǔ)存在胺儲(chǔ)罐BD907中，通過調(diào)整胺往復(fù)輸送泵BG907A/B對(duì)蒸汽凝液系統(tǒng)進(jìn)行小量的連續(xù)注胺。

2 腐蝕加劇的原因分析

通過對(duì)凝液系統(tǒng)pH值控制原理及蒸汽凝液系統(tǒng)工藝流程的分析，針對(duì)裝置凝液系統(tǒng)腐蝕加劇，我們主要從幾個(gè)方面進(jìn)行了原因排查。

2.1 注胺量及注胺點(diǎn)

蒸汽凝液系統(tǒng)有三個(gè)注胺點(diǎn)，分別是BD902入口、BD903入口以及BD905出口，每天注胺兩個(gè)小時(shí)，從而嚴(yán)格控制各凝液罐到各自用戶的管線和設(shè)備腐蝕。注胺量控制偏低，則系統(tǒng)腐蝕加劇，酸性介質(zhì)泄漏進(jìn)入蒸汽凝液系統(tǒng)幾率增大;注胺點(diǎn)控制不當(dāng)，就會(huì)引起蒸汽凝液系統(tǒng)部分管線和設(shè)備腐蝕速度加快。

2.2 酸性介質(zhì)泄漏控制

PTA裝置中主要的酸性介質(zhì)是醋酸(HAC)，不僅濃度高，而工藝溫度較高時(shí)，設(shè)備腐蝕就會(huì)發(fā)生介質(zhì)泄漏，導(dǎo)致醋酸進(jìn)入蒸汽凝液系統(tǒng)，蒸汽凝液系統(tǒng)材質(zhì)多為碳鋼，HAC對(duì)其腐蝕非常嚴(yán)重。

PTA裝置中使用凝液的設(shè)備主要有BE112/BE113/BE113A/BE114/BE201，不僅醋酸濃度高，而且溫度也比較高，設(shè)備經(jīng)常發(fā)生腐蝕，最有可能造成凝液系統(tǒng)pH值偏低。

PTA裝置中還有一些產(chǎn)生凝液的設(shè)備也有可能泄漏 HAC，比如 BE402、BE403、BE335、BE335A、BE311、BE903、BE904 等換熱設(shè)備。

PTA裝置沖堵作業(yè)頻繁，常用沖洗介質(zhì)有HAC、凝液、堿液、脫離子水、高壓氮?dú)猓瑳_洗閥組中若HAC和凝液手閥內(nèi)漏，也有可能造成凝液系統(tǒng)進(jìn)入酸性介質(zhì)。

2.3 凝液連排

裝置正常運(yùn)行期間，過量的冷凝液送往OSBL。為減少罐中雜質(zhì)的累積，BD902和BD903蒸汽罐冷凝液采取小股流量連續(xù)排放，排放的熱冷凝液在排放罐BD910中首先閃蒸為常壓，并在排污冷卻器BE910中冷卻到大約50℃，然后排放到下水道中。若凝液中雜質(zhì)較多，則會(huì)嚴(yán)重加劇碳鋼管線及設(shè)備的腐蝕。

3 優(yōu)化措施和實(shí)施情況

3.1 注胺量及注胺點(diǎn)控制

凝液系統(tǒng)pH值偏低后，迅速對(duì)注胺量進(jìn)行了調(diào)整，加大注胺量(見圖1)，同時(shí)檢查注胺系統(tǒng)流程，檢查BG907運(yùn)行情況，檢查胺儲(chǔ)罐BD907液位，檢查BG907到各注胺點(diǎn)流程，保證每個(gè)注胺點(diǎn)的注胺量正常。通過調(diào)整注胺量，凝液系統(tǒng)的pH值在一定程度上得到控制，裝置管線腐蝕得到緩解，后期注胺量也明顯減少。

圖1 2012年凝液系統(tǒng)注胺量分析

3.2 酸性介質(zhì)泄漏控制

根據(jù)工藝流程及pH值控制方法，我們總結(jié)出一套凝液pH值監(jiān)控和控制的方法，可以對(duì)凝液系統(tǒng)各部分的腐蝕情況進(jìn)行監(jiān)控，可以根據(jù)具體情況針對(duì)凝液系統(tǒng)某一部分進(jìn)行pH值控制。

當(dāng)系統(tǒng)pH值出現(xiàn)異常狀況后應(yīng)迅速對(duì)BD901/BD902/BD903/BD905各凝液罐的pH值聯(lián)系化驗(yàn)加樣分析，同時(shí)從BE112/BE113/BE113A/BE114/BE201各點(diǎn)的凝液排放點(diǎn)采取各換熱器出口部分凝液，然后對(duì)其pH值進(jìn)行分析，通過對(duì)凝液系統(tǒng)各部分凝液pH值的比較分析，發(fā)現(xiàn)泄漏設(shè)備。

通過對(duì)各凝液罐凝液2011年4月份pH值的監(jiān)測，我們發(fā)現(xiàn)BD902長期處于pH值偏低的狀況，即使調(diào)整BD902注胺量仍沒有好轉(zhuǎn)，因此我們推斷BE112和 BE114發(fā)生了泄漏，接著對(duì) BE112和BE114處的凝液進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)BE114凝液PH值一直在7.0以上，而BE112一直低于6或稍高于6，因此可以推測BE112可能發(fā)生了泄漏。同時(shí)我們也對(duì)BE113/A處的凝液進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)BE113的凝液pH值比 BE113A低且有波動(dòng)，可以推斷BE113可能存在泄漏。2012年6月份停工檢修期間，確實(shí)發(fā)現(xiàn)BE112/113管程存在泄漏。

另外，我們對(duì)裝置其他可能泄漏酸性介質(zhì)的換熱設(shè)備的凝液進(jìn)行了排查，均沒有發(fā)現(xiàn)凝液pH值異常情況，我們還對(duì)氧化單元所有的凝液及醋酸沖洗閥組進(jìn)行了排查，檢查有無內(nèi)漏情況。

3.3 凝液連排控制

凝液中雜質(zhì)會(huì)加劇碳鋼的腐蝕，在裝置正常運(yùn)行時(shí)，凝液連排量較小，當(dāng)凝液pH值出現(xiàn)異常時(shí)，需要及時(shí)開大凝液連排，減少凝液中的雜質(zhì)，減少凝液系統(tǒng)管線和設(shè)備的腐蝕。在裝置正常運(yùn)行時(shí)，應(yīng)及時(shí)關(guān)注連排流程是否暢通，關(guān)注排放凝液雜質(zhì)情況，并視雜質(zhì)情況開大連排量。2012年凝液回收情況如圖2所示。

圖2 2012年凝液回收情況分析

本次凝液系統(tǒng)pH值偏低原因之一就是BD902/BD903連排流程不暢，凝液系統(tǒng)雜質(zhì)較多，導(dǎo)致凝液系統(tǒng)碳鋼腐蝕嚴(yán)重，當(dāng)系統(tǒng)凝液調(diào)整至正常后，保持較大的連排量，凝液系統(tǒng)的pH值才穩(wěn)定下來。

3.4 其他措施

通過各種措施減少工藝系統(tǒng)腐蝕。嚴(yán)格控制工藝條件，盡量避免溫度、壓力劇烈波動(dòng)，在滿足生產(chǎn)需要的前題下，盡可能降低系統(tǒng)中溴離子、氯離子的含量;定期進(jìn)行設(shè)備檢測，對(duì)設(shè)備與管道有嚴(yán)重腐蝕與開裂的應(yīng)進(jìn)行失效分析;進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與提高設(shè)備檢修質(zhì)量;定期清洗，對(duì)冷卻器與換熱器除提高傳熱效率外，還可防止垢下腐蝕;必須走合理選材與材料升級(jí)的道路，由于原設(shè)計(jì)材料經(jīng)實(shí)際運(yùn)行證明發(fā)生嚴(yán)重腐蝕，已不能適應(yīng)安全穩(wěn)定生產(chǎn)的需要，則只能進(jìn)行材料升級(jí)。

通過補(bǔ)充大量介區(qū)外除氧水，減少凝液二氧化碳含量以及雜質(zhì)含量，緩解凝液系統(tǒng)碳鋼管線和設(shè)備的腐蝕。

4 效果分析

通過以上一系列措施，裝置凝液pH值得到明顯的控制，腐蝕加劇情況得到控制。

2012年2到6月份平均注胺量為1.55 t/月，7到11月份平均注胺量為0.36 t/月，嗎啉以30000元/t計(jì)算，則胺消耗較少42.84萬元;2012年4月份到6月份平均為4166.67 t/月，7月份到10月份平均為7482.25 t/月，凝液回收折標(biāo)準(zhǔn)油為7.65，則年回收量增加效益增加60.87萬元(未包含能量回收效益)，并且凝液回收量逐漸增加;2012年4月份和5月份平均消耗除氧水量為1441.5 t/月，6月份裝置開停工消耗增多，7月份到10月份平均消耗量為200 t/月，除氧水消耗折標(biāo)準(zhǔn)油為9.20，則年消耗除氧水量減少27.41萬元。共計(jì)每年創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益為:42.84+60.87+27.41=131.12 萬元。

5 結(jié)論

洛陽石化PTA裝置凝液系統(tǒng)4月份pH值偏低的主要原因是氧化反應(yīng)器頂部冷凝器BE112/113管程存在泄漏，另外一個(gè)原因是凝液罐 BD902/BD903連排流程不暢導(dǎo)致系統(tǒng)雜質(zhì)含量積累。

通過對(duì)凝液系統(tǒng)pH值控制的優(yōu)化，并創(chuàng)建一套凝液系統(tǒng)pH值監(jiān)控體系，很好地控制了凝液系統(tǒng)管線和設(shè)備的腐蝕，創(chuàng)造安全效益的同時(shí)也提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。