腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)在某大型煉油項目中的應用

陳怡，劉溪

(中石化洛陽工程有限公司，河南 洛陽 471003)

通過對設備腐蝕速度和某些與腐蝕速度有密切關系的參數(shù)進行連續(xù)或斷續(xù)測量，同時根據(jù)測量結果對生產(chǎn)過程的有關條件進行自動控制，是腐蝕監(jiān)測的目的[1]。

中亞國家的某大型煉油廠石油深加工聯(lián)合裝置項目，在催化裂化裝置、液化烴氣體脫硫裝置、石腦油加氫精制裝置、柴油加氫裝置、汽油選擇性加氫裝置中設置了腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)。這些裝置采用了法國專利商AXENS的工藝包，由前端工程設計(FEED) 公司完成腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)的方案設計，由EPC承包方完成最終的工程。

1 腐蝕監(jiān)測點的布置方案

2)液化烴氣體脫硫裝置的腐蝕監(jiān)測點設置在堿液循環(huán)系統(tǒng)，包括堿液沖洗、堿液再生循環(huán)、廢堿液系統(tǒng)，主要的腐蝕形式是： Fe+NaOH+H2O，由堿液引起的金屬”堿脆”腐蝕[3]。液化烴氣體脫硫裝置腐蝕監(jiān)測點的分布如圖2所示，相關信息見表2所列。

圖1 催化裂化裝置腐蝕監(jiān)測點分布示意

表1 催化裝置腐蝕監(jiān)測點分布及相關信息

圖2 液化烴氣體脫硫裝置腐蝕監(jiān)測點分布示意

圖3 石腦油加氫精制裝置腐蝕監(jiān)測點分布示意

表2 液化烴氣體脫硫裝置腐蝕監(jiān)測點分布及相關信息

2 腐蝕監(jiān)測儀表的選型

目前常用的在線腐蝕監(jiān)測儀表有： 電阻探針腐蝕監(jiān)測儀、電感探針腐蝕監(jiān)測儀、電化學探針腐蝕監(jiān)測儀，各自特點比較見表6所列[5]。

表4 汽油選擇性加氫裝置腐蝕監(jiān)測點分布及相關信息

圖5 柴油加氫裝置腐蝕監(jiān)測點分布示意

1)電阻探針腐蝕監(jiān)測儀。電阻探針腐蝕監(jiān)測儀測量金屬腐蝕是根據(jù)金屬原件由于腐蝕作用使橫截面積減小導致電阻值增大的原理。目前已經(jīng)成為一種應用普遍與成熟的在線腐蝕監(jiān)測儀。該類監(jiān)測儀的金屬原件通常是絲狀、片狀或管狀，如果腐蝕大體上是均勻的，電阻的變化就與腐蝕的增量成比例。該類檢測儀可以在設備運行過程中對設備的腐蝕狀況進行連續(xù)地監(jiān)測，能準確地反映出設備運行各階段的腐蝕率及其變化，且能夠適用于各種不同的介質(zhì)，不受介質(zhì)的導電率影響。

電阻探針腐蝕監(jiān)測儀的優(yōu)點是： 可提供關于金屬損耗的連續(xù)信息，可在大多數(shù)的氣、油、水等環(huán)境中使用，應用原理直觀，數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，各種腐蝕介質(zhì)都能廣泛使用；缺點是： 需要金屬損耗累積到一定量后才反應，靈敏度不夠高，而且腐蝕生成物的導電性有時對測量結果產(chǎn)生影響。

表5 柴油加氫裝置腐蝕監(jiān)測點分布及相關信息

表6 在線型腐蝕測量儀表的特性比較

2)電感探針腐蝕監(jiān)測儀。該類監(jiān)測儀是通過檢測電磁場強度的變化來判斷金屬原件的腐蝕程度，實現(xiàn)在線腐蝕監(jiān)測。電感探針腐蝕監(jiān)測儀的優(yōu)點是： 應用廣泛，靈敏度高，響應較快，適用于各種介質(zhì)；缺點是： 對低腐蝕速率的腐蝕系統(tǒng)響應較慢，對于存在局部腐蝕的應用場合，測量結果不夠理想。

3)電化學探針腐蝕監(jiān)測儀。該類監(jiān)測儀是基于金屬腐蝕過程中的電化學本質(zhì)而進行的一種快速測定腐蝕的腐蝕監(jiān)測儀。其特點是對腐蝕程度的響應非?？欤塬@得瞬間的腐蝕速率，比較靈敏，能夠及時地反映設備操作條件的變化，但它不適用于導電性差的介質(zhì)，這是由于當設備表面有一層致密的氧化膜或鈍化膜，甚至堆積有腐蝕產(chǎn)物時，將產(chǎn)生假電容而引起很大的誤差，甚至無法測量。此外，電化學探針腐蝕監(jiān)測儀得到腐蝕速率的技術基礎是基于穩(wěn)態(tài)條件，所測物體是均勻腐蝕或全面腐蝕，因此電化學探針腐蝕監(jiān)測儀不能提供局部腐蝕的信息。在一些特殊的條件下，檢測金屬腐蝕速率通常需要與其他測試方法進行比較，以確保電化學探針腐蝕監(jiān)測儀的準確性。電化學探針腐蝕監(jiān)測儀的優(yōu)點是： 響應較快、靈敏度高、分辨率高，可以在線實時監(jiān)測腐蝕率；缺點是： 只能應用于電解質(zhì)環(huán)境。

經(jīng)過性價比綜合分析，EPC承包商最終采用了電阻探針腐蝕監(jiān)測儀。腐蝕監(jiān)測儀表的規(guī)格書中應包含以下的主要信息： 管嘴高度，管嘴安裝位置，工藝管道材質(zhì)、用途，腐蝕余量，主要腐蝕因素，安裝形式，測量范圍，響應時間等。

3 腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)及作用

現(xiàn)場腐蝕監(jiān)測儀的4～20 mA輸出信號反映的是金屬的腐蝕損耗量，腐蝕損耗量的國際通用工程計量單位是密耳(mil)，1 mil=0.025 4 mm。

該項目把腐蝕損耗量信號直接引入DCS，利用DCS的數(shù)據(jù)采集、計算、記錄、顯示等功能，構成了最基本的腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)。根據(jù)式(1)計算出相應的腐蝕速率(腐蝕速率的單位通常采用mm/a或μm/d)：

(1)

(2)

式中：y——腐蝕監(jiān)測儀表測量的損耗值；i=1， 2， …,m；t——采樣時間；m——采樣次數(shù)。

由于DCS適用于工藝過程控制，對處理監(jiān)測周期較長的腐蝕數(shù)據(jù)，例如分析整理、歸納回放幾天或幾周時間間隔的數(shù)據(jù)，在DCS平臺上不易處理，而且DCS上一般都沒有專業(yè)化的腐蝕管理數(shù)據(jù)庫和應用軟件，因此腐蝕監(jiān)測儀的輸出信號也可以接入由腐蝕監(jiān)測儀廠家配置的專業(yè)化的腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)。

專業(yè)化的腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)為腐蝕監(jiān)測提供了更佳的工作平臺，能夠實現(xiàn)以下的功能： 定制專業(yè)化的數(shù)據(jù)報表；總體性的腐蝕數(shù)據(jù)管理；與DCS實時交換數(shù)據(jù)；將腐蝕數(shù)據(jù)與工藝過程參數(shù)相關聯(lián)，如溫度、壓力、pH值、溶解氧、化學藥劑用量等；資產(chǎn)計算與評估；化學試劑消耗量計算與預測；專業(yè)化的腐蝕分析報告。

腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)對煉油裝置的長、滿、優(yōu)運行起到十分關鍵的作用，主要有以下幾個方面：

1)為設備防腐提供依據(jù)。在裝置運行過程中，為了減緩設備的腐蝕，需要在容易出現(xiàn)腐蝕的管道中注入緩蝕劑。通過腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)反饋的數(shù)據(jù)，可以及時了解緩蝕劑、中和劑等化學藥劑的防腐效果，并根據(jù)監(jiān)測結果，調(diào)整緩蝕劑的類型或比例。利用腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)中的專業(yè)化數(shù)據(jù)庫資源，結合自動控制技術，還可以實現(xiàn)化學藥劑的自動化、精細化、智能化注入。

2)預防事故發(fā)生。腐蝕性介質(zhì)的泄漏或工藝參數(shù)的異常變化有時會導致設備嚴重腐蝕。通過腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)，可以實時監(jiān)測介質(zhì)的腐蝕狀況，一旦發(fā)現(xiàn)腐蝕速率驟然變化，應立即對裝置進行檢查，及時找出問題產(chǎn)生的原因，以防止重大事故的發(fā)生。

3)分析腐蝕原因。通過腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)，可以了解和掌握腐蝕過程與工藝參數(shù)的關系，有利于分析腐蝕原因，對腐蝕的發(fā)生和變化趨勢做出綜合分析。

4)預測設備壽命。根據(jù)腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)得出的腐蝕速率，可以評估設備及管道的壽命，為設備及管道更換及材質(zhì)的選擇提供依據(jù)，減少危險事故發(fā)生的概率，尤其對于在高溫高壓且存在硫化氫介質(zhì)的裝置，該功能尤為重要。

4 結束語

近年來，由于國內(nèi)煉油加工能力的不斷提高，石油產(chǎn)品銷量的不斷增加，國內(nèi)的原油資源難以滿足需求，大量進口高硫原油在所難免，這樣會加大煉油設備的腐蝕。設備腐蝕將產(chǎn)生安全隱患，減少設備使用壽命，增加裝置非計劃停工檢修。為保證煉油設備正常生產(chǎn)，安全長時間運行，對煉油設備的腐蝕監(jiān)測變得尤為重要。腐蝕監(jiān)測技術

在預防事故發(fā)生、預測設備壽命、分析設備腐蝕原因、改善設備運行狀態(tài)、提高設備的可靠性等方面具有廣闊的應用前景。分析總結該項目腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)的實施過程，希望能夠推廣和促進腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)在國內(nèi)的應用與發(fā)展。