煉油裝置塔頂回流系統(tǒng)腐蝕及控制

王 龍

(中國石化廣州分公司，廣東廣州 510726)

0 前言

我國是石油資源加工和消耗大國，原油對外依存度高，加工的原油資源性質(zhì)復(fù)雜，高硫、高酸等劣質(zhì)化原油占比高。劣質(zhì)原油加工產(chǎn)生的腐蝕已成為國內(nèi)各煉廠不容忽視的問題。雖然各煉化裝置采取了一系列控制措施，但煉油裝置生產(chǎn)過程中仍不斷發(fā)生各種腐蝕問題，尤其是多相流動過程中腐蝕介質(zhì)對煉化設(shè)備的沖蝕腐蝕失效問題，已成為制約煉油裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行的重大隱患。煉油裝置塔頂回流系統(tǒng)因位置高、管線長，且經(jīng)過多級冷卻，溫度變化較大，物料由氣相冷凝成液相發(fā)生相變，并通過機(jī)泵返回塔。該系統(tǒng)腐蝕影響因素較多，容易發(fā)生腐蝕。對各相關(guān)裝置塔頂回流系統(tǒng)腐蝕情況進(jìn)行排查非常必要，帶有腐蝕缺陷的管線在運(yùn)行過程中可能會泄漏，甚至導(dǎo)致惡性事故的發(fā)生。結(jié)合腐蝕機(jī)理及影響因素分析，采取針對性的防范措施，并提出防護(hù)控制策略，可以保證裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 塔頂回流系統(tǒng)腐蝕情況

國內(nèi)某企業(yè)多套煉油裝置出現(xiàn)過塔頂回流管線腐蝕減薄甚至泄漏的問題。該企業(yè)通過采用渦流掃查技術(shù)重點(diǎn)對輕催、延遲焦化三、芳烴、制硫、蒸餾三、加氫處理、重催等裝置塔頂回流相關(guān)管線進(jìn)行檢測，對疑似減薄部位再通過超聲技術(shù)復(fù)核，確定腐蝕減薄點(diǎn)，跟蹤腐蝕情況，并擇機(jī)更換。

1.1 輕催裝置

采用渦流掃查技術(shù)對輕催裝置塔頂回流相關(guān)管線進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)3處易腐蝕部位，分別位于泵P-302-1/2區(qū)域5#彎頭外彎中部、P-302-1/2區(qū)域7#彎頭外彎上部、P-302-1/2區(qū)域14#彎頭外彎中部，缺陷類型為溝槽型，減薄率21.9%～38.4%。檢測發(fā)現(xiàn)輕催裝置塔頂回流管線腐蝕情況主要發(fā)生在泵出口管線的彎頭處，對減薄部位納入腐蝕臺賬管理并定期檢測，采購彎頭備件擇機(jī)更換。

1.2 三號延遲焦化裝置

采用渦流掃查技術(shù)對三號延遲焦化裝置塔頂回流相關(guān)管線進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)頂循線泵P-1104-A/B入口管線的4#三通西側(cè)上部與下部存在減薄，減薄率為20.8%；超聲復(fù)核確認(rèn)該部位上部和下部均存在面積約為30 cm的減薄，減薄率為22%。該部位也納入腐蝕臺賬并定期檢測，并采購三通備件擇機(jī)更換。

圖1 輕催裝置P-302-1/2出口管線減薄部位

圖2 三號延遲焦化裝置頂循線P-1104-A/B管線測厚情況單線示意

1.3 其余裝置

采用渦流掃查技術(shù)對芳烴、制硫、蒸餾三、加氫處理、重催等裝置頂回流系統(tǒng)腐蝕情況進(jìn)行檢測，將壁厚減薄量為原始壁厚的20%以上的管線作為腐蝕重點(diǎn)部位，發(fā)現(xiàn)5套裝置的13條管線出現(xiàn)減薄情況，其中2條管線采用更換或材質(zhì)升級的措施，其余管線需加強(qiáng)監(jiān)測，擇機(jī)更換或升級，檢測結(jié)果、原因分析和措施如表1所示。

表1 其余裝置頂回流管線腐蝕排查情況

2 塔頂回流系統(tǒng)腐蝕機(jī)理

原油中存在少量雜質(zhì)，如氯化鈉、氯化鎂和氯化鈣，在原油預(yù)熱流程及相聯(lián)的加熱爐加熱過程中，由氯化鎂和氯化鈣水解形成的鹽酸，在塔頂?shù)蜏叵到y(tǒng)形成腐蝕環(huán)境。該系統(tǒng)還存在硫化氫、低分子有機(jī)酸、二氧化碳和硫氧化物。硫化氫是由原油中含硫化合物熱分解產(chǎn)生的；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有機(jī)酸(例如環(huán)烷酸)熱分解產(chǎn)生的；二氧化碳溶解于原油或?yàn)榄h(huán)烷酸熱分解產(chǎn)生。加工中形成的鹽酸常常與氨結(jié)合，在塔頂系統(tǒng)產(chǎn)生固態(tài)氯化銨鹽；鹽酸也可以與胺結(jié)合形成氯化胺鹽，這兩種形式的鹽都可以在露點(diǎn)之上生成，并當(dāng)存在足夠的水分時(shí)具有腐蝕性。塔頂系統(tǒng)由于腐蝕介質(zhì)復(fù)雜且相互影響，如果控制措施不當(dāng)會對塔頂系統(tǒng)帶來腐蝕影響。劣質(zhì)原油加工帶來腐蝕性介質(zhì)含量增加，操作波動等造成油水分離不徹底，腐蝕介質(zhì)會在塔頂回流系統(tǒng)聚集并帶來嚴(yán)重的腐蝕，例如塔頂?shù)慕Y(jié)鹽可能由于塔頂回流罐分離效果不好導(dǎo)致鹽隨水回流返回塔內(nèi)，另外由鹽酸腐蝕產(chǎn)生的氯化鐵會與HS反應(yīng)生成難溶的硫化鐵，導(dǎo)致結(jié)垢問題。

3 防護(hù)措施

針對煉化裝置塔頂回流系統(tǒng)腐蝕檢測情況，結(jié)合腐蝕機(jī)理、工藝流程、腐蝕介質(zhì)分布規(guī)律，采取建立腐蝕監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)、加強(qiáng)管線腐蝕檢查和監(jiān)測等措施，為設(shè)備的檢維修、正常運(yùn)行提供依據(jù)，包括加強(qiáng)對物料中腐蝕性介質(zhì)含量的監(jiān)測和分析，建立定期分析制度，嚴(yán)格控制腐蝕性介質(zhì)的含量；在生產(chǎn)裝置停工檢修時(shí)，由防腐專業(yè)人員、設(shè)備管理人員、工藝管理人員等組成腐蝕檢查組對塔頂回流管線內(nèi)部腐蝕狀況進(jìn)行詳細(xì)檢查和測評。在煉廠日常生產(chǎn)過程中應(yīng)重點(diǎn)做好以下防護(hù)措施。

3.1 工藝防腐

塔頂回流系統(tǒng)腐蝕的主要原因之一是介質(zhì)中含有腐蝕性物質(zhì)，如濕硫化氫、二氧化碳等，這些腐蝕性物質(zhì)來源于原油本身或反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物。減少原油中腐蝕性物質(zhì)，能有效減緩腐蝕問題。對煉制原油主要為進(jìn)口高硫原油的企業(yè)，除硫外還應(yīng)嚴(yán)格控制摻混后原油的酸值、鹽含量及有機(jī)氯含量，做好“一脫三注”工作，選擇適宜的破乳劑，優(yōu)化電脫鹽操作，嚴(yán)控脫鹽后原油鹽含量，優(yōu)化塔頂系統(tǒng)注中和劑、緩蝕劑和注水等措施，提高工藝防腐措施的有效性，從源頭控制塔頂回流系統(tǒng)的腐蝕問題。

3.2 材質(zhì)升級

對腐蝕嚴(yán)重的塔頂回流系統(tǒng)，可采取材質(zhì)升級的措施。根據(jù)介質(zhì)溫度不同采用升級為合適的材質(zhì)，如低溫系統(tǒng)可升級使用300系列不銹鋼、2205雙相鋼以及625等。材質(zhì)升級前要進(jìn)行充分的評估，結(jié)合工藝介質(zhì)特性充分考慮材質(zhì)的全流程防腐能力，兼顧材質(zhì)升級的經(jīng)濟(jì)性和合理性。

3.3 在線監(jiān)測和停工檢查

采用渦流掃查技術(shù)對煉油裝置的塔頂回流系統(tǒng)進(jìn)行在線監(jiān)測，對疑似減薄部位再通過超聲技術(shù)復(fù)測。該技術(shù)成功發(fā)現(xiàn)了某企業(yè)催化、焦化等裝置塔頂回流系統(tǒng)腐蝕減薄問題，避免因腐蝕加劇導(dǎo)致泄漏甚至著火爆炸事故的發(fā)生。渦流掃查技術(shù)結(jié)合超聲定點(diǎn)測厚技術(shù)，可以進(jìn)一步確認(rèn)腐蝕問題，該組合技術(shù)可在裝置正常運(yùn)行情況下應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)高效且準(zhǔn)確性較高。當(dāng)裝置停工檢修時(shí)對減薄部位進(jìn)行檢查，與正常生產(chǎn)時(shí)在線檢測發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行對比，對腐蝕嚴(yán)重的部位進(jìn)行處理，若能滿足運(yùn)行周期的要求，可更換原材質(zhì)管線；如果嚴(yán)重腐蝕達(dá)不到使用年限的要求，可進(jìn)行材質(zhì)升級。需要特別關(guān)注原始腐蝕破壞形貌信息的收集，這是準(zhǔn)確分析腐蝕機(jī)理和制定防腐蝕措施和策略的重要依據(jù)。

3.4 建立腐蝕防護(hù)管理體系

通過關(guān)鍵裝置塔頂回流管線腐蝕情況的檢測及管控，以點(diǎn)帶面逐步建立起全生產(chǎn)流程腐蝕防護(hù)管理機(jī)制。通過全面檢測，梳理腐蝕重點(diǎn)裝置、重點(diǎn)部位，可建立詳實(shí)的防腐臺賬和數(shù)據(jù)庫。同時(shí)明確相關(guān)單位的職責(zé)和分工，如生產(chǎn)技術(shù)部門負(fù)責(zé)工藝防腐管理、設(shè)備部門負(fù)責(zé)升級改造可行性論證、各裝置負(fù)責(zé)定期檢測和防腐措施執(zhí)行等，各部門緊密配合，經(jīng)過多周期數(shù)據(jù)采集及存儲，可形成關(guān)鍵裝置塔頂回流系統(tǒng)腐蝕數(shù)據(jù)庫，逐步建立全廠腐蝕數(shù)據(jù)庫。在此基礎(chǔ)上做好定期跟蹤和優(yōu)化工作，主要跟蹤防腐措施落實(shí)情況，對落實(shí)不到位導(dǎo)致腐蝕加劇的問題需要研討再制定新的防護(hù)措施，逐步形成完整的腐蝕防護(hù)管理體系。

4 結(jié)論

關(guān)鍵煉油裝置塔頂回流系統(tǒng)腐蝕的控制，需要從工藝介質(zhì)源頭管理、設(shè)備材質(zhì)選用和監(jiān)控、裝置全生命周期防腐體系建立等方面來做好防腐工作。因此，應(yīng)持續(xù)做好原油劣質(zhì)化、腐蝕檢測等原始數(shù)據(jù)的積累，識別易腐蝕部位，從工藝技術(shù)防腐、材質(zhì)選材等方面采取控制措施才能有效避免因腐蝕而導(dǎo)致泄漏等嚴(yán)重后果。腐蝕具有突發(fā)性，但其更普遍的特性為持續(xù)性，持續(xù)破壞，逐步造成局部腐蝕加劇，甚至穿孔泄漏導(dǎo)致災(zāi)難性后果。建議煉廠工藝設(shè)備專業(yè)管理人員制定關(guān)鍵煉油裝置塔頂回流系統(tǒng)管理細(xì)則，既要做好工藝介質(zhì)源頭管理，也要做好管線設(shè)備材質(zhì)選用和監(jiān)控，更重要的是建立全生命周期的防腐體系。