常減壓裝置塔頂管道腐蝕原因解析

陳龍飛，惠益嘉

（中國寰球工程公司 遼寧分公司，遼寧 撫順 113006）

常減壓裝置塔頂管道腐蝕原因解析

陳龍飛，惠益嘉

（中國寰球工程公司 遼寧分公司，遼寧 撫順 113006）

針對目前原油品質(zhì)日趨劣化，造成常減壓裝置塔頂管線腐蝕日益嚴(yán)重，經(jīng)過腐蝕調(diào)查并分析腐蝕原因后，闡述了腐蝕的環(huán)境和機(jī)理，解決常減壓蒸餾裝置管線低溫部位防腐的合理措施，提出了加強(qiáng)工藝調(diào)整PH值的控制，并合理的減緩腐蝕-加強(qiáng)對緩蝕劑和劑量控制，降低腐蝕所造成的風(fēng)險(xiǎn)。

常減壓蒸餾裝置；塔頂管線；腐蝕原因；防腐措施

經(jīng)調(diào)查山東某煉廠常減壓裝置塔頂管線腐蝕日趨嚴(yán)重，分析其造成的腐蝕首要原因是原油品質(zhì)的逐漸劣化，油品的腐蝕性介質(zhì)含量也隨之升高，不僅會對裝置的設(shè)備和管道造成腐蝕，也對煉廠的正常運(yùn)行和人身安全造成嚴(yán)重威脅。針對油品的性質(zhì)和造成腐蝕的原因進(jìn)行有目的的分析和測試，準(zhǔn)確的提出應(yīng)對措施，對常減壓裝置的安全運(yùn)行則顯得十分必要。

該煉廠常減壓裝置于2005年底建成投產(chǎn)，加工的原油來源復(fù)雜，其成分極其不穩(wěn)定。由于原油含硫量較高（0.82%～1.3%），對常減壓裝置設(shè)備的腐蝕問題也不可避免，經(jīng)過對該煉廠的長時(shí)間調(diào)研和分析化驗(yàn)，腐蝕問題較為嚴(yán)重的部位主要集中在常壓塔頂和塔頂換熱器管線的低溫部位[1]。

1 常減壓裝置腐蝕機(jī)理

該裝置加工的原油本身含有一定程度的硫和氯離子，原油在脫水后對設(shè)備和管道基本沒有腐蝕性，對低溫區(qū)的管道腐蝕經(jīng)查是由于HCl和H2S互相作用，并形成循環(huán)腐蝕環(huán)境，從而對管線和設(shè)備造成嚴(yán)重腐蝕，原油在蒸餾過程中產(chǎn)生HCl和H2S，通過管線進(jìn)入常壓流程的冷凝冷卻系統(tǒng)，由于冷凝系統(tǒng)中液態(tài)水的出現(xiàn)，HCl和H2S遇水溶解后，形成了強(qiáng)酸腐蝕環(huán)境。腐蝕反應(yīng)方程[2]如下：

2 常壓塔頂管線腐蝕解析

裝置內(nèi)常頂油氣通過E-1001A/B換熱后，溫度由 122℃降至到 97℃，而后進(jìn)入濕式空冷器E-1002A～F。

2010年2月停工檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)E-1001A/B的出口管線的套管部分也腐蝕較重，將閥門的前置彎頭拆除后，發(fā)現(xiàn)該彎頭腐蝕極其嚴(yán)重，沖刷部位已有明顯漏點(diǎn)，見圖1。

2010年4月，該煉廠發(fā)現(xiàn)常減壓裝置常壓塔頂管線和原油-常頂油氣換熱器E-1001A/B出口彎頭（規(guī)格為φ630 mm×12.0 mm，材質(zhì)為20#鋼）腐蝕嚴(yán)重，并伴有穿孔泄漏現(xiàn)象。

2010年 9月，裝置例行檢修時(shí)，發(fā)現(xiàn)換熱器E-1001A/B存在嚴(yán)重泄漏情況，經(jīng)查為該換熱器原油-常頂油氣管道被嚴(yán)重腐蝕后發(fā)生泄漏。

2010年 11月，該原油-常頂油氣換熱器E-1001A/B出口閥后異徑三通（規(guī)格為φ630 mm×12 mm/φ377 mm×10.5 mm，材質(zhì)為20#鋼）焊口沖刷腐蝕泄漏, 用環(huán)氧樹脂加玻璃絲布包裹，最后加套管施焊。

2011年1月檢測時(shí)，焊縫處的腐蝕已經(jīng)非常嚴(yán)重，腐蝕泄露裂口長度為16mm左右，寬3.5mm左右，見圖2。經(jīng)專家討論后采取美特鐵焊接堵漏。

圖1 腐蝕彎頭局部Fig.1 Part of corrosion elbow

圖2 焊縫處腐蝕Fig.2 Welding seam corrosion

3 管道腐蝕原因分析

3.1 塔頂污水pH超標(biāo)加劇設(shè)備腐蝕

酸性腐蝕為此類裝置的常見腐蝕狀況，因此控制附塔管道內(nèi)的物料pH值可以有效緩解設(shè)備和管道的腐蝕程度和速度[3]經(jīng)檢測塔頂管線注水系統(tǒng)的冷凝水為中性與弱堿性之間，即7.0≤pH≤9.0。

原油的檢測報(bào)告中顯示，該煉廠使用的原油含有氯化鈉、氯化鈣和氯化鎂等無機(jī)鹽成分，常溫下并無腐蝕作用，但在加工生產(chǎn)過程中，原油經(jīng)過加熱分解，無機(jī)鹽中的氯離子遇水，且在高溫環(huán)境下形成鹽酸的強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)，從而對設(shè)備和管道進(jìn)行腐蝕破壞。

3.2 緩蝕劑和中和劑質(zhì)量對設(shè)備腐蝕的影響

由于管道和設(shè)備的腐蝕情況嚴(yán)重，該煉廠2010年起針對塔頂冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行持續(xù)采樣并做pH值測定，經(jīng)檢測冷凝水pH值極不穩(wěn)定，且嚴(yán)重超標(biāo)，雖短時(shí)間內(nèi)對生產(chǎn)不會造成影響，但長期的腐蝕對設(shè)備和管道的危害非常嚴(yán)重[4]，如不排除該隱患，很可能釀成大事故，檢測小組將1月至6月的監(jiān)測數(shù)據(jù)繪制成表，進(jìn)一步分析冷卻水的pH值波動(dòng)原因，其統(tǒng)計(jì)表見表1。

該裝置于2010年1月投入生產(chǎn)的緩蝕劑和中和劑，為某化工廠生產(chǎn)，經(jīng)第三方檢測后各項(xiàng)指標(biāo)均合格，該產(chǎn)品正式用于該裝置后，分析小組對塔頂污水做了采樣分析，其鐵離子含量嚴(yán)重超標(biāo)（標(biāo)準(zhǔn)含量≤3.0 mg/L），而且數(shù)據(jù)波動(dòng)明顯，結(jié)合之前檢測結(jié)果，分析得出緩蝕劑和中和劑并未起到緩解腐蝕的作用，而且出現(xiàn)了加劇腐蝕的異常狀況。

3.3 裝置流程和設(shè)備狀況對腐蝕程度的影響

該裝置自投入使用后，一直處于滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)備老化日趨嚴(yán)重，經(jīng)過擴(kuò)容增產(chǎn)后，部分設(shè)備勉強(qiáng)能夠滿足要求，特別是常壓塔，其塔頂管線油氣量明顯增加的情況下口徑卻未增加，流速增大至原來的約1.2倍，因此管壁所承受的油氣沖刷腐蝕增加，也是管線加快變薄、泄漏的重要因素[5]。

經(jīng)考察換熱器E-1002A/B的管線未按平均分配的原則進(jìn)行配管，導(dǎo)致介質(zhì)在管線內(nèi)流量出現(xiàn)偏差，從而造成局部沖刷嚴(yán)重，加劇腐蝕程度。

表1 塔頂管線pH值統(tǒng)計(jì)表Table 1 pH Statistics of column overhead pipelines

3. 4 電脫鹽對腐蝕程度的影響

原油中通常含有NaCl、CaCl2、MgCl2等鹽類、同時(shí)含有一定的水，鹽類溶解于水中與原油形成懸濁液，其中也有部分鹽類以顆粒狀態(tài)懸浮于原油中，這些鹽類在煉油生產(chǎn)過程中經(jīng)過高溫環(huán)境下的復(fù)雜作用，產(chǎn)生強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)，對設(shè)備和管道危害極大，因此電脫鹽系統(tǒng)對于煉油裝置至關(guān)重要，電脫鹽效果不佳時(shí)，原油中的腐蝕性介質(zhì)可對裝置后續(xù)的加工設(shè)備和管道造成嚴(yán)重腐蝕。

經(jīng)過對該煉油廠電脫鹽效果的調(diào)查，經(jīng)過電脫鹽處理后的原油各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足要求，特別是含鹽和含水量均處于指標(biāo)以下，該裝置的電脫鹽系統(tǒng)完全能夠滿足工藝要求[6]，可將電脫鹽系統(tǒng)造成管道腐蝕的原因排除。

4 防腐措施

4.1 調(diào)整介質(zhì)中pH值

生產(chǎn)過程中控制介質(zhì)的pH值是防腐的重要手段之一，鑒于管道腐蝕的部位特殊，該廠成立分析專項(xiàng)小組，專門針對該段工藝管道進(jìn)行長期監(jiān)控、采樣、分析，及時(shí)匯報(bào)管道內(nèi)介質(zhì)的鐵離子含量以及pH值數(shù)據(jù)，出現(xiàn)超標(biāo)狀況時(shí)，分析原因并采取有效措施進(jìn)行整改，防止設(shè)備和管道出現(xiàn)急劇腐蝕狀態(tài)，保障生產(chǎn)平穩(wěn)運(yùn)行。

4.2 均衡管道承壓

原有設(shè)計(jì)中 E-1002A/B配管未能做到平均布置，介質(zhì)分配也未做均衡考慮，從而造成介質(zhì)偏流，局部沖刷腐蝕嚴(yán)重。根據(jù)現(xiàn)場情況，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，滿足工藝流程的前提下，將舊有管道進(jìn)行合理布置，做到平均分配管道中介質(zhì)，盡量保證介質(zhì)平緩輸送，并且增加了易腐蝕管段及彎頭的壁厚，進(jìn)一步減緩設(shè)備和管道的沖刷腐蝕因素，增強(qiáng)抗腐蝕能力。

4.3 緩蝕劑和中和劑對管線防腐的作用

緩蝕劑和中和劑對管線防腐有著至關(guān)重要的作用，根據(jù)大多數(shù)煉廠的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)對比，緩蝕劑和中和劑可以有效減緩管道腐蝕。

經(jīng)上述分析，該裝置所使用緩蝕劑和中和劑在測試中未有明顯效果，而且有加重腐蝕的嫌疑，經(jīng)與廠家和相關(guān)專家溝通分析后，嘗試采用蒸汽攜帶的加藥方式，再次檢測后，污水中鐵離子含量降至合格水平線內(nèi)，其緩蝕效果明顯，且數(shù)據(jù)趨于持續(xù)穩(wěn)定狀態(tài)。

5 其他原因造成的腐蝕及防治措施

5.1 電脫鹽效果不佳造成的腐蝕

實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于原油種類繁雜，含鹽量波動(dòng)較大，因此當(dāng)煉廠原油來源不穩(wěn)定時(shí)，易造成電脫鹽處理量不能完全滿足生產(chǎn)要求的情況，導(dǎo)致后續(xù)的煉油設(shè)備和管道腐蝕日趨嚴(yán)重。

其防治措施要根據(jù)不同狀況進(jìn)行分析，當(dāng)原油成分改變時(shí)，應(yīng)將成分?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送給電脫鹽設(shè)備的供應(yīng)商，經(jīng)過周密的分析計(jì)算后，再進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)，并在生產(chǎn)過程中及時(shí)采樣分析，避免造成不必要的損失。

5.2 緩蝕劑、中和劑不達(dá)標(biāo)造成的腐蝕

實(shí)際生產(chǎn)過程中緩蝕劑和中和劑的作用對管道和設(shè)備的防腐非常重要，但經(jīng)調(diào)研分析，緩蝕劑、中和劑的產(chǎn)品質(zhì)量差異較大，某煉廠的常減壓裝置發(fā)生與本文類似的嚴(yán)重腐蝕情況，其他檢測均符合生產(chǎn)要求，管道布局合理，但塔頂管道仍然發(fā)生較為嚴(yán)重的腐蝕，逐一排查后發(fā)現(xiàn)其注入的緩蝕劑和中和劑產(chǎn)品質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，不僅不能減緩腐蝕效果，反而增加了腐蝕速度，因此嚴(yán)格把控緩蝕劑和中和劑的產(chǎn)品質(zhì)量對減緩管道腐蝕也尤為重要。

5.3 管道選用不當(dāng)造成的腐蝕

塔頂管道和與其相關(guān)的設(shè)備、管道是易腐蝕的個(gè)體，通常選用碳鋼作為主材，其腐蝕無法避免，只能減緩，因此管材選用時(shí)應(yīng)區(qū)別于常規(guī)設(shè)計(jì)，可將壁厚相應(yīng)提高，條件允許時(shí)也可以考慮使用不銹鋼或其他抗腐蝕的材料。另外管道的管徑選擇也應(yīng)考慮裝置的處理能力，盡量避免出現(xiàn)管道中的介質(zhì)流速過快的現(xiàn)象。

［1］殷德清，李茂盛，張兆寬.常減壓蒸餾裝置的硫分布、腐蝕及防護(hù)[J].石油化工腐蝕與防護(hù)，2008,25(4):41-44

［2］李俊，宋文明，薛小強(qiáng).濕硫化氫環(huán)境原料氣管線焊縫開裂分析與對策[J].石油化工設(shè)備，2011(6):93-96.

［3］文聯(lián)奎，戴東生.催化裂化煙機(jī)入口管線借口的有限元計(jì)算[J].石油化工設(shè)備，1993(6):8-12.

［4］楊蘭州，王喜月.應(yīng)對原油變化的裝置腐蝕防護(hù)[J].石油化工腐蝕與防護(hù)，2010，27(6):27-30

［5］劉香蘭，王穎.常壓塔頂系統(tǒng)腐蝕原因分析及對策[J].全面腐蝕控制，2011,25(1):26-30.

［6］陳洋.常減壓裝置塔頂系統(tǒng)腐蝕與控制技術(shù)現(xiàn)狀[J].全面腐蝕控制, 2011,25(8):10-13.

2017年水性工業(yè)漆將成為涂料行業(yè)發(fā)展新趨勢

近年來，環(huán)境污染越來越重，城市淹沒在霧霾之中，PM2.5引發(fā)了人們對環(huán)保的高度關(guān)注和行動(dòng)熱情。其實(shí)環(huán)?？梢詮纳磉呑銎?，水性家具涂料、水性防腐涂料、水性汽車涂料、水性集裝箱涂料、水性建筑涂料等環(huán)保涂料的興起，可以減少PM2.5的排放，相對于溶劑型涂料來說，水性涂料對環(huán)境的污染是很輕的，尤其近年來，隨著國家各項(xiàng)環(huán)保政策的出臺，國家調(diào)控推動(dòng)水性涂料的發(fā)展，減少溶劑型涂料的生產(chǎn)，可以說未來水性涂料的發(fā)展只會越來越好。

水性工業(yè)漆是一種以水為溶解介質(zhì)的涂料，就好像溶劑型涂料，水性工業(yè)漆具有無毒環(huán)保、無氣味、可揮發(fā)物極少、不燃不爆等優(yōu)點(diǎn)，是一種不用有機(jī)溶劑作為稀釋劑的綠色環(huán)保產(chǎn)品。水性工業(yè)漆在我國起步較晚，隨著國家環(huán)保法規(guī)的日益完善、涂料企業(yè)和公眾對環(huán)保意識的日益增強(qiáng)，發(fā)展水性等環(huán)保涂料已勢在必行。傳統(tǒng)的建筑涂料、汽車電泳底漆水性化已普及，目前水性工業(yè)漆技術(shù)日趨成熟，開始逐步向汽車、集裝箱、工程機(jī)械等領(lǐng)域推廣應(yīng)用。

近年來國內(nèi)空氣質(zhì)量嚴(yán)重惡化，進(jìn)一步促進(jìn)了我國環(huán)保建設(shè)的進(jìn)程，國家一系列環(huán)保政策措施的出臺，為環(huán)境保護(hù)提供了保障，但是光有政策支持還不夠，還需要通過科技進(jìn)步，推進(jìn)系列環(huán)保材料的快速研發(fā)和使用，才能真正地解決環(huán)保與發(fā)展之間的矛盾。面對日趨嚴(yán)格的環(huán)保政策，不管是涂料原材料供應(yīng)商，還是涂料生產(chǎn)企業(yè)、涂裝設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)，都圍繞水性工業(yè)漆等環(huán)保產(chǎn)品加快轉(zhuǎn)型發(fā)展。

Cause Analysis of Corrosion of the Pipes on the Top of Atmospheric and Vacuum Distillation Unit

CHEN Long-fei,HUI Yi-jia

（HQCEC Liaoning Branch, Liaoning Fushun 113006，China）

The corrosion of the pipes on the top of atmospheric and vacuum distillation unit becomes increasingly severe because of crude oil quality deteriorating. In this paper, the corrosion situation was investigated and corrosion causes were analyzed, the environment and mechanism of corrosion were introduced, the reasonable measures to solve the corrosion problems of low-temperature pipes in AC/VDU were put forward. It's pointed out that the process adjustment of PH value should be strengthened, proper anti-corrosion agents should be used, in order to reduce the risk caused by the corrosion.

Atmospheric and vacuum distillation unit; Pipeline; Corrosion causes; Anticorrosion measures

TE 624

A

1671-0460（2017）04-0732-03

2017-03-19

陳龍飛（1981-），男，遼寧省沈陽人，工程師，2005年畢業(yè)于大連輕工業(yè)學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)，研究方向：石油化工工藝管道設(shè)計(jì)工作安裝。E-mail：chenlongfei@hqcec.com。