延遲焦化裝置停工期間的腐蝕及防護(hù)措施

李誠(chéng)成，周 琪，王志剛，李 正

(中國(guó)石油化工股份有限公司洛陽(yáng)分公司, 河南 洛陽(yáng) 471012)

某石化分公司延遲焦化裝置設(shè)計(jì)加工能力1.40 Mt/a，年開(kāi)工時(shí)間8 400 h，循環(huán)比0.3，采用“一爐兩塔”和“可靈活調(diào)節(jié)循環(huán)比”的工藝流程。根據(jù)生產(chǎn)要求，該延遲焦化裝置需要停工進(jìn)行低負(fù)荷改造。為了防止腐蝕，對(duì)裝置停工期間設(shè)備及管道容易產(chǎn)生腐蝕的部位及原因進(jìn)行了分析，提出并采取有針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施，取得了良好效果。

1 延遲焦化裝置易腐蝕部位及原因分析

近年來(lái)，延遲焦化裝置原料中腐蝕性雜質(zhì)的含量及種類不斷增加，其中主要包括各種形態(tài)的硫化物、氮化物、氯化物、有機(jī)酸以及金屬等。在裝置停工退油期間,這些雜質(zhì)易附著在管道的彎頭處，與管道吹掃后滴落在彎頭處的液態(tài)水接觸形成電化學(xué)腐蝕環(huán)境，對(duì)設(shè)備和管道造成腐蝕。

1.1 工藝管道的腐蝕

減壓渣油在延遲焦化裝置焦炭塔中進(jìn)行裂解反應(yīng)，其中渣油中的含硫物質(zhì)會(huì)反應(yīng)產(chǎn)生大量的硫化物,含氮物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生氨,氯化物易水解產(chǎn)生氯化氫，氯化氫在氣相中腐蝕較弱，但遇水溶解后能形成腐蝕性極強(qiáng)的鹽酸。此外，渣油中所含的金屬物質(zhì)與氧結(jié)合也容易造成設(shè)備、管道的腐蝕。在裝置停工吹掃后，管道彎頭處容易發(fā)生吸氧腐蝕，其主要原因是彎頭處容易殘留冷凝后的液態(tài)水，空氣中的氧氣易溶解于金屬表面的水膜中，從而導(dǎo)致金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕。

管道吹掃后的部分存水冷凝并附著在工藝管道表面，充當(dāng)電解質(zhì)溶液，水中的氧有去極化作用，構(gòu)成腐蝕原電池，使得鋼鐵發(fā)生腐蝕。

在氧的作用下，反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行：

Fe(OH)3脫水從而形成鐵銹：

這種腐蝕由表面開(kāi)始，逐漸向深層發(fā)展，形成大面積的腐蝕區(qū)域，加劇了碳鋼腐蝕。

工藝管道上金屬的腐蝕主要是這種吸氧腐蝕，吸氧腐蝕的速率與水中的溶解氧濃度成正比。氧的濃度越大，在水、垢兩相中質(zhì)量濃度差就越大，則陰陽(yáng)兩極的電位差也越大，金屬越易與氧反應(yīng)從而造成管道腐蝕。

1.2 設(shè)備的腐蝕

作為延遲焦化裝置進(jìn)料的減壓渣油中殘?zhí)?、金屬及硫含量較高，此外裝置進(jìn)料還包括溶劑脫瀝青裝置的輕油漿和瀝青質(zhì)，油漿中的固含量較高，致使延遲焦化裝置的設(shè)備腐蝕嚴(yán)重。在裝置停工期間更應(yīng)該注意保護(hù)容易腐蝕的設(shè)備和管道。停工期間需要重點(diǎn)防護(hù)的易腐蝕設(shè)備包括冷卻器、冷卻水箱和分餾塔塔盤(pán)等。

冷卻器、冷卻水箱是延遲焦化裝置腐蝕最嚴(yán)重的部位，這些冷換設(shè)備的腐蝕情況見(jiàn)表1。

表1 冷換設(shè)備的腐蝕泄漏情況

這些冷換設(shè)備易產(chǎn)生腐蝕的原因是當(dāng)金屬管束上結(jié)有水垢或有沉積水渣時(shí)，在水垢或水渣下形成垢下腐蝕。垢下腐蝕可能是堿性腐蝕，也可能是酸性腐蝕,主要取決于水中所含的雜質(zhì)以及水的pH值。延遲焦化裝置的冷換設(shè)備腐蝕類型為酸腐蝕，當(dāng)水中含有MgCl2和CaCl2時(shí)，在沉積物下的MgCl2和CaCl2會(huì)與水發(fā)生反應(yīng)，形成Mg(OH)2和Ca(OH)2以及HCl，使pH值下降，對(duì)鋼材形成酸腐蝕。當(dāng)金屬表面有堅(jiān)硬的水垢存在時(shí)，反應(yīng)生成的氫難以擴(kuò)散到液相中，容易滲入鋼材與碳鋼中的Fe3C(滲碳體)發(fā)生反應(yīng)，造成鋼材脫碳，同時(shí)使金屬組織發(fā)生變化，形成微小晶間裂紋，造成冷換設(shè)備腐蝕損傷。

此外，延遲焦化裝置的分餾塔塔盤(pán)腐蝕情況也較嚴(yán)重，在裝置停工吹掃結(jié)束后，蒸汽冷凝形成的存水也會(huì)滯留在分餾塔塔盤(pán)上，加速分餾塔塔盤(pán)的腐蝕。

2 停工期間的防腐措施

2.1 裝置系統(tǒng)脫凈存水

裝置停工吹掃結(jié)束后，為了防止管道發(fā)生腐蝕，需要將裝置各個(gè)系統(tǒng)的存水排凈。裝置脫水主要分為排凈低點(diǎn)存水和氮?dú)獬鋲好撍?/p>

2.1.1 排凈低點(diǎn)存水

裝置全面吹掃結(jié)束后，將裝置油系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)和水系統(tǒng)分別連接成為一個(gè)整體，將裝置所有的塔器、冷換設(shè)備及機(jī)泵的低點(diǎn)排凝管打開(kāi)，盡可能將管道低點(diǎn)排凝處的存水排掉。易產(chǎn)生腐蝕的水系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)管道內(nèi)存水較多，需要多次排水，當(dāng)?shù)忘c(diǎn)排凝處不再出水后，需要用非凈化風(fēng)對(duì)這些管道進(jìn)行掃線，確保管道內(nèi)的存水完全排凈，避免管道因存水發(fā)生腐蝕。

2.1.2 氮?dú)獬鋲好撍?/p>

裝置內(nèi)油系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)管道錯(cuò)綜復(fù)雜，當(dāng)各個(gè)系統(tǒng)管道的低點(diǎn)排凝處不再出水后，系統(tǒng)部分管道的彎頭處仍會(huì)有蒸汽冷凝形成的存水，易造成彎頭處的腐蝕。為了將整個(gè)系統(tǒng)的存水全部排凈，需要用氮?dú)鈱?duì)系統(tǒng)進(jìn)行充壓，利用氮?dú)鈱⒀b置各個(gè)系統(tǒng)管道中的存水全部吹掃至低點(diǎn)排凝處排凈，避免存水滯留在管道中導(dǎo)致腐蝕。

2.2 裝置氮?dú)獗Ｗo(hù)

裝置內(nèi)的存水全部排凈后，為了防止管道內(nèi)進(jìn)入氧氣而導(dǎo)致管道發(fā)生腐蝕，需要對(duì)油系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)等管道充入氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)。在充氮保護(hù)前，需要將各個(gè)塔器的排凝管及放空閥全部關(guān)閉，防止空氣進(jìn)入管道。由于裝置氮?dú)庀到y(tǒng)的管道較少，因此通過(guò)氮?dú)夤芫€充氮進(jìn)入各個(gè)系統(tǒng)的方法容易造成某些沒(méi)有氮?dú)夤艿赖南到y(tǒng)保護(hù)效果差，甚至?xí)霈F(xiàn)閥門(mén)泄漏系統(tǒng)不能保壓的情況，造成氮?dú)饫速M(fèi)，增加裝置的能耗費(fèi)用。為了使裝置各個(gè)系統(tǒng)均能達(dá)到氮?dú)獗Ｗo(hù)的壓力要求，又可以節(jié)約氮?dú)獾南?，在延遲焦化裝置停工期間,現(xiàn)場(chǎng)人員采用了一種新的氮?dú)庾⑷敕椒ǎ簩⒀b置界區(qū)氮?dú)庀到y(tǒng)與蒸汽系統(tǒng)相連，氮?dú)馔ㄟ^(guò)蒸汽管道進(jìn)入各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行充壓保護(hù)，這樣既可以保證各個(gè)系統(tǒng)快速充壓，又可以節(jié)省氮?dú)狻?/p>

3 停工期間的防護(hù)效果

3.1 管道和設(shè)備防護(hù)效果

延遲焦化裝置用氮?dú)獗Ｗo(hù)持續(xù)了3個(gè)月，各個(gè)系統(tǒng)的壓力一直維持在0.11 MPa左右。為了檢查裝置各個(gè)系統(tǒng)管線的防護(hù)效果，對(duì)裝置8個(gè)容易產(chǎn)生腐蝕的重要管道進(jìn)行腐蝕跟蹤監(jiān)測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 延遲焦化重要管道腐蝕監(jiān)測(cè)情況

從表2可以看出，裝置8個(gè)容易產(chǎn)生腐蝕的重要管道在裝置氮?dú)獗Ｗo(hù)后的最高腐蝕速率為0.000 3 mm/月，而在裝置停工前的最高腐蝕速率為0.014 6 mm/月，由此可以看出，延遲焦化裝置停工后的氮?dú)獗Ｗo(hù)措施取得了明顯的效果，抑制了管道的腐蝕。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

某石化分公司延遲焦化裝置通過(guò)蒸汽管線注入氮?dú)膺M(jìn)行系統(tǒng)充壓保護(hù)，將氮?dú)獾挠昧烤S持在100 m3/h ，各個(gè)系統(tǒng)的壓力維持在0.11 MPa左右，與直接通過(guò)氮?dú)夤芫€進(jìn)入系統(tǒng)充壓保護(hù)的其他同規(guī)模裝置氮?dú)庥昧窟M(jìn)行了對(duì)比，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 不同裝置氮?dú)庥昧考跋到y(tǒng)壓力對(duì)比

從表3可以看出，利用氮?dú)馔ㄟ^(guò)蒸汽管線進(jìn)入系統(tǒng)進(jìn)行充壓保護(hù)的延遲焦化裝置比其他裝置節(jié)約氮?dú)?20 m3/h，按照每立方米氮?dú)?.62元人民幣進(jìn)行計(jì)算,每年可以節(jié)省約119萬(wàn)元人民幣。

4 結(jié)束語(yǔ)

延遲焦化裝置停工吹掃后,將氮?dú)庀到y(tǒng)與蒸汽系統(tǒng)相連，氮?dú)馔ㄟ^(guò)蒸汽管道進(jìn)入裝置各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行充壓保護(hù)，既達(dá)到了裝置停工防護(hù)的效果，也降低了氮?dú)獾南?，?jié)約了成本。此方法也可以用于其他需要做停工防腐保護(hù)的裝置,具有推廣價(jià)值。