常減壓蒸餾裝置腐蝕分析及防護(hù)措施優(yōu)化

趙靜 趙強(qiáng)

【摘要】因長(zhǎng)周期運(yùn)行，常減壓裝置設(shè)備的老化和腐蝕問(wèn)題逐漸顯現(xiàn)，給正常生產(chǎn)帶來(lái)隱患。因此，為加深對(duì)腐蝕介質(zhì)以及腐蝕機(jī)理的進(jìn)一步研究，文章在原防腐工藝措施的基礎(chǔ)上，參考國(guó)內(nèi)先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，對(duì)常減壓工藝流程的一些環(huán)節(jié)和設(shè)備進(jìn)行了優(yōu)化和生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，切實(shí)為防腐工作以及保障常態(tài)化作業(yè)、長(zhǎng)周期運(yùn)行提供一些參考建議。

【關(guān)鍵詞】常減壓裝置? 腐蝕? 防護(hù)措施優(yōu)化? 長(zhǎng)周期運(yùn)行

1、常減壓蒸餾裝置的基本原理

常壓蒸餾和減壓蒸餾都屬物理過(guò)程，經(jīng)脫鹽、脫水的混合原料油加熱后在蒸餾塔里，根據(jù)其沸點(diǎn)的不同，從塔頂?shù)剿追殖煞悬c(diǎn)不同的油品，即為餾分，這些餾分油有的經(jīng)調(diào)和、加添加劑后以產(chǎn)品形式出廠，絕大多是作為二次加工裝置的原料，因此，常減壓蒸餾又稱(chēng)為原油的一次加工。

2、常減壓蒸餾裝置的主要設(shè)備

常減壓蒸餾裝置的主要設(shè)備為常減壓裝置及電脫鹽罐，其主要部件為原油分配器與電級(jí)板。原油分配器的作用是使從底部進(jìn)入的原油通過(guò)分配器后能夠均勻地垂直向上流動(dòng)，目的一般采用低速槽型分配器。電極板一般有水平和垂直兩種形式。交流電脫鹽罐常采用水平電極板，交直流脫鹽罐則采用垂直電極板。水平電極板往往為兩至三層。

3、常減壓裝置中易發(fā)生腐蝕部位及腐蝕機(jī)理

3.1低溫部位腐蝕機(jī)理

低溫部位的腐蝕主要屬于HCl-H2O型和HCl-H2S-H2O型腐蝕。腐蝕主要發(fā)生在初餾塔、常壓塔和減壓塔頂部，以及塔頂冷凝冷卻系統(tǒng)的空冷器、水冷器等有液態(tài)水存在的低溫部位。腐蝕因素主要取決于pH值、Cl-以及H2S的含量。其中Cl-是初餾塔、常壓塔頂部腐蝕最主要的因素，主要來(lái)源于原油中的氯鹽。H2S是減壓塔頂部和冷凝冷卻系統(tǒng)腐蝕的主要因素。在該腐蝕環(huán)境中，HCl溶于水生成鹽酸。若水量少，鹽酸濃度可達(dá)1%～2%，形成十分強(qiáng)烈的稀鹽酸腐蝕環(huán)境。H2S的存在會(huì)使腐蝕加速，二者構(gòu)成相互促進(jìn)的循環(huán)腐蝕。低溫H2S腐蝕表現(xiàn)為均勻腐蝕和濕H2S應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。濕H2S應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂包括氫鼓泡、氫致開(kāi)裂、硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂和應(yīng)力導(dǎo)向氫致開(kāi)裂。塔頂?shù)母g，硫化氫、水、氯化氫等在一定溫度下相互作用，會(huì)腐蝕得很?chē)?yán)重。常減壓裝置檢修時(shí)，常見(jiàn)到減頂水冷凝器的腐蝕，減頂有三級(jí)水冷凝器，一級(jí)比一級(jí)腐蝕得嚴(yán)重，其中第三級(jí)腐蝕得最為嚴(yán)重。

3.2高溫部位腐蝕機(jī)理

高溫硫腐蝕是指溫度在240℃以上時(shí)，原油中的活性含硫化合物（如單質(zhì)硫、硫化氫、硫醇等）與金屬反應(yīng)形成的腐蝕。高溫硫腐蝕從250℃左右開(kāi)始，并隨著溫度升高而逐步加劇，溫度達(dá)到340～430℃時(shí)腐蝕情況最為嚴(yán)重。高溫硫腐蝕最易發(fā)生部位為：常壓爐出口爐管及轉(zhuǎn)油線、常壓塔進(jìn)料部位上下塔盤(pán)、減壓爐至減壓塔的轉(zhuǎn)油線、減壓塔進(jìn)料段塔壁與內(nèi)部構(gòu)件以及塔底、減壓渣油轉(zhuǎn)油線、減壓渣油換熱器等。其他硫化物雖不能與鐵直接反應(yīng)，但受熱分解生成的活性硫則按上述反應(yīng)式和鐵發(fā)生反應(yīng)。環(huán)烷酸是原油中烴類(lèi)氧化物的通稱(chēng)，用CnH2n-1表示。一定溫度下環(huán)烷酸與鐵發(fā)生反應(yīng)，主要集中于230～300℃、330～400℃兩段油餾分中。此類(lèi)腐蝕最易發(fā)生的部位為：常壓轉(zhuǎn)油線、減壓轉(zhuǎn)油線、常壓爐及減壓爐出口、常減壓塔進(jìn)料段塔壁、減三線等。

4、常減壓蒸餾裝置防腐蝕措施探討

4.1工藝防腐措施

工藝防腐就是做好“一脫四注”（或三注、二注），即破乳劑電脫鹽和塔頂注氨、注堿、注水、注緩蝕劑。注堿會(huì)增加汽柴油中的鈉離子，故現(xiàn)在多注氨、注緩蝕劑。一般采用將兩者合二為一，即注中和緩蝕劑，將有機(jī)中和劑與緩蝕劑合理調(diào)配，如HZJ-9中和緩蝕劑，避免了因氨和緩蝕劑的配比引起緩蝕效果不佳;如果再將中和緩蝕劑用水進(jìn)行稀釋?zhuān)@樣就可將“一脫四注”簡(jiǎn)化為“一脫二注”或者“一脫一注”。原油脫鹽脫水是控制輕油低溫部位腐蝕的有效措施，如果原油鹽質(zhì)量濃度脫5mg/L以下，再加上中和劑、緩蝕劑和水等措施，可以使塔頂冷凝水中的鐵離子、氯離子質(zhì)量濃度分別控制在1mg/L和20mg/L以下。注氨（中和劑）是一種廉價(jià)的中和氯化氫和硫化氫的措施，且與氨反應(yīng)后的生成物無(wú)腐蝕，通常以氨水的形式注入。

4.2材料改進(jìn)

低溫部位防腐蝕，雖然不能夠通過(guò)對(duì)材質(zhì)的改進(jìn)來(lái)進(jìn)行抑制，但可以對(duì)碳鋼設(shè)備進(jìn)行防腐蝕處理，比如采用對(duì)冷凝器的冷凝管進(jìn)行滲鋁或鍍鎳和磷或涂防腐蝕涂層。滲鋁后的金屬材料表面顯微硬度增加，具有良好的耐磨性能，目前已經(jīng)先后開(kāi)發(fā)出粉末包埋滲鋁和料漿感應(yīng)滲鋁。在滲鋁技術(shù)基礎(chǔ)上還開(kāi)發(fā)出滲鈦、多元共滲等技術(shù)，并在防止硫腐蝕方面取得良好效果。還可以通過(guò)將鎳基合金粘結(jié)在金屬表面，在高溫下燒結(jié)，形成鎳基合金熔鍍涂層。經(jīng)涂層處理后，材料的強(qiáng)度、塑性無(wú)影響，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明其具有優(yōu)異的耐腐蝕性。

4.3材質(zhì)升級(jí)

進(jìn)行材質(zhì)升級(jí)，就是把設(shè)備及管道更換成為更耐腐蝕的材質(zhì)。提高材料耐腐蝕性的實(shí)質(zhì)就是在金屬材料中加入合金Cr，Ni，Mo形成一定的氧化物，合金元素生成的氧化物可以看做是一層保護(hù)膜，能夠阻止金屬離子的擴(kuò)散，從而保護(hù)金屬不受進(jìn)一步的腐蝕。高溫防腐蝕可以通過(guò)對(duì)工藝設(shè)備和管道材質(zhì)的升級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要是選用耐高溫環(huán)烷酸腐蝕、耐高溫硫腐蝕材料。目前耐環(huán)烷酸腐蝕的材質(zhì)主要是316L和317L不銹鋼;耐高溫硫腐蝕的主要措施是用1Cr5Mo材質(zhì)取代碳鋼。我們?cè)诓馁|(zhì)方面做了許多升級(jí)工作，對(duì)于溫度超過(guò)288℃的常減壓轉(zhuǎn)油線高速段管道和管件、低速段管道、閥門(mén)及閥內(nèi)構(gòu)件，分別選用316L、20R+316L的復(fù)合板卷管;溫度位于220℃和288℃的常減壓塔等管道采用超低碳的奧氏體不銹鋼316L材質(zhì)，減壓爐轉(zhuǎn)油線采用20？g內(nèi)襯3？mm厚316L不銹鋼，常壓塔中的塔盤(pán)分別采用304以及Si-Al共滲、316L材質(zhì)等，常壓汽提塔中的全部塔盤(pán)，采用304不銹鋼;在減壓塔中采用雙向切環(huán)式液體分布器，塔中的所有內(nèi)件采用316L材質(zhì)。為了避免換熱器產(chǎn)生泄漏，高溫側(cè)線和回流管箱隔板采用16MnR加316L覆合材質(zhì)，將高溫渣油與原油換熱器中小浮頭焊接，采用耐腐蝕的18-8管束，利用組合墊片實(shí)現(xiàn)密封;在低溫部位，采用金屬鍍Ni-P的管束;常減壓頂端部位的冷卻器管束采用12AlMoV材質(zhì)。目前常減壓蒸餾裝置的腐蝕防護(hù)在材質(zhì)升級(jí)方面已經(jīng)獲得了較成功的解決。

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