延遲焦化裝置硫腐蝕與防護(hù)

王 平，楊富明

(中國石油化工股份公司洛陽分公司, 河南 洛陽 471012)

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延遲焦化裝置硫腐蝕與防護(hù)

王 平，楊富明

(中國石油化工股份公司洛陽分公司, 河南 洛陽 471012)

硫腐蝕已經(jīng)成為影響焦化裝置安、穩(wěn)、長周期運(yùn)行的主要危害之一，通過對焦化裝置普遍存在的不同類型硫腐蝕進(jìn)行研究，了解裝置的腐蝕情況，對延長設(shè)備、管線的使用壽命提供了有力的數(shù)據(jù)支持。對中國石油化工股份有限公司洛陽分公司(以下簡稱洛陽石化)延遲焦化裝置關(guān)鍵設(shè)備的腐蝕情況進(jìn)行了分析，包括加熱爐爐管腐蝕、熱電偶腐蝕、機(jī)泵葉輪腐蝕、分餾塔塔盤腐蝕、工藝管線腐蝕和冷換設(shè)備腐蝕等，部分設(shè)備的腐蝕已經(jīng)嚴(yán)重影響了裝置運(yùn)行平穩(wěn)，在此基礎(chǔ)上對焦化裝置提出了材料升級(jí)、腐蝕點(diǎn)監(jiān)測和優(yōu)化工藝操作一系列防護(hù)措施，減緩了設(shè)備腐蝕的加劇，加熱爐爐管沒有出現(xiàn)氧化爆皮的現(xiàn)象，頂循泵葉輪沒有出現(xiàn)短時(shí)間腐蝕更換的記錄，管線腐蝕的情況也大大減少，水箱管束材料升級(jí)也大大減少了管束泄漏的現(xiàn)象。

延遲焦化 硫腐蝕 防腐蝕措施

隨著中國石油化工股份有限公司洛陽分公司(簡稱洛陽石化)進(jìn)口含硫和高硫原油比例的逐年增加，焦化裝置腐蝕環(huán)境不斷惡化，設(shè)備、管線等故障的增加導(dǎo)致各類事故呈上升趨勢。在研究一系列硫腐蝕類型的基礎(chǔ)上，結(jié)合洛陽石化延遲焦化裝置腐蝕情況，分析了延遲焦化裝置普遍存在的關(guān)鍵設(shè)備腐蝕問題。

1 裝置概況

焦化裝置自2008年以來，罐區(qū)渣油主要加工

塔河渣油同時(shí)摻煉凝混油，造成了原料的劣質(zhì)化，原料中腐蝕性物質(zhì)的含量和種類增加，其中主要包括各種形態(tài)的硫化物(主要腐蝕介質(zhì))、氮化物、氯化物和有機(jī)酸等，這些物質(zhì)給裝置帶來了各種類型的腐蝕。

近年來焦化裝置自開工以來原料情況見表1。焦化裝置混合渣油硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)設(shè)計(jì)值為2.78%，而從表1可以看出，2008——2012年焦化裝置硫含量逐年上升，2012年4月9日化驗(yàn)渣油硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高為2.748%，已經(jīng)很接近裝置渣油硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)設(shè)計(jì)值。

表1 延遲焦化裝置2008—2012年渣油含硫情況 w,%

2 延遲焦化裝置關(guān)鍵設(shè)備腐蝕狀況分析

2.1 加熱爐爐管腐蝕

焦化加熱爐在運(yùn)行3 a后，大檢修時(shí)檢查其腐蝕情況：F1101(一室)南廂輻射室爐管西側(cè)從下往上數(shù)有6根爐管表面積有一層磚紅色垢物，東側(cè)從下往上數(shù)有9根爐管表面有一定的氧化爆皮，無鼓脹變形、無明顯高溫蠕變現(xiàn)象，敲擊聲清脆，爐內(nèi)輻射涂料大面積開裂、剝落。北廂輻射室情況類似。南廂輻射室爐管直管測厚值為10.88～11.83 mm，彎頭測厚值為11.10～13.04 mm。爐管腐蝕情況見圖1和圖2。

圖1 爐管結(jié)垢形貌

圖2 爐管氧化爆皮形貌

2.2 焦炭塔環(huán)閥后熱偶腐蝕泄漏

焦炭塔環(huán)閥后溫度為350～420 ℃，而設(shè)備腐蝕從240 ℃會(huì)出現(xiàn)高溫硫的均勻腐蝕，腐蝕從240 ℃開始隨著溫度的升高而迅速加劇，到350～450 ℃達(dá)到最高，以后又逐步減弱。另外，環(huán)閥后油氣線速高，容易產(chǎn)生喘流、渦流以及紊流，沖刷熱偶套管，在高溫和沖刷作用下，共同造成了熱偶TI1158發(fā)生高溫S-H2S-RSH型腐蝕，腐蝕具體情況見表2。

表2 環(huán)閥后進(jìn)分餾塔熱偶TI1158腐蝕情況

2.3 機(jī)泵葉輪腐蝕

裝置頂循泵自開工以來多次出現(xiàn)抽空和泄漏情況，2011年8月，兩臺(tái)頂循泵一臺(tái)機(jī)械密封泄漏，一臺(tái)嚴(yán)重抽空，泵體打開后，泵入口濾網(wǎng)全部腐蝕僅剩兩端支架，濾網(wǎng)及骨架沒有找到，波紋管堆積焦粉嚴(yán)重，葉輪流道內(nèi)有腐蝕變形的浮閥，節(jié)流襯套及泵端蓋均有腐蝕磨損。焦化裝置頂循泵P1104葉輪腐蝕情況見圖3。

圖3 頂循泵P1104葉輪腐蝕情況

2.4 分餾塔塔盤腐蝕情況

2011年大檢修期間，由中國石化岳陽長嶺設(shè)備研究所有限公司對分餾塔T1102內(nèi)部進(jìn)行了檢查，檢查發(fā)現(xiàn)塔頂器壁附著較多黑色泥垢，基體較平整，腐蝕輕微；1至2層塔盤基體平整，浮閥有少許脫落，3層塔盤浮閥有三分之一左右已脫落，3至7層塔盤浮閥脫落嚴(yán)重，4至7層塔盤和浮閥腐蝕嚴(yán)重；4至7層塔盤腐蝕的原因初步判定為頂回流管內(nèi)注水，使該段溫度形成露點(diǎn)，造成濕H2S腐蝕環(huán)境引起。

2.5 工藝管線的腐蝕

洛陽石化焦化裝置工藝管線腐蝕主要集中在重油管線腐蝕、冷油管線腐蝕和水線腐蝕，工藝管線的腐蝕屬于低溫H2S-HCN-HCl-H2O型腐蝕[1]。

重油管線主要集中在焦化原料管線、分餾塔頂空冷出口管線、分餾塔底抽出管線、柴油抽出管線、蠟油抽出管線和部分泵出口管線，其中P1106A預(yù)熱線彎頭處出現(xiàn)腐蝕泄漏。

吸收穩(wěn)定系統(tǒng)分別出現(xiàn)了解吸塔進(jìn)料流量計(jì)FT1128引壓線腐蝕泄漏，造成大量汽油夾帶硫化氫泄漏，堵漏后運(yùn)行正常。2011年大檢修動(dòng)火改造后正常。同時(shí)P1206B防凍線一彎頭承插焊閥門腐蝕砂眼泄漏，現(xiàn)場硫化氫報(bào)警，后此處多次泄漏，出現(xiàn)腐蝕裂紋，經(jīng)過多次處理后正常。

水管線腐蝕主要出現(xiàn)在焦炭塔小給水管線，有三個(gè)砂眼并大量漏水，最小厚度為5.4 mm。

2.6 冷換設(shè)備的腐蝕

洛陽石化焦化裝置另外一個(gè)重要情況是換熱器腐蝕泄漏，主要腐蝕換熱器有輕蠟油冷卻器E1113、氣壓機(jī)二段出口冷卻器E1501、柴油冷卻器E1119、穩(wěn)定汽油冷卻器E1205B和接觸冷卻塔水箱E1123腐蝕，這些換熱器腐蝕泄漏情況見表3。

表3 換熱器腐蝕泄漏情況

3 硫腐蝕防護(hù)與對策

3.1 優(yōu)化加熱爐操作

針對加熱爐檢修腐蝕情況，大檢修期間，新增加了28個(gè)加熱爐爐管表面熱電偶和4個(gè)氧含量檢測儀表，同時(shí)車間制定了加熱爐競賽方案，每月評(píng)選加熱爐紅旗班組，車間吸取上周期加熱爐操作，嚴(yán)格控制加熱爐爐管表面溫度不能超過650 ℃[2]，同時(shí)檢測加熱爐入口壓力，嚴(yán)格控制加熱爐注氣量，以減緩加熱爐結(jié)焦傾向。

3.2 執(zhí)行焦炭塔標(biāo)準(zhǔn)化操作

隨著裝置苛刻度的增加，裝置腐蝕加劇，車間要求嚴(yán)格執(zhí)行焦炭塔標(biāo)準(zhǔn)化操作，規(guī)范大小吹汽的操作，規(guī)定預(yù)熱時(shí)環(huán)閥開度不能關(guān)至55%，加強(qiáng)焦炭塔三層巡檢。

3.3 定期對頂循水洗

針對頂循結(jié)鹽的情況，車間要求每月的1號(hào)和21號(hào)定期切換頂循機(jī)泵，班組根據(jù)頂循流量波動(dòng)情況開展在線水洗，同時(shí)定期對含硫污水化驗(yàn)分析，分析含硫污水中的氯離子和鐵離子，來判斷頂循、放空系統(tǒng)的腐蝕情況。

3.4 優(yōu)化分餾塔操作

針對分餾塔腐蝕情況，車間開展了五項(xiàng)小指標(biāo)競賽，規(guī)范了分餾塔各段回流量指標(biāo)，要求分餾塔底循環(huán)油上回流FIC1137、下回流FIC1138和FIC1139之和不能大于170 t/h，以此減緩分餾塔底結(jié)焦和腐蝕情況。同時(shí)分餾塔頂設(shè)置緩蝕劑注入管線，由于含硫污水化驗(yàn)中的氯離子和鐵離子分析結(jié)果未超標(biāo)，機(jī)動(dòng)處要求暫不投用。

3.5 加強(qiáng)設(shè)備和管線腐蝕監(jiān)測

焦化裝置通過每半年超聲波定期定點(diǎn)測厚，建立和積累長期可靠的管線腐蝕檔案，將測算結(jié)果與往年比較，計(jì)算每條管線的腐蝕率，建立了30條管線腐蝕測厚臺(tái)賬。

2011年焦化裝置采用了電感腐蝕探針在線監(jiān)測系統(tǒng)，通過在線監(jiān)測可以隨時(shí)跟蹤重要管線的腐蝕情況。

3.6 材料升級(jí)

研究表明：在Fe-Cr合金表面生產(chǎn)的硫化物膜為三層結(jié)構(gòu)：Fe-S，F(xiàn)eCr2S4和鐵鉻硫化物，由于基體中高的Cr的作用，生產(chǎn)尖晶硫化物FeCr2S4，形成致密的膜，可抑制腐蝕的繼續(xù)進(jìn)行[3]。因此，在高溫部位，尤其在高溫固體顆粒介質(zhì)的部位采用Cr5Mo鋼和鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)13%以上的不銹鋼是有效的防腐蝕措施。

洛陽石化焦化裝置在2011年大檢修期間對E1207管線進(jìn)行割除，采用了不銹鋼的引壓線，同時(shí)對E1119換熱器更換了新的芯子，車間在2010年12月份，對冷卻水箱E1123B進(jìn)行了改造，將E1123B水箱管束整體抽裝，主要對水箱的管束進(jìn)行了升級(jí)，將其材質(zhì)更新為1Cr5Mo，規(guī)格為7 500 mm×4 600 mm×2 500 mm。

3.7 其他工藝防腐蝕和操作優(yōu)化

裝置每天對混合渣油的硫含量進(jìn)行化驗(yàn)分析，通過分析及時(shí)調(diào)整操作；

裝置增加渣油在線密度分析儀表，通過渣油密度的變化，及時(shí)增加循環(huán)比或增加罐區(qū)來渣油量，調(diào)整渣油的原料性質(zhì)。

4 總 結(jié)

隨著加工高硫原油的比例加大以及常減壓蒸餾裝置深拔的力度，焦化裝置的原料性質(zhì)會(huì)逐步惡劣，硫腐蝕已經(jīng)成為影響焦化裝置安、穩(wěn)、長周期運(yùn)行的主要危害之一，通過以上幾種方法的防腐蝕技術(shù)，從一定程度上保證了裝置平穩(wěn)運(yùn)行。

[1] 張金忠.煉油廠電化學(xué)腐蝕以及防腐工藝的研究現(xiàn)狀[J].河南化工.2011,28(6):13-16.

[2] 余磊.管式加熱爐低溫露點(diǎn)腐蝕的防護(hù)對策[J].河南化工.2009,29(2)：28-31.

[3] 劉小輝.茂名分公司焦化裝置腐蝕與防護(hù)概況[J].石油化工腐蝕與防護(hù)，2001，18(5):20-22.

(編輯 張向陽)

Sulfur Corrosion of Delayed Coking Unit and Protection

WangPing,YangFuming

(SINOPECLuoyangCompany,Luoyang471012,China)

Sulfur corrosion has become one of main hazards affecting the long-term safe stable operation of delayed coking unit. The studies on the different types of sulfur corrosions in the delayed coker and information on the corrosion have provided a good data support for extending the service life of equipment and pipelines. The corrosions of critical equipment in delayed coking unit of SINOPEC Luoyang Company are analyzed, including those in furnace tubes, thermal couples, pump blades, tower trays, process pipelines and heat exchangers, etc. The corrosion of some equipment is so serious that the stable operation of the unit is affected. To solve these problems, a series of protection measures has been proposed such as material upgrading, corrosion monitoring and process optimization etc. After taking of these measures, the increasing corrosion of equipment has been mitigated, the spalling of furnace tubes has been eliminated, there is no corrosion replacement in the blades of overhead circulation pump and piping corrosion is minimized. In addition, the material upgrading of tubes in water box has greatly reduced the tube leaking.

delayed coking, sulfur corrosion, corrosion protection measure

2015-10-20；修改稿收到日期：2015-12-30。

王平(1981-)，設(shè)備工程師,2004年畢業(yè)于陜西科技大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，獲得學(xué)士學(xué)位。E-mail:wangping12341981@163.com