常減壓裝置低溫部位腐蝕及防腐措施探討

管志軍，柴文正，韓國(guó)棟

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常減壓裝置低溫部位腐蝕及防腐措施探討

管志軍，柴文正，韓國(guó)棟

（中海油（青島）重質(zhì)油加工工程技術(shù)研究中心有限公司， 山東 青島 266500）

隨著國(guó)內(nèi)原油品質(zhì)的劣化以及進(jìn)口含硫原油數(shù)量的增加，常減壓裝置面臨著越來(lái)越嚴(yán)峻的防腐問(wèn)題，能有效的緩解常減壓裝置的腐蝕問(wèn)題已迫在眉睫。通過(guò)對(duì)常見(jiàn)的幾種低溫部位腐蝕機(jī)理的研究，找出了影響其腐蝕的各種因素，并提出了一些防腐對(duì)策。

常減壓；腐蝕；措施

近些年來(lái)，中國(guó)原油加工量和原油進(jìn)口量不斷增長(zhǎng)，許多煉油廠采購(gòu)硫含量或酸值較高的原油以降低原油采購(gòu)的成本。因此導(dǎo)致裝置的安全生產(chǎn)和設(shè)備防腐都受到很大的影響。本文通過(guò)了解一些企業(yè)的狀況，分析了當(dāng)前常減壓裝置在低溫部位存在的腐蝕情況并提出了一些建議和措施。

1 危害

常減壓蒸餾作為煉油的第一道加工工序，為下游裝置提供所必需的原料，它的腐蝕首先影響了裝置的安全生產(chǎn)；而設(shè)備腐蝕受到損壞，還需要耗費(fèi)大量的資金去修復(fù)和更換，并且腐蝕的產(chǎn)物留在產(chǎn)品中影響了產(chǎn)品的質(zhì)量，對(duì)下游的裝置也造成了危害。

2 低溫部位腐蝕原理

低溫腐蝕的主要腐蝕介質(zhì)是HCl-H2S-H2O，低溫腐蝕主要發(fā)生在常減壓裝置的初餾塔、常壓塔和減壓塔頂部和塔頂?shù)睦淠鋮s系統(tǒng)。腐蝕的原因是原油中含有氯化物，包含氯化鎂、氯化鈣及氯化鈉等。即便經(jīng)脫鹽后還會(huì)含有微量Mg2+、Ca2+和Na+，氯化鎂和氯化鈣在200 ℃以下開(kāi)始水解，氯化鈉在300 ℃時(shí)亦發(fā)生水解[1]，生成氯化氫，隨油氣上升到分餾塔頂部，當(dāng)它們?yōu)闅怏w時(shí)沒(méi)有腐蝕性，由于塔頂溫度較低特別是空冷入口處原油和汽提蒸汽帶入的水蒸汽開(kāi)始凝結(jié)為水珠時(shí)遇到HCl氣體形成鹽酸，并產(chǎn)生強(qiáng)烈的腐蝕作用，這種腐蝕一般是發(fā)生在初餾塔頂、常壓塔頂、減壓塔頂和空冷入口及塔頂回流入口的塔盤(pán)處，具體的化學(xué)反應(yīng)如下：

MgCl2+2H2O→Mg（OH）2+2HCl

CaCl2+2H2O→Ca（OH）2+2HCl

Fe+2HCl→FeCl2+H2

當(dāng)有硫化氫存在時(shí)，發(fā)生下列化學(xué)反應(yīng)：

FeCl2+H2S→FeS↓+HCl

Fe+H2S→FeS↓+H2

FeS+2HCl→FeCl2+H2S

以上化學(xué)反應(yīng)形成循環(huán)反應(yīng)，導(dǎo)致腐蝕不斷加劇。因此盡量降低原油中的鹽含量對(duì)常減壓裝置的防腐有著十分重要的意義。而如今大多數(shù)煉油企業(yè)常減壓脫后原油含鹽量基本上可以達(dá)到3 mg/L以下的指標(biāo)，但是仍有不少企業(yè)把原油含鹽的危害忽視了，脫后原油含鹽超標(biāo)，有些企業(yè)脫后含鹽甚至達(dá)到了10 mg/L，即便是脫后原油含鹽量達(dá)標(biāo)的企業(yè)，尚且存在冷凝水鐵離子超標(biāo)的情況，那些不重視的企業(yè)，其裝置的腐蝕程度也就顯而易見(jiàn)了。所以，開(kāi)好原油電脫鹽，管理好“一脫三注”十分重要。

3 防腐措施

3.1 工藝防腐措施

3.1.1 優(yōu)化電脫鹽系統(tǒng)注水

電脫鹽系統(tǒng)的注水采用的是通過(guò)污水汽提裝置處理后的凈化水。電脫鹽注水的作用是溶解原油中的無(wú)機(jī)鹽，隨著洗滌水的脫出而將鹽分脫出。原始的低速電脫鹽注水量大約是原油加工量的3％，為了加快鹽類(lèi)溶解的速度，我們把電脫鹽的注水量提高至原油加工量的5％，注水方式改為先將洗滌水注入二級(jí)脫鹽罐，再將從二級(jí)脫鹽罐脫出的水注入一級(jí)脫鹽罐，一級(jí)脫鹽罐脫出的污水經(jīng)冷卻換熱后排至污水處理。

3.1.2 選擇合適的破乳劑并改變破乳劑注入方式

破乳劑可以使原油乳化液中的油水液膜遭到破壞從而達(dá)到破乳效果，破乳效果的好壞對(duì)電脫鹽的脫鹽效果影響很大。洛陽(yáng)華工實(shí)業(yè)有限公司針對(duì)俄羅斯原油的性質(zhì)和裝置的操作條件進(jìn)行原油破乳模擬試驗(yàn)。采用先進(jìn)的油溶性破乳劑替代傳統(tǒng)的水溶性破乳劑。研制出SH─9303型油溶性破乳劑。經(jīng)實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)確定注入量為原油量的4.51μg/g。可以達(dá)到脫后原油的含鹽量小于3 mg/L、含水量小于0．3％、脫出的污水含油量小于100μg/g的指標(biāo)要求[2]。

為了使油溶性破乳劑和原油充分混合，改變破乳劑在電脫鹽罐前注入的傳統(tǒng)注入方式，將破乳劑移至原油泵入口處，通過(guò)利用原油泵內(nèi)葉輪高速旋轉(zhuǎn)，使其充分混合后進(jìn)入電脫鹽，獲得了很好的脫鹽效果。

并不是某種破乳劑在別的企業(yè)效果良好在自己的企業(yè)就一定也適用，破乳劑的選用還是需要根據(jù)企業(yè)自身煉制的原油性質(zhì)謹(jǐn)慎做出合適的選擇，嚴(yán)格控制其注入量。

3.1.3 塔頂三注

在塔頂餾出線上注氨中和生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的氯化氫和硫化氫調(diào)節(jié)塔頂PH值是低溫部位防腐的一項(xiàng)重要措施。緩蝕劑的注入也是防腐過(guò)程中不可或缺的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，緩蝕劑分子內(nèi)含有極性基團(tuán)，它可以附著在金屬表面形成保護(hù)膜[3]，能有效的隔離腐蝕介質(zhì)，保障設(shè)備的安全。注水的作用在于可以使露點(diǎn)前移還可以溶解洗滌生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的氯化銨。

目前塔頂“三注”部分尚存在很多問(wèn)題需要我們進(jìn)行很多改良措施才能盡可能有效的減輕設(shè)備腐蝕，主要問(wèn)題包括以下幾個(gè)方面：

1）每次配置的氨水濃度不可能精確一致，注氨的量不好控制，導(dǎo)致塔頂水pH波動(dòng)較大，對(duì)此需要實(shí)施定時(shí)監(jiān)測(cè)塔頂pH值，及時(shí)對(duì)注氨量作出有效的調(diào)整；

2）有些裝置塔頂注水運(yùn)行不正常，無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果，對(duì)此可以配備精準(zhǔn)的流量計(jì)，按時(shí)做好注水量記錄，不正常時(shí)馬上排除問(wèn)題；

3）緩蝕劑的選擇不當(dāng)，每一種緩蝕劑都有它的pH值適用范圍，在這個(gè)范圍內(nèi)能把腐蝕速率降到最低。此外緩蝕劑的用量也有一個(gè)適宜的范圍，用量太大不但不會(huì)增加保護(hù)作用，反而增加了開(kāi)支，用量太少達(dá)不到緩蝕作用，反而還會(huì)增加腐蝕。對(duì)此要嚴(yán)格篩選合適的緩蝕劑，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，嚴(yán)格控制注入量。

3.2 設(shè)備選用合適的防腐材料

3.2.1 設(shè)備和內(nèi)件的選材

選用合適的防腐蝕材料作為設(shè)備和塔內(nèi)件的選材可以明顯的降低設(shè)備的腐蝕速度。國(guó)內(nèi)煉廠常用的耐腐蝕材料主要有鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼等。國(guó)內(nèi)煉制含硫原油一般采用碳鋼OCr13Al或者是碳鋼HastelloyC-4，內(nèi)件用OCr13Al或HastelloyC-4[4]。

塔頂冷凝系統(tǒng)管線采用碳鋼，冷凝器管束采用鈦材料?？绽涔苁褂免伈?。[5]對(duì)于該部位材料防腐統(tǒng)一管理措施和設(shè)施的缺乏時(shí)裝置產(chǎn)生腐蝕不能長(zhǎng)周期運(yùn)行的重要原因之一。

3.2.2 表面的防護(hù)隔離

表面的防腐隔離材料主要是防腐涂層或鍍層。它本身具有良好的耐蝕性，與金屬基體有良好的結(jié)合力，可以在金屬表面形成防護(hù)隔離層，從而達(dá)到防腐的目的，提高了設(shè)備的壽命。其特點(diǎn)是成本很低，一般塔頂空冷器和冷換設(shè)備應(yīng)用可靠地涂層后，使用壽命可成倍提高。

4 結(jié)論

常減壓裝置生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的低溫露點(diǎn)腐蝕情況日趨嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了裝置的安全生產(chǎn)，損害了公司的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)工人的人身安全也有著重大的威脅，因此要求我們必須把裝置的低溫露點(diǎn)部位防腐工作放在一個(gè)重要的位置來(lái)對(duì)待。

對(duì)此首先在設(shè)備的選材上應(yīng)該給與足夠的重視，根據(jù)加工原油的性質(zhì)，以及針對(duì)日常生產(chǎn)中易于發(fā)生腐蝕的部位進(jìn)行合理的選材，表面做合理的防護(hù)隔離層；在工藝上，開(kāi)好電脫鹽工藝，做好塔頂“三注”工作也是十分必要的。只有同時(shí)做到以上幾點(diǎn)才能有效的減緩常減壓的低溫露點(diǎn)腐蝕，為裝置的正常持續(xù)生產(chǎn)提供保障。

［1］曹東學(xué)．常減壓裝置腐蝕及應(yīng)對(duì)措施[J].石油化工設(shè)備技術(shù)，20056,26（4）：36.

［2］郭樹(shù)峰，于四輝．常減壓裝置塔頂系統(tǒng)的腐蝕機(jī)理與防腐措施[J]. 中外能源，2010，15:98-102．

［3］劉銳，蔡萌，王繼國(guó)．常減壓裝置煉制大慶原油的腐蝕原因分析[J].化工科技市場(chǎng)，2010，8(8)：9-12．

［4］林紅先，常減壓裝置低溫部位露點(diǎn)腐蝕研究[D]. 西安:西安石油大學(xué)碩士學(xué)位論文.

［5］謝水海.常減壓裝置工藝設(shè)備腐蝕狀況分析[J].石油化工設(shè)備技術(shù)，1999，20（1）：55.

Study on Corrosion of Low Temperature Part of Atmospheric and Vacuum Plants and Anticorrosive Measures

，，

（CNOOC (Qingdao) Heavy Oil Processing Engineering Research Center Co., Ltd., Shandong Qingdao 266500, China）

With the deterioration of the quality of domestic crude oil and the increasing number of imported sour crude oil, the atmospheric and vacuum distillation unit is facing more and more serious corrosion problems, how to relieve the corrosion problems effectively is imminent. In this paper, through research on several common low temperature corrosion mechanisms, the various factors to affect the corrosion were found out, and some countermeasures were put forward.

Atmospheric and vacuum distillation; Corrosion; Measures

TE 624

A

1671-0460（2014）06-1098-02

2014-06-04

管志軍（1986-），男，山東青島人，助理工程師，2010年畢業(yè)于青島科技大學(xué)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，研究方向：從事常減壓煉油化工工作。E-mail：guanzhijun777@163.com。