常減壓蒸餾裝置腐蝕應(yīng)對措施

梁宏斌

摘 要：隨著原油品質(zhì)的劣化，煉油裝置塔頂系統(tǒng)腐蝕與結(jié)鹽成為影響裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素。腐蝕是現(xiàn)階段常減壓蒸餾裝置普遍面臨的問題，也是最限制行業(yè)發(fā)展規(guī)模與水平的因素之一。文章重點(diǎn)介紹了強(qiáng)化設(shè)備防腐控制方面的內(nèi)容，希望可以有效提升常減壓蒸餾裝置的防腐控制水平，為促進(jìn)行業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展創(chuàng)造條件。

關(guān)鍵詞：減壓;蒸餾裝置;腐蝕;措施

1 導(dǎo)言

常減壓蒸餾是原油加工的第一步，為以后的二次加工提供了原料，所以常減壓蒸餾裝置的處理量也就是煉油廠的加工規(guī)模。因此，常減壓蒸餾裝置高效率的正常運(yùn)行，對整個煉油廠的生產(chǎn)至關(guān)重要。

2 常壓塔頂系統(tǒng)主要腐蝕機(jī)理

常壓塔頂系統(tǒng)最嚴(yán)重的腐蝕是HCl腐蝕。HCl主要來自未能在電脫鹽脫除的無機(jī)氯化物的水解：MgCl2水解在120℃開始，在340℃時水解率可達(dá)90%;CaCl2水解在210℃開始，在340℃水解10%;而NaCl較難水解，在340℃水解率約2%。由此可知，MgCl2和CaCl2水解才是塔頂HCl腐蝕主要影響因素，此外HCl還可能源自有機(jī)氯化物分解。

HCl在高于露點(diǎn)溫度的區(qū)域不會造成嚴(yán)重腐蝕，但可生成腐蝕性鹽;在液態(tài)水的低溫區(qū)域，HCl非常容易溶于水形成鹽酸，因此嚴(yán)重的鹽酸腐蝕都發(fā)生在有水凝結(jié)的區(qū)域，例如塔頂冷換設(shè)備，有時在整體溫度高于露點(diǎn)但存在局部冷區(qū)的地方也會發(fā)生HCl腐蝕，這種情況通常發(fā)生在換熱器管束表面、保溫不好的管道和常壓塔頂冷回流返塔區(qū)域等。HCl在初凝區(qū)最具腐蝕性，此處大量HCl進(jìn)入少量水相，塔頂氯含量高，pH值最低可達(dá)1～2。隨著水的進(jìn)一步凝結(jié)，一方面因?yàn)橄♂屪饔?，另一方面因?yàn)镹H3開始溶于水，使得pH值逐漸上升，腐蝕性逐漸減弱。

除了鹽酸，常減壓裝置塔頂系統(tǒng)還存在其他幾種酸性物質(zhì)：H2S、小分子有機(jī)酸、二氧化碳及硫基有機(jī)酸等。除了H2S以外，其他酸一般含量較少，其中低分子有機(jī)酸如甲酸、乙酸、丙酸和丁酸通常是原油中的高分子量有機(jī)酸（環(huán)烷酸）熱分解的結(jié)果，也有可能來自上游脫水器或煉油廠電脫鹽設(shè)備加入的低分子有機(jī)酸脫鈣劑。一般而言，低分子量有機(jī)酸比高分子量有機(jī)酸更具腐蝕性。

另外，如果HCl和NH3含量較高，則在高于露點(diǎn)的溫度，就可能從氣相直接反應(yīng)產(chǎn)生NH4Cl結(jié)晶。NH4Cl是吸濕的，能夠吸收未凝結(jié)的水汽，形成的濕NH4Cl具有強(qiáng)腐蝕性。NH4Cl的形成溫度取決于HCl和NH3的分壓?？赏ㄟ^塔頂罐水相中測得的氯化物和氨的含量，并考慮系統(tǒng)中的水蒸氣和烴分壓來估算HCl和NH3的分壓。然后通過Kp值與溫度關(guān)系曲線來預(yù)測NH4Cl結(jié)鹽趨勢。Kp值是HCl和NH3分壓的乘積。

3 裝置腐蝕原因

3.1 塔頂系統(tǒng)的HCl-H2S-H2O腐蝕

產(chǎn)生這種腐蝕的主要部位是三塔頂、塔頂餾出線、空冷等部位。這種腐蝕的根源在于原油中的硫和氯組分，在電脫鹽的操作過程中，含有硫和氯離子的鹽類在水存在的情況下發(fā)生水解生成H2S、HCl，它們在原油蒸餾過程中伴隨輕烴油氣從塔頂揮發(fā)出來，在有水蒸氣冷凝水存在的溫度條件下，形成酸性的腐蝕環(huán)境，從而造成三塔頂系統(tǒng)等低溫部位的強(qiáng)酸性腐蝕。

3.2 加熱爐低溫露點(diǎn)腐蝕

腐蝕的機(jī)理是燃料中的硫及硫化物在燃燒過程中形成SO2、SO3等，當(dāng)煙氣溫度達(dá)到或低于煙氣“露點(diǎn)”時即發(fā)生結(jié)露現(xiàn)象，從而發(fā)生硫酸及亞硫酸對加熱爐產(chǎn)生的嚴(yán)重腐蝕。加熱爐的露點(diǎn)腐蝕主要發(fā)生在預(yù)熱器、保溫釘及爐壁、彎頭箱等。其中預(yù)熱器的腐蝕是最嚴(yán)重的。

4 常減壓蒸餾裝置腐蝕應(yīng)對措施

4.1 建立完善的腐蝕監(jiān)測機(jī)制

中海油惠州石化有限公司常減壓蒸餾裝置采用了腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠有效監(jiān)測到頂空冷器腐蝕的速率，在速率發(fā)生顯著變化時，可以通過數(shù)據(jù)讀取的方式予以防護(hù)處理，使得激增的腐蝕能夠得到有效的控制，從而在根本上降低腐蝕帶來的不利影響，延長壽命并守護(hù)生產(chǎn)安全。在該系統(tǒng)應(yīng)用過程中，主要借助于化學(xué)分析技術(shù)、探針?biāo)褜ぜ夹g(shù)以及超聲波和刮片檢測技術(shù)，這些技術(shù)能夠有效實(shí)現(xiàn)管道、設(shè)備內(nèi)部的腐蝕監(jiān)測，對于pH值、鐵離子濃度以及管線情況都可以進(jìn)行隨時反應(yīng)，為工藝防腐、設(shè)備防護(hù)工作提供技術(shù)指導(dǎo)與數(shù)據(jù)方面的支持，減少腐蝕帶來的風(fēng)險(xiǎn)與隱患，做到防患于未然。

4.2 塔頂“三注”控制

4.2.1 中和劑

推薦注有機(jī)胺中和劑，因?yàn)樽⑷朦c(diǎn)處溫度較高，NH3不易溶于水，此處注入NH3對pH值影響較小，中和作用相對較差。注入量控制方面，如果使用氨水，用量應(yīng)依據(jù)監(jiān)測排水pH值為7.0～9.0來確定;如果注有機(jī)胺，用量可依據(jù)監(jiān)測排水pH值為5.5～7.5來確定;如果同時使用有機(jī)胺和氨水，用量可依據(jù)監(jiān)測排水pH值為6.5～8.0來確定。

4.2.2 緩蝕劑

相對于塔頂總流出物，緩蝕劑用量應(yīng)不超過20μg/g，并且連續(xù)注入。當(dāng)采用油溶性緩蝕劑時，可采用石腦油作為溶劑。

4.2.3 水

水的注入位置建議在中和劑、緩蝕劑注入點(diǎn)之后的塔頂油氣管線上。注水可采用該裝置含硫污水、凈化水或除鹽水，控制注水量，使得注水點(diǎn)處有10%～25%的液態(tài)水。為此采用ProⅡ建立常壓塔頂系統(tǒng)工藝仿真模型，模擬獲得注水量與注水后液態(tài)百分比含量的關(guān)系并繪制成曲線，如圖1所示。由圖1可知，當(dāng)注水量為1.8～2.6t/h時，可保證注水點(diǎn)處有10%～

25%的液態(tài)水。

圖1? ?注水量與液態(tài)水百分比的關(guān)系

4.3 工藝防腐

由于杜巴油為高酸高鹽油，酸值為3.5mgKOH/g左右，含酸種類不明。煉制時間短，在國內(nèi)錦州石化公司也是第一家煉杜巴油的，還沒有成熟的防腐經(jīng)驗(yàn)。針對杜巴油含鹽量較高的特點(diǎn)，為減輕塔頂系統(tǒng)的腐蝕，車間對“一脫三注”進(jìn)行了調(diào)整，并加大了管理力度。

在裝置現(xiàn)有的條件下，加強(qiáng)一脫三注的管理，定時監(jiān)測三塔頂?shù)呐潘闆r，及時調(diào)節(jié)，改變腐蝕發(fā)生的環(huán)境，對塔頂系統(tǒng)起到有效的保護(hù)作用。嚴(yán)格控制電脫鹽脫后含鹽<3mg/l，有效地降低塔頂Cl含量;嚴(yán)格控制塔頂三注流量、濃度及時根據(jù)三塔頂排水pH值調(diào)節(jié)，降低塔頂腐蝕速率。

對于塔頂系統(tǒng)腐蝕采取以加強(qiáng)一脫三注為主，材質(zhì)升級為輔的防腐辦法。常壓塔頂空冷器、減壓塔頂冷卻器使用了稀土合金材料，取得了較好的防腐效果。

4.4 強(qiáng)化設(shè)備防腐控制

設(shè)備的防腐控制也是區(qū)分于常規(guī)防腐策略的技術(shù)。從客觀上來看，常減壓蒸餾裝置出現(xiàn)腐蝕，主要還是由于內(nèi)部環(huán)境帶來的介質(zhì)侵蝕，而調(diào)整介質(zhì)，提升腐蝕抗性，能夠很好的減小腐蝕帶來的影響，甚至可以達(dá)到隔絕的效果。在噴涂腐蝕層設(shè)置與處理時，一方面需要考慮到實(shí)際操作的要求，另外一方面還需要參考塔頂空冷器的防腐，這樣才能夠確保耐熱溫度的效果。在進(jìn)行設(shè)備防腐時，常見的處理模式就是涂層防護(hù)，所以涂層的厚度與材料選擇應(yīng)該慎重調(diào)整。耐熱溫度較低的情況下，可以選擇耐熱性能更好的材料，比如說原來選擇了TH847材料，耐熱性能較差，那么會出現(xiàn)蒸汽吹掃脫落的問題，長期使用會出現(xiàn)腐蝕影響與結(jié)垢的問題，所以應(yīng)該盡可能選擇TH901來取代原來的材料，這樣耐熱性能就可以達(dá)到200℃以上，從而解決了相應(yīng)的問題。在進(jìn)行材料防腐與控制時，應(yīng)該考慮到高溫腐蝕的影響，通過材質(zhì)升級的方式將不銹鋼、Cr5Mo材料應(yīng)用在220℃的設(shè)備與管道系統(tǒng)當(dāng)中，這樣防腐效果能夠得到有效的提升。

5 結(jié)束語

綜上所述，常減壓蒸餾裝置的腐蝕防護(hù)對于企業(yè)提升經(jīng)濟(jì)效益，降低設(shè)備損耗具有重要的意義。在線測厚系統(tǒng)高質(zhì)量數(shù)據(jù)，使腐蝕管理人員實(shí)時掌握關(guān)鍵點(diǎn)腐蝕狀況，實(shí)現(xiàn)了從被動腐蝕防護(hù)到主動腐蝕控制的飛躍。為企業(yè)提升經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能最大化、原油多樣化、優(yōu)化工藝處理方案等提供基于數(shù)據(jù)科學(xué)決策的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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