常減壓裝置常壓塔頂空冷腐蝕與防護(hù)研究

曲 云

(蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730060)

自開工以來，某公司常減壓蒸餾裝置常頂空冷A-102已因嚴(yán)重腐蝕泄漏而更換多次。裝置大檢修時對A-102/1～6進(jìn)行了更換(因嚴(yán)重腐蝕泄漏A-102/7,8已于檢修前3個月進(jìn)行過更換)。檢修后運行8個月A-102/5～8又相繼發(fā)生嚴(yán)重腐蝕泄漏。為此，本文對常頂空冷腐蝕泄漏原因進(jìn)行了分析，并根據(jù)腐蝕原因分析結(jié)果，提出了防腐建議。

1 常頂工藝流程及常頂空冷腐蝕狀況

1.1 常頂工藝流程

溫度約為120℃的常頂油氣自常壓塔頂餾出，首先進(jìn)入E-504換熱器與熱媒水換熱至75℃左右，然后進(jìn)入A-102常頂空冷冷卻至40℃左右，再進(jìn)入常頂回流及產(chǎn)品罐。為減緩常頂冷凝冷卻系統(tǒng)的設(shè)備腐蝕，在常頂揮發(fā)線加注了中和緩蝕劑和水。

1.2 常頂空冷腐蝕狀況

常減壓蒸餾裝置常頂空冷A-102共有8臺，并聯(lián)運行，其進(jìn)出口集合管及配管形式如圖1所示。自開工以來，常頂空冷A-102 腐蝕泄漏嚴(yán)重，特別是位于后側(cè)的A-102/5～8腐蝕泄漏尤為嚴(yán)重，已更換多次。因嚴(yán)重腐蝕泄漏，分別于檢修前后對A-102/7～8和 A-102/1～6進(jìn)行了更新，更換后運行不到一年時間，常頂空冷A-102/5～8又相繼發(fā)生嚴(yán)重腐蝕泄漏。

圖1 常頂空冷A-102出入口集合管及配管形式示意圖

2 常頂工藝防腐效果及空冷腐蝕原因分析

2.1 常頂工藝防腐效果分析

國內(nèi)普遍認(rèn)為常頂系統(tǒng)的腐蝕是由H2S-HCl-H2O腐蝕造成的，通常采取加注中和緩蝕劑和注水的工藝防腐措施來減緩常頂系統(tǒng)的設(shè)備腐蝕問題[1-3]。如前所述，為減緩常頂系統(tǒng)的設(shè)備腐蝕問題，該常減壓蒸餾裝置也采取了加注中和緩蝕劑、注水的工藝防腐措施。為分析常減壓蒸餾裝置常頂系統(tǒng)的工藝防腐效果，對常頂回流罐冷凝水監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計分析，結(jié)果表明，自A-102/7～8更換至其泄漏期間，常頂回流罐冷凝水的pH值和鐵離子合格率均高達(dá)98.5%(共計監(jiān)測207次，只有3次不合格)，說明常頂系統(tǒng)的工藝防腐效果“良好”，常頂系統(tǒng)的設(shè)備腐蝕問題得到了較好控制。

2.2 常頂空冷腐蝕原因分析

常頂回流罐冷凝水監(jiān)測數(shù)據(jù)表明常頂系統(tǒng)的工藝防腐效果“良好”，常頂系統(tǒng)的設(shè)備腐蝕問題得到了較好控制。但這與常頂空冷A-102/5～8嚴(yán)重腐蝕泄漏的現(xiàn)實相矛盾。為此，對這一現(xiàn)象(即常頂工藝防腐效果“良好”與常頂空冷嚴(yán)重腐蝕泄漏相矛盾的現(xiàn)象)進(jìn)行了分析，分析認(rèn)為，A-102分配管為非對稱結(jié)構(gòu)，這種非對稱的管路結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致進(jìn)入A-102各片的氣液相嚴(yán)重分布不均[4]，從而使常頂回流罐冷凝水腐蝕監(jiān)測的結(jié)果不能真正反映各片空冷的腐蝕情況。

為證實上述觀點，對A-102/1～8各片(A-102/7在堵漏，未采集水樣)出口的冷凝水進(jìn)行了采樣分析，采樣時發(fā)現(xiàn)A-102/1～4基本為液相，僅含少量氣相，其中A-102/1的含水量最多，約占油水混合物的四分之一，A-102/2,3,4的含水量很少，不足油水混合物的百分之一；而A-102/5,6,8主要為液相，并含有一定量的氣相，尤其是A-102/8含有的氣相較多，其中A-102/5,6含水量較多，約占油水混合物的十分之一，A-102/8的含水量較少，約占油水混合物的百分之五，分析結(jié)果見表1(其中A-102/2,3,4水量過少，未進(jìn)行分析，A-102/8水量較少，僅分析了pH值)。

表1 常頂空冷A-102各出口冷凝水樣分析數(shù)據(jù)

由表1可知，由于常頂空冷A-102配管為非對稱結(jié)構(gòu)，偏流嚴(yán)重，導(dǎo)致氣液相分配嚴(yán)重不均，使后4片空冷A-102/5～8處于酸性腐蝕環(huán)境中，腐蝕嚴(yán)重。另外，還可以看出，即使在常頂回流罐冷凝水pH值和鐵離子含量均合格的情況下(pH值≥6為合格，鐵離子含量≤3mg/l為合格)，A-102/5,6,8的pH值均不合格，A-102/5,6的鐵離子含量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于控制指標(biāo)，這是因為A-102/1含水量較大，且pH值較高、鐵離子含量較低，而A-102/5,6,8的含水量較少，當(dāng)各片空冷的冷凝水進(jìn)入常頂回流罐混合后，會使常頂回流罐冷凝水的pH值和鐵離子含量均處于控制指標(biāo)之內(nèi)?？梢?，對于分配管為非對稱結(jié)構(gòu)的空冷系統(tǒng)，簡單監(jiān)測回流罐冷凝水并不能真正反映各空冷的腐蝕狀況。綜上所述，常頂空冷A-102/5～8嚴(yán)重腐蝕泄漏是由于常頂空冷A-102配管為非對稱結(jié)構(gòu)，偏流嚴(yán)重，導(dǎo)致氣液相分配嚴(yán)重不均，使后4片空冷A-102/5～8處于嚴(yán)重的酸性腐蝕環(huán)境中而造成的。

3 防腐建議

3.1 改進(jìn)空冷配管結(jié)構(gòu)，防止偏流

由于常頂空冷配管為非對稱結(jié)構(gòu)，偏流嚴(yán)重，導(dǎo)致A-102/5～8處于酸性腐蝕環(huán)境中，腐蝕泄漏嚴(yán)重。因此，要從根本上解決偏流問題，須將常頂空冷配管結(jié)構(gòu)改為如圖2所示的對稱結(jié)構(gòu)。

圖2 建議改進(jìn)的常頂空冷A-102配管結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 優(yōu)化工藝防腐方案

由于空冷配管結(jié)構(gòu)改變較為復(fù)雜，工程量較大，短期內(nèi)無法實施，故提出了短期防腐建議，即建議在A-102/5～8入口分別加注中和緩蝕劑、注水，并通過監(jiān)測A-102/5～8出口冷凝水的pH值、鐵離子含量來監(jiān)測工藝防腐效果。

4 防腐效果

由于空冷配管結(jié)構(gòu)改變較為復(fù)雜，工程量較大，需在裝置大檢修期間才能實施，故僅對短期防腐建議進(jìn)行了實施，實施情況及效果如下。

4.1 實施情況

利用蒸汽吹掃線分別在常頂空冷A102/5～7入口加注中和緩蝕劑和水(A102/8由于堵管率接近50%已停用)。

4.2 效果考察

(1)A-102/5～7冷凝水的鐵離子合格率均高達(dá)100%(監(jiān)測數(shù)據(jù)見表2)；

表2 常頂空冷A-102/1～7出口冷凝水分析數(shù)據(jù)*

(2)A-102/5～7腐蝕泄漏得到有效控制，有效延長了A-102/5～7的使用壽命(運行一年時間后對A-102/5～8進(jìn)行了更新)。

5 結(jié)論

(1)常頂空冷A-102配管為非對稱結(jié)構(gòu)，簡單監(jiān)測常頂回流罐冷凝水并不能真正反映各空冷的腐蝕狀況。

(2)常頂空冷A-102配管結(jié)構(gòu)為非對稱結(jié)構(gòu)，偏流嚴(yán)重，使A-102/5～8處于酸性環(huán)境中遭受嚴(yán)重腐蝕，導(dǎo)致了腐蝕泄漏。

(3)對常頂空冷A-102/5～8采取入口分別加注中和緩蝕劑、注水的防腐措施，可有效減緩A-102/5～8的腐蝕泄漏，延長常頂空冷使用壽命。