裂解裝置腐蝕分析與腐蝕監(jiān)測(cè)方式的設(shè)置

康強(qiáng)利，趙 敏，孔朝輝，馬紅杰，崔軻龍

(中國(guó)石油天然氣股份有限公司獨(dú)山子石化分公司，新疆 獨(dú)山子 833699)

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裂解裝置腐蝕分析與腐蝕監(jiān)測(cè)方式的設(shè)置

康強(qiáng)利，趙 敏，孔朝輝，馬紅杰，崔軻龍

(中國(guó)石油天然氣股份有限公司獨(dú)山子石化分公司，新疆 獨(dú)山子 833699)

通過(guò)對(duì)乙烯裂解生產(chǎn)裝置工藝介質(zhì)的腐蝕性分析，依據(jù)腐蝕介質(zhì)在裝置內(nèi)存在的含量大小及基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的設(shè)備檢驗(yàn)技術(shù)(RBI)和危險(xiǎn)與可操作性分析(HAZOP)的分析結(jié)果，根據(jù)實(shí)際發(fā)生腐蝕問(wèn)題部位及國(guó)內(nèi)同類(lèi)裝置腐蝕發(fā)生問(wèn)題的部位，來(lái)確定裂解裝置的易腐蝕單元或系統(tǒng)。用幾種通用的腐蝕監(jiān)測(cè)手段對(duì)已劃分腐蝕系統(tǒng)或腐蝕單元進(jìn)行監(jiān)測(cè),設(shè)立腐蝕監(jiān)測(cè)體系。通過(guò)腐蝕監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)判裝置的腐蝕程度及腐蝕的發(fā)展趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)裂解裝置腐蝕發(fā)展趨勢(shì)及腐蝕嚴(yán)重程度的有效監(jiān)控，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)裝置腐蝕問(wèn)題及腐蝕隱患并采取措施，消減裝置突發(fā)性腐蝕問(wèn)題的發(fā)生。

裂解裝置 腐蝕分析 監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置 腐蝕監(jiān)控

裂解裝置是整個(gè)乙烯生產(chǎn)系統(tǒng)的龍頭，裝置出現(xiàn)的任何波動(dòng)會(huì)給后續(xù)生產(chǎn)裝置帶來(lái)極大影響。裝置原料油中帶有的腐蝕性介質(zhì)及高溫、高壓產(chǎn)生的腐蝕性介質(zhì)會(huì)貫穿裂解裝置主要生產(chǎn)單元，對(duì)裝置中主體設(shè)備都有腐蝕性。工藝介質(zhì)易燃、易爆，任何腐蝕泄漏都會(huì)使生產(chǎn)產(chǎn)生波動(dòng)，甚至發(fā)生著火、爆炸等惡性事故，因此腐蝕是嚴(yán)重的安全隱患。在裂解裝置中腐蝕現(xiàn)象很普遍，由于無(wú)法從根本上去除原料油中的腐蝕介質(zhì)，只能在生產(chǎn)過(guò)程中采用工藝防護(hù)、材質(zhì)升級(jí)等措施予以減緩腐蝕。該文對(duì)已選出的裝置腐蝕單元，在合適的部位采用通用、有效的腐蝕監(jiān)測(cè)手段，設(shè)立腐蝕監(jiān)測(cè)體系，并通過(guò)腐蝕監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)判裝置的腐蝕程度及腐蝕的發(fā)展趨勢(shì)，防止突發(fā)腐蝕問(wèn)題的發(fā)生。

1 裂解裝置概況

某企業(yè)乙烯裂解裝置規(guī)模為1 Mt/a乙烯，主要原料有：石腦油、加氫尾油、輕烴和液化石油氣。主要產(chǎn)品聚合級(jí)乙烯，聚合級(jí)丙烯和氫氣，并有副產(chǎn)品裂解碳四和加氫汽油等。為后續(xù)的聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯和橡膠等裝置提供原料。裝置由裂解、急冷、壓縮、冷分離、熱分離、汽油加氫和公用工程等單元組成，裝置生產(chǎn)單元見(jiàn)表1。

2 原料中腐蝕性介質(zhì)的分析

根據(jù)對(duì)裝置原料物料組分分析，石腦油原料含有酸、硫直接腐蝕成分，加氫尾油A、加氫尾油B及液化石油氣物料中含有硫，這些直接物質(zhì)的帶入必定會(huì)給裝置帶來(lái)明顯的腐蝕隱患；另外由于裂解裝置的生產(chǎn)過(guò)程有高溫、裂化、加氫等工藝過(guò)程，原料中的有機(jī)物與其它介質(zhì)組合可形成CO2、有機(jī)酸等腐蝕性介質(zhì)，這些腐蝕性介質(zhì)的混合作用，將對(duì)裂解生產(chǎn)裝置的主要單元產(chǎn)生腐蝕。分離單元?jiǎng)t不會(huì)發(fā)生明顯的腐蝕問(wèn)題。

表1 裂解裝置生產(chǎn)單元

3 主要腐蝕單元的確定

依據(jù)腐蝕介質(zhì)在裝置內(nèi)存在的含量大小及基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的設(shè)備檢驗(yàn)技術(shù)(RBI)和危險(xiǎn)與可操作性分析(HAZOP)分析結(jié)果，根據(jù)實(shí)際發(fā)生腐蝕問(wèn)題部位及國(guó)內(nèi)同類(lèi)裝置腐蝕發(fā)生問(wèn)題的部位，確定裂解裝置產(chǎn)生腐蝕的單元及腐蝕部位見(jiàn)表2。

表2 裂解裝置產(chǎn)生腐蝕的單元及部位匯總

4 腐蝕監(jiān)測(cè)方式的分析及設(shè)置

4．1 裂解單元進(jìn)料系統(tǒng)

由罐區(qū)而來(lái)的輕烴經(jīng)過(guò)輕烴預(yù)熱器加熱到60 ℃，進(jìn)入閃蒸罐，罐底液相混合到新鮮石腦油管線，罐頂氣相進(jìn)入氣相進(jìn)料線；由罐區(qū)而來(lái)的石腦油混合加氫碳五后經(jīng)急冷水預(yù)熱，再混合輕烴中液相組分后經(jīng)過(guò)來(lái)自油洗塔循環(huán)輕質(zhì)油加熱至80 ℃后，進(jìn)入液相進(jìn)料線；由罐區(qū)而來(lái)的液化石油氣與循環(huán)丙烷餾分混合在蒸發(fā)器中氣化后，在70 ℃左右的溫度下進(jìn)入氣體裂解爐；加氫尾油與來(lái)自油洗塔的循環(huán)輕質(zhì)油混合加熱至80 ℃后進(jìn)入加氫尾油爐。進(jìn)料系統(tǒng)腐蝕監(jiān)測(cè)方案見(jiàn)表3。

表3 進(jìn)料系統(tǒng)的腐蝕監(jiān)測(cè)方案

4.2 急冷單元

由裂解爐急冷器出來(lái)的含有腐蝕性介質(zhì)的高溫裂解氣，在220 ℃左右進(jìn)入油洗塔，用來(lái)分離油氣并冷卻裂解氣；從油洗塔頂部出來(lái)的裂解氣進(jìn)入水洗塔，洗去裂解氣中腐蝕性介質(zhì)并使裂解氣冷卻至38 ℃左右去壓縮單元。油洗塔系統(tǒng)沒(méi)有較大的腐蝕性，大量的腐蝕性介質(zhì)留存在水洗塔中，尤其是急冷水及工藝水系統(tǒng)，工藝水系統(tǒng)包含工藝水及稀釋蒸汽兩個(gè)系統(tǒng)。

4.2.1 急冷單元急冷水系統(tǒng)

由水洗塔底部抽出的(溫度為83 ℃左右)含有腐蝕性介質(zhì)的急冷循環(huán)水，經(jīng)過(guò)QW用戶取熱，再經(jīng)兩組急冷水冷卻器返回水洗塔頂部，循環(huán)進(jìn)行。為了控制急冷水系統(tǒng)的腐蝕，一般在急冷水泵入口注入堿液，急冷水系統(tǒng)腐蝕監(jiān)測(cè)方案見(jiàn)表4。

表4 急冷水系統(tǒng)的腐蝕監(jiān)測(cè)

4.2.2 急冷單元工藝水系統(tǒng)

由水洗塔底部抽出的(溫度為83 ℃左右)含有腐蝕性介質(zhì)的另一部分為工藝水，工藝水經(jīng)汽油/水分離罐分離后，進(jìn)入工藝水汽提塔脫除工藝水中烴類(lèi)及腐蝕性介質(zhì)，汽提后的工藝水經(jīng)工藝水預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入稀釋蒸汽分離罐。工藝水系統(tǒng)腐蝕監(jiān)測(cè)方案見(jiàn)表5。

表5 工藝水系統(tǒng)的腐蝕監(jiān)測(cè)

4.2.3 急冷單元稀釋蒸汽系統(tǒng)

由稀釋蒸汽分離罐出來(lái)含有腐蝕性介質(zhì)的工藝水經(jīng)過(guò)兩組稀釋蒸汽發(fā)生器發(fā)生蒸汽，蒸汽再經(jīng)稀釋蒸汽過(guò)熱器后分兩路，一路進(jìn)入裂解爐爐區(qū)，另一路為水洗塔提供熱源,稀釋蒸汽系統(tǒng)腐蝕監(jiān)測(cè)方式見(jiàn)表6。

表6 稀釋蒸汽系統(tǒng)的腐蝕監(jiān)測(cè)

4.3 壓縮單元

來(lái)自水洗塔含有腐蝕性介質(zhì)的裂解氣經(jīng)過(guò)五段壓縮后進(jìn)入分離單元。在壓縮單元，來(lái)自加氫工段、分離工段等帶有腐蝕性介質(zhì)的氣體經(jīng)分離后返回壓縮單元的一、二、三段吸入罐。而帶有腐蝕性介質(zhì)的前四段壓縮機(jī)吸入罐凝液則返回前一段繼續(xù)壓縮、分離。在第四段出口，為了降低含有酸性介質(zhì)的裂解氣對(duì)后續(xù)系統(tǒng)的腐蝕及脫除裂解氣中的雜質(zhì)，在四段與五段之間設(shè)置了裂解氣堿洗工藝，裂解氣經(jīng)過(guò)堿洗工藝及第五段壓縮后進(jìn)入分離單元，這時(shí)的裂解氣已經(jīng)非常純凈，基本不含腐蝕性介質(zhì)。本身具有腐蝕性的堿洗系統(tǒng)在洗劑裂解氣酸性物質(zhì)的循環(huán)過(guò)程中，堿液逐漸被污染，需要不斷排除廢堿液，廢堿液同樣具有較強(qiáng)的腐蝕性。

4.3.1 壓縮機(jī)段間冷卻系統(tǒng)

來(lái)自水洗塔的裂解氣，混合脫戊烷塔塔頂?shù)臍庀唷⑷剂蠚膺M(jìn)料加熱器、脫辛烷塔氣相四段吸入罐出口部分氣相及廢堿汽提塔中氣相混合后，進(jìn)入一段吸入罐，經(jīng)一段壓縮、冷卻后，與汽油穩(wěn)定塔氣相、汽油二段加氫分離罐氣相、脫辛烷塔氣相及來(lái)自三段吸入罐底的凝液進(jìn)入二段吸入罐，經(jīng)二段壓縮、冷卻后，與來(lái)自汽/油廢堿分離罐、汽油洗滌罐、裂解氣逆流換熱器的氣相組分及四段吸入罐凝液進(jìn)入三段吸入罐，經(jīng)四段壓縮、冷卻后進(jìn)入堿洗單元，隨后經(jīng)五段吸入、壓縮、冷卻后進(jìn)入裂解氣分離單元。壓縮機(jī)段間腐蝕系統(tǒng)腐蝕監(jiān)測(cè)方式見(jiàn)表7。

表7 壓縮機(jī)段間系統(tǒng)的腐蝕監(jiān)測(cè)

4.3.2 堿洗系統(tǒng)及廢堿氧化系統(tǒng)

由第四段壓縮后的裂解氣經(jīng)堿洗塔入口分離罐后，進(jìn)入堿洗塔脫除酸性物質(zhì)及雜質(zhì)，洗滌后的裂解氣進(jìn)入壓縮五段。堿洗塔有上中下三段堿洗回流，洗滌后的廢堿液經(jīng)堿洗塔塔底并與五段吸入罐含有汽油和廢堿液混合后進(jìn)入汽油/廢堿分離罐，分離出的廢堿與汽油洗滌罐廢堿混合后進(jìn)入廢堿汽提塔，塔頂氣相進(jìn)入壓縮一段吸入罐，底部廢堿依次進(jìn)入廢堿儲(chǔ)罐1、廢堿氧化罐及廢堿儲(chǔ)罐2。失效廢堿由廢堿氧化罐底部出界區(qū)，新鮮堿液在堿洗塔上端補(bǔ)充。堿洗及廢堿氧化系統(tǒng)腐蝕監(jiān)測(cè)方式見(jiàn)表8。

表8 堿洗及廢堿氧化系統(tǒng)的腐蝕監(jiān)測(cè)

4.4 汽油加氫單元

汽油加氫單元由汽油穩(wěn)定、汽油一、二段加氫、脫辛烷、脫戊烷及汽油汽提6部分組成，主要目的是對(duì)裂解系統(tǒng)的汽油組分進(jìn)行加氫、分離及提純。水洗塔塔底汽油/水分離器及壓縮機(jī)二段吸入罐底汽油/水分離器中含有腐蝕性介質(zhì)的汽油經(jīng)過(guò)汽油穩(wěn)定塔后的汽油進(jìn)入一段加氫，被加氫后的汽油去脫辛烷塔脫除辛烷，C8以上組分去二段加氫后進(jìn)入脫戊烷塔區(qū)分C5及C6以上重組分。一段加氫及二段加氫的部分汽油需要通過(guò)汽油汽提塔進(jìn)行汽提。從腐蝕系統(tǒng)分析，確定為3個(gè)腐蝕系統(tǒng)，分別是汽油穩(wěn)定及一段加氫腐蝕系統(tǒng)、脫辛烷及二段加氫腐蝕系統(tǒng)及脫戊烷及汽油汽提腐蝕系統(tǒng)。

4.4.1 汽油穩(wěn)定及一段加氫單元

來(lái)自水洗塔塔底汽油/水分離器及壓縮機(jī)二段吸入罐底汽油/水分離器中含有腐蝕性介質(zhì)的汽油進(jìn)入汽油穩(wěn)定塔，含有硫化物及酸性物質(zhì)的塔頂氣相返回壓縮機(jī)單元，液相經(jīng)一段加氫進(jìn)料緩沖罐后進(jìn)入一段加氫反應(yīng)器，反應(yīng)餾出物經(jīng)一段加氫熱分離罐后大部分去入脫辛烷塔，部分返回一段加氫反應(yīng)器。汽油穩(wěn)定及一段加氫系統(tǒng)腐蝕監(jiān)測(cè)方式見(jiàn)表9。

表9 汽油穩(wěn)定及一段加氫系統(tǒng)的腐蝕監(jiān)測(cè)

4.4.2 脫辛烷塔及加氫二段

來(lái)自一段加氫熱分離罐作為選擇性加氫的汽油部進(jìn)入脫辛烷塔進(jìn)一步處理，其余進(jìn)入汽油汽提塔。脫辛烷塔塔頂含有腐蝕性介質(zhì)的溜出物經(jīng)冷凝后脫辛烷塔頂回流罐，罐中含腐蝕性介質(zhì)的輕組分返回裂解壓縮單元，罐底液相(汽油)部分返回脫辛烷塔頂，其余去加氫二段，罐中凝結(jié)水去裝置排污罐。塔底流出物經(jīng)換熱后C9及重組分部分去壓縮單元其余出界區(qū)。加氫二段塔底流出物經(jīng)二段分離罐后，部分返回二段加氫，其余去脫戊烷塔。脫辛烷塔及加氫二段單元腐蝕監(jiān)測(cè)方式見(jiàn)表10。

表10 脫辛烷塔單元的腐蝕監(jiān)測(cè)

4.4.3 脫戊烷塔及汽油汽提塔單元

來(lái)自加氫二段分離罐部分汽油與開(kāi)工石腦油及汽油汽提塔塔頂組分混合后進(jìn)入脫脫戊烷塔。塔頂溜出物經(jīng)冷凝后進(jìn)入塔頂回流罐，回流罐氣相進(jìn)入壓縮單元。罐底液相除部分回流外其余作為碳五產(chǎn)品去界區(qū)，罐中分離水去排污系統(tǒng)。塔底的C6、C8出界區(qū)。來(lái)自加氫一段熱分離罐的部分汽油與石腦油及二段分離罐部分汽油混合后進(jìn)入汽油汽提塔，塔頂氣相部分作為脫戊烷塔進(jìn)料其余去壓縮三段。塔底的C6、C8出界區(qū)。脫戊烷塔及汽油汽提塔單元腐蝕監(jiān)測(cè)方式見(jiàn)表11。

表11 脫戊烷塔及汽油汽提塔系統(tǒng)的腐蝕監(jiān)測(cè)

5 結(jié)束語(yǔ)

裂解裝置是乙烯生產(chǎn)系統(tǒng)的龍頭，工藝復(fù)雜，腐蝕是導(dǎo)致裂解裝置生產(chǎn)波動(dòng)和產(chǎn)生安全隱患的決定因素，根據(jù)多年的腐蝕監(jiān)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)總結(jié)、歸納，在裝置易腐蝕單元及腐蝕部位上列出了相應(yīng)的腐蝕監(jiān)測(cè)、檢查手段，及時(shí)有效地控制了裝置突發(fā)腐蝕事件的發(fā)生，為裝置安全生產(chǎn)提供保障。

[1] 白天相.裂解氣壓縮機(jī)段間換熱器的防腐蝕技術(shù)探討[J].煉油與化工,2008，19(3):34-35.

[2] 陸向東.換熱器管束結(jié)垢和腐蝕原因及分析[J].化工設(shè)備與管道,2009，46(6):67-69.

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[4] 章炳華.乙烯EA1123稀釋蒸汽發(fā)生器腐蝕原因分析[J].腐蝕與防護(hù), 2007，28(9)：479-485.

[5] 楊敏，徐國(guó)良，紀(jì)琳，等.乙烯裂解加氫脫C5系統(tǒng)腐蝕原因分析及防護(hù)[J].全面腐蝕控制, 2006，20(5):28-31.

(編輯 寇岱清)

Analysis of Corrosion in Ethylene Cracking Unit and Design of Corrosion Monitoring

KangQiangli,ZhaoMin,KongZhaohui,MaHongjie,CuiKelong

(PetroChinaDushanziPetrochemicalCompany,Dushanzi833699,China)

Through the corrosivity analysis of process fluid in ethylene cracking unit and based upon the results of analysis of the amount of corrosive media in the unit, the HAZOP study, and corrosions in the similar units both in China and abroad, the units or systems which are subject to corrosion are determined. The corrosions in the corrosion system or corrosion units are monitored by several general corrosion detection and monitoring measures, and corrosion monitoring system has been established. The corrosion monitoring data have been applied to evaluate the corrosion and corrosion trend development of the system so as to realize the effective corrosion monitoring. The corrosion problems and corrosion hazard can be timely discovered and corrective measures can be timely taken to reduce equipment corrosion.

cracking unit, corrosion analysis, monitoring point design, corrosion monitoring

2015-10-21；修改稿收到日期：2015-12-03。

康強(qiáng)利，高級(jí)工程師，碩士，2008年畢業(yè)于西安石油大學(xué)機(jī)械工程領(lǐng)域，現(xiàn)在該公司主要從事煉油與化工裝置防腐蝕技術(shù)研究、腐蝕監(jiān)測(cè)及腐蝕控制技術(shù)工作。E-mail:yjy_kql@petrochina.com.cn