600萬噸/年常減壓蒸餾裝置加工高酸值原油腐蝕防護探討

夏偉健 謝海兵 胡偉

摘要：高酸值原油的高腐蝕性，在加工過程中必然帶來大量的設備腐蝕問題，尤其是加工高酸值原油的龍頭裝置--常減壓蒸餾裝置將面臨著更為嚴重的設備腐蝕問題，探索高酸值原油在常減壓蒸餾過程中行之有效的設備防腐措施，將對企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟效益有著重要的現(xiàn)實意義。本文介紹了某公司600萬噸/年常減壓蒸餾裝置為應對加工高酸值原油，采取的系列防護措施;并對今后的優(yōu)化方向進行了一定的探討。

Abstract： The high corrosivity of high-acid crude oil will inevitably bring a lot of equipment corrosion problems during processing， especially the atmospheric and vacuum distillation device， which is the leading device for processing high-acid crude oil， will face more serious equipment corrosion problems. Exploring the effective equipment anti-corrosion measures of high-acid value crude oil in the atmospheric and vacuum distillation process will have important practical significance for the safety production and economic benefits of enterprises. This article introduces a series of protective measures adopted by a company's 6 million tons/year atmospheric and vacuum distillation unit in response to the processing of high-acid crude oil， and also discusses the direction of future optimization.

關(guān)鍵詞：高酸值原油;防腐;材質(zhì)升級

Key words： high-acid crude oil;corrosion protection;material upgrade

中圖分類號：TE986? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）22-0135-02

0? 引言

隨著我國原油開采進入中后期，高質(zhì)量原油資源的存量日益減少，大量劣質(zhì)原油，特別是高酸原油的加工量日漸增加，而這些原油中所含的環(huán)烷酸腐蝕嚴重威脅著常減壓裝置的安全生產(chǎn)。在目前原油品質(zhì)變重，酸值增高，加工深度越來越大，產(chǎn)品的質(zhì)量標準要求越來越嚴的情況下，開展常減壓裝置腐蝕與防護措施研究對解決目前煉化裝置設備腐蝕和延長裝置使用周期具有重要意義，是煉廠安全生產(chǎn)工作的一個重要方面[1]。

某煉化公司600萬噸/年常減壓裝置（簡稱Ⅱ常）于2009年投產(chǎn)，主要以加工渤海灣高酸原油為主，采用常減壓-減粘聯(lián)合工藝，裝置設備按原油酸值■2.5mgKOH/g設計。多年來，常減壓裝置長期加工劣質(zhì)原油，其中流花、蓬萊、秦皇島等原油酸值均高達3mgKOH/g以上，嚴重超過設計酸值。高酸值原油在加工的過程中，帶來嚴重的環(huán)烷酸腐蝕。為裝置長周期安全運行帶來諸多不利因素，同時也增加了下游裝置的加工難度。

Ⅱ常裝置通過技術(shù)升級和精準防護等手段，最大限度的降低了高酸原油對裝置的腐蝕，在腐蝕防護方面取得了一定成效。下文將對Ⅱ常裝置為應對加工高酸值原油，采取的系列防腐措施進行介紹，并對今后的優(yōu)化措施進行探討。

1? 裝置存在問題

1.1 原油劣質(zhì)化為裝置帶來的問題（以Ⅱ常裝置為例）

Ⅱ常裝置設計的原料油為綏中36-1原油、曹妃甸原油和西江原油，原油酸值按2.57mgKOH/g設計。多年來，Ⅱ常裝置長期加工劣質(zhì)原油，其中流花、蓬萊、秦皇島等原油酸值均高達3mgKOH/g以上，嚴重超過設計酸值。高酸值原油在加工的過程中，帶來諸多問題，其中以電脫鹽脫鹽難度增加和裝置腐蝕嚴重，兩點問題尤為突出。原油劣質(zhì)化、酸值超設計值情況詳見表1。

1.2 電脫鹽運行情況較差（蓬萊19-3為例）

由于劣質(zhì)原油體積質(zhì)量大、黏度大，尤其是瀝青或膠質(zhì)含量較高，原油電脫鹽難度增加。再加上環(huán)烷酸及其鹽類，具有很強的乳化性能，造成原油脫鹽困難，難以達到深度脫鹽要求。電脫鹽在加工高酸原油期間電流波動較大，電脫鹽切水含油較多，電脫鹽運行不穩(wěn)定。

摻煉蓬萊19-3初期，所取樣品數(shù)據(jù)中：脫前原油含鹽量均值22.95mg/L，峰值達到了48.1mg/L;脫后原油原油含鹽量均值12.85mg/L，峰值達到了61mg/L。雖經(jīng)過電脫脫鹽工藝調(diào)整脫后含鹽明顯下降，但仍高于控制指標（指標4.5mg/L）。脫鹽效果欠佳。

1.3 裝置腐蝕情況較嚴重

Ⅱ常裝置由換熱部分、電脫鹽部分、閃蒸部分、常壓蒸餾部分、減壓蒸餾和減粘裂化部分等組成。本裝置自2009年開工運行至今，共經(jīng)過四個運行周期，在第四運行周期停工大檢修期間發(fā)現(xiàn)常壓塔、常壓汽提塔、減壓塔、渣油換熱器等設備、管線存在較嚴重腐蝕。

1.4 上檢修周期，重點設備存在的腐蝕問題

①減壓塔減三線至洗滌油段塔壁內(nèi)襯北偏東位置約1/3塔圓周面積存在大片麻點狀腐蝕;②常壓塔、常壓汽提塔塔頂封頭與筒體的連接焊縫處發(fā)現(xiàn)整圈裂紋;③換熱器E1212/1～6共6臺換熱器管箱及浮頭蓋等嚴重腐蝕;④常壓塔、常壓汽提塔上部塔盤大量腐蝕;⑤39臺換熱器管束存在不同程度的腐蝕減薄;⑥工藝管道腐蝕減薄主要發(fā)生在常壓爐出口;⑦電脫鹽罐V1201/1環(huán)縫自底部往上約500mm有一處長度為50mm的裂紋，打磨消缺至10mm深位置未能將裂紋完成消除。

2? 應對措施

為了應對上述問題，Ⅱ常裝置通過優(yōu)化操作、技術(shù)升級、源頭控制、降低高酸原油摻煉量、精準防護、加強腐蝕監(jiān)測、技改技措和材質(zhì)升級等措施，做到最大程度降低高酸原油對裝置安全生產(chǎn)帶來的危害?，F(xiàn)分別介紹如下：

2.1 電脫鹽困難應對措施

①做好原油分析評價工作，選定合適的摻煉比，使混合原油保持合理的粘度和酸值;②通過對比試驗選定適合相應油種的破乳劑;③精準控制電脫鹽電場強度、溫度、注水量、界位等工藝指標，使電脫鹽始終運行在最佳脫鹽區(qū)間。加強跟蹤觀察，對化驗數(shù)據(jù)及時分析跟蹤，并進行相應的調(diào)整;④技術(shù)升級：在一級電脫鹽前增上一級膜脫鹽處理單元。試驗結(jié)果表明，通過一級膜處理，可將重質(zhì)原油中的灰分脫除85%、鹽含量降至1.8mgNaCl/L，水含量降至0.04%;三脫后原油中的鈣脫除率為77.07%，鐵脫除率為54.04%。實驗數(shù)據(jù)見表2。

2.2 常頂循管線腐蝕泄漏應對措施

由于原油切換頻繁，造成Ⅱ常常壓塔運行工況不穩(wěn)定，上部存在帶水運行問題，加上劣質(zhì)原油、污油回煉等因素影響，促使露點腐蝕前移，常壓塔上部發(fā)生HCl-H2S-H2O腐蝕問題較為嚴重，多次出現(xiàn)常頂循管線泄漏，給生產(chǎn)帶來較大的安全隱患。

經(jīng)調(diào)研研究后，決定在常頂循系統(tǒng)增設除鹽脫氯設施，該系統(tǒng)于2018年4月24日開始投用運行至今，系統(tǒng)運行正常。目前進除鹽脫氯設施的平均氯含量為3.7mg/kg，出除鹽脫氯設施的平均氯含量為0.95mg/kg，脫除率約為74.31%，對常頂循防腐起到了較為理想的效果。（表3）

2.3 做好精準防護，保證數(shù)據(jù)達標

①結(jié)合歷年設備腐蝕情況和腐蝕機理特性，梳理制定Ⅱ常裝置腐蝕機理回路圖，根據(jù)回路圖針對不同部位，采取不同的防護手段;②充分利用好在線腐蝕探針等先進監(jiān)控手段，實時掌握管線腐蝕速率，為工藝防腐提供數(shù)據(jù)支持。二套常減壓裝置中腐蝕危害比較大的管道上引進了7個腐蝕探針監(jiān)測點。建立了腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)，目前，該系統(tǒng)已投用正常，均能及時反映實時腐蝕狀況，為精準防護提供數(shù)據(jù)支撐。

2.4 充分利用在線測厚系統(tǒng)，實時掌握管線腐蝕速率

2018年在重點腐蝕部位安裝了5臺Permasense高精度在線測厚探頭，在線測厚技術(shù)克服侵入式監(jiān)測探針施工風險大、監(jiān)測數(shù)據(jù)不準確、維護不方便且成本較高的缺點，實現(xiàn)了對煉油企業(yè)管線厚度的不間斷準確監(jiān)測，準確給出所監(jiān)測管線的剩余厚度和腐蝕速率，為及時發(fā)現(xiàn)管線腐蝕減薄，避免企業(yè)發(fā)生泄漏著火、人生傷亡和環(huán)保事故等提供了可靠依據(jù);另外該技術(shù)有利于對管線做到預知維修，降低檢測人員勞動強度，使檢修計劃更科學合理。

2.5 加強設備管理、材質(zhì)升級改造

為適應裝置長期加工海洋高酸劣質(zhì)原油需要，梳理本企業(yè)選材存在較薄弱部位提出材質(zhì)升級方案。委托設計院重新選材料、設計，計劃對600萬噸/年常減壓裝置常壓塔T1202、常壓汽提塔T1203、減壓塔T1204和換熱系統(tǒng)進行技術(shù)改造（材質(zhì)升級）。通過改造，使常壓塔、常壓汽提塔、減壓塔和換熱系統(tǒng)能滿足高硫、高酸原油生產(chǎn)環(huán)境使用，使用壽命不低于設計壽命，同時擴大裝置產(chǎn)能，降低裝置能耗。

3? 總結(jié)與優(yōu)化

隨著原油劣質(zhì)化程度的加深，僅靠一般的防腐措施已經(jīng)不能完全避免設備腐蝕問題，因此繼續(xù)加強與改進現(xiàn)有防腐措施的同時，還需要探索更行之有效的方法。建議二常裝置從以下幾個方面入手提高裝置整體防護水平：

①開展高酸原油評價工作，根據(jù)評價數(shù)據(jù)制定適合二常裝置的原油加工計劃和高酸原油摻煉比例，從源頭減輕裝置的腐蝕壓力;

②通過優(yōu)選對比和工業(yè)試驗，針對不同批次和不同品種的原油，選定合適的防腐助劑，油種切換時及時更換助劑;對助劑系統(tǒng)進行技術(shù)改造，增設助劑自動控制系統(tǒng)，根據(jù)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)及時調(diào)整助劑量，達到實時防護的目的;

③常減壓蒸餾系統(tǒng)管線各個部位所接觸的腐蝕介質(zhì)各異，應根據(jù)腐蝕因素和失效形式辯證地選取相應防護措施。綜合考慮介質(zhì)類型、流速、溫度等物性對腐蝕的影響，進行合理的管線選材與設計。

參考文獻：

[1]李素輝.常減壓蒸餾裝置腐蝕與防護研究[D].西安石油大學，2015：61-62.

[2]張戰(zhàn)軍，吳世逵，于洪穎.原油中氯的來源、危害及其防護措施[J].廣東石油化工學院學報，2013（4）.

[3]劉建錕，楊濤，方向晨，蔣立敬.高氯原油加工問題分析及對策[J].現(xiàn)代化工，2014（11）.

作者簡介：夏偉健（1985-），男，河北衡水人，畢業(yè)于中國石油大學（華東）化學工程與工藝專業(yè)。