催化裂化裝置分餾系統(tǒng)腐蝕分析

李新曉

摘 要：近年來，隨著原油開采工作的不斷推進(jìn)和加工原油性質(zhì)的不斷劣化，重質(zhì)油品催化裂化的比例增加，造成了催化裂化裝置腐蝕趨勢(shì)加重，影響裝置的安全生產(chǎn)。基于此，文章就催化裂化裝置分餾系統(tǒng)腐蝕進(jìn)行簡(jiǎn)要探討，提出了保障分餾系統(tǒng)設(shè)備長(zhǎng)周期運(yùn)行的相關(guān)措施。

關(guān)鍵詞：催化裂化裝置;分餾系統(tǒng);腐蝕

中圖分類號(hào)：TE6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1064（2021）07-087-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.07.043

1 分餾系統(tǒng)的腐蝕問題

分餾系統(tǒng)的腐蝕問題主要出現(xiàn)在塔頂以及塔底。塔頂?shù)母g與低溫濕硫化氫有關(guān)，塔底的腐蝕則與高溫硫脫不開聯(lián)系。分餾系統(tǒng)頂部距離熱源較遠(yuǎn)，因此溫度相對(duì)比較低，通常情況下，不會(huì)在這一位置發(fā)生高溫腐蝕問題。但是由于這一位置會(huì)長(zhǎng)時(shí)間會(huì)接觸水和硫化氫，會(huì)對(duì)設(shè)備管壁造成不同程度的腐蝕，除此之外，還會(huì)造成一定的應(yīng)力腐蝕。這種腐蝕的程度與原料中的硫含量具有密切聯(lián)系。原料中硫含量的不斷增多，產(chǎn)生的硫化氫也隨之增多，由此加劇腐蝕程度[1]。

相較于塔頂?shù)母g問題，塔底的腐蝕問題更為特殊。分餾系統(tǒng)底部基本上是與硫或氫分離的，含量非常低，結(jié)合理論知識(shí)分析，塔底應(yīng)該是沒有腐蝕的。但是從實(shí)際情況來看，就算塔底的硫含量非常少，由于受高溫湍流的環(huán)境影響，也會(huì)產(chǎn)生各種硫化物，進(jìn)而造成嚴(yán)重的腐蝕問題。塔底的這種腐蝕問題很難進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，且分析難度比較大，由特殊情況造成的事故是非常嚴(yán)重的。

2 腐蝕情況

2.1 低溫部位分餾系統(tǒng)

低溫部位的腐蝕類型為H2S—HCl—NH3—CO2—H2O，催化反應(yīng)及油品餾分中生成的H2S、HCl、NH3反應(yīng)生成的NH4Cl和（NH4）2S易在低溫狀態(tài)下結(jié)晶形成鹽垢，在降液槽下部沉積，堵塞溢流口造成淹塔，垢樣水解形成HCl—H2S—H2O環(huán)境，是頂循環(huán)系統(tǒng)腐蝕的直接原因。主要腐蝕部位為分餾塔頂部、初換熱器的管束表面和管線。腐蝕形貌為均勻腐蝕和坑蝕等。濕空冷因水質(zhì)問題易形成Na2CO3、NaHCO3垢污造成空冷器的翅片和換熱器表面出現(xiàn)腐蝕;同時(shí)由于CO2和H2S的存在，分餾塔頂冷凝系統(tǒng)還存在碳酸鹽應(yīng)力腐蝕開裂，有HCN存在造成腐蝕加劇。

2.2 高溫部位分餾系統(tǒng)

高溫部位的腐蝕主要是由高溫硫和高溫環(huán)烷酸引起的。在油漿系統(tǒng)中，還有催化劑的腐蝕，腐蝕類型為S—H2S—RSH，采用渣油或摻煉部分渣油比采用餾分油作為催化裂化原料，原料中的硫含量會(huì)高兩倍左右。高溫硫加上介質(zhì)的流速較高，或因受阻而改變流向，產(chǎn)生渦流，或在氣相介質(zhì)中挾帶少量分散的液滴時(shí)，腐蝕將加劇。環(huán)烷酸的腐蝕主要集中在分餾塔下部，由于沖刷的作用，嚴(yán)重腐蝕正對(duì)油氣入口的塔壁。高溫部位的腐蝕主要集中在分餾塔240℃以上的高溫部位，及高溫側(cè)線和分餾塔進(jìn)料段、人字擋板、泵的葉輪和泵殼內(nèi)表面、管線彎頭和油漿抽出線等，腐蝕形貌為均勻腐蝕和坑蝕等。

3 防護(hù)措施及建議

3.1 原料性質(zhì)調(diào)控

在分餾塔內(nèi)易形成結(jié)鹽，造成設(shè)備堵塞和腐蝕。原油摻煉是防止環(huán)烷酸和硫腐蝕的有效方法，合理安排原油摻煉比，對(duì)于加工多種原油且原油性質(zhì)差異較大的裝置，是煉油廠常用的腐蝕控制手段之一。通過對(duì)不同原油進(jìn)行評(píng)價(jià)，將原油以合適的比例摻煉，同時(shí)做好催化裂化裝置原料的調(diào)配，減少原料性質(zhì)的波動(dòng)，可以有效降低原料中的環(huán)烷酸、硫含量;做好原油的電脫鹽，達(dá)到深度脫鹽效果，控制原料中鹽含量;加強(qiáng)催化劑中氯化物的管理控制;催化裂化原料進(jìn)行加氫預(yù)處理，脫除其中的氮化物;避免使用氯化物含量較高的水質(zhì)等手段，可以從源頭有效地降低環(huán)烷酸、硫、氯、氮對(duì)設(shè)備的腐蝕[2]。

3.2 優(yōu)化操作分餾系統(tǒng)

采用頂循環(huán)作為吸收劑，是目前多數(shù)裝置采用的方式，能夠解決“干氣不干”的問題，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。塔內(nèi)經(jīng)常在局部有液相水的汽液共存的情況，部分HCl、H2S溶于水進(jìn)入塔頂循環(huán)回流線，由于其介質(zhì)流程是塔間閉路循環(huán)，為S、Cl濃度的提高創(chuàng)造了條件。因此，在工藝操作中應(yīng)盡量提高餾出口抽出溫度，減少餾出系統(tǒng)液相水的存在，加大H2S和HC1的揮發(fā)，但是溫度不宜過高，容易加劇環(huán)烷酸的腐蝕。

3.3 工藝防腐蝕

為了減輕和防止工藝介質(zhì)對(duì)設(shè)備和管線的腐蝕，注緩蝕劑是目前公認(rèn)的減輕和防止分餾塔結(jié)鹽及頂循環(huán)換熱器腐蝕的有效措施。可在分餾塔頂出口管線，根據(jù)塔頂工藝?yán)淠膒H值，注入中和劑和緩蝕劑（油溶性或水溶性），注入1%～3%（質(zhì)），用量不大于20?g/g（相對(duì)于塔頂總餾出物），控制分餾塔頂回流罐的pH值在7.5以上，排水鐵離子不應(yīng)高于3mg/L。頂循環(huán)油中可選擇合適的部位，注入3%～5%的水，以洗滌CO2、Cl-、HCN等腐蝕介質(zhì)，減輕頂循環(huán)系統(tǒng)的腐蝕。例如，大慶煉化公司催化裂化裝置在分餾塔頂餾出線采用1%～1.5%低濃度大注氨量，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用期限，且不影響裝置生產(chǎn)。華東理工大學(xué)的“分餾塔頂頂循環(huán)油在線高效除鹽技術(shù)”提出，在換熱后的頂循中抽出1/4，與一定比例的鹽水渦旋混合器中混合，然后萃取分餾，可實(shí)現(xiàn)油水分離，使腐蝕性介質(zhì)溶于水中，兩項(xiàng)分離后頂循環(huán)返回分餾塔，富鹽水進(jìn)入酸性水系統(tǒng)，該技術(shù)能保證頂循中NaCl脫除率不低于80%，分餾塔頂循環(huán)系統(tǒng)的腐蝕減輕70%，同時(shí)保證系統(tǒng)獨(dú)立。

3.4 合理選材

合理選材及升級(jí)是當(dāng)前各地區(qū)公司采取的簡(jiǎn)單有效、最常用的防腐蝕措施。設(shè)備管線的選材應(yīng)根據(jù)設(shè)備管線的腐蝕性質(zhì)，分餾系統(tǒng)的腐蝕來源主要是硫、氯腐蝕等，選材可參照SH/T 3129—2002《加工高硫原油重點(diǎn)裝置主要管道設(shè)計(jì)選材導(dǎo)則》和SH/T 3096—2001《加工高硫原油重點(diǎn)裝置主要設(shè)備設(shè)計(jì)選材導(dǎo)則》。

分餾塔防腐蝕措施主要在于合理選材：分餾塔6層塔盤以下塔壁可選用0Cr13或0Cr18Ni9Ti復(fù)合鋼板;塔盤選用0Cr18Ni9、1Cr13;塔內(nèi)構(gòu)件選用2205;分餾塔下部人字擋板下部塔盤可選用碳鋼滲鋁、1Cr13、18-8Ti，6層以上至變徑處選用SB42+SUS405復(fù)合板;管線選用鉻鉬鋼，在200℃～300℃可選用Ni—P合金鍍層;換熱器管可選擇碳鋼、2205雙相鋼、滲鋁或316L。管線包括油漿管線、回?zé)捁芫€可選用1Cr5Mo。Ni—P鍍可以提高材質(zhì)的抗蝕能力，必須在嚴(yán)格控制施工質(zhì)量的情況下使用，一旦存在缺陷，將加速局部腐蝕[3]。

大慶石化公司采用鈦納米聚合物防腐蝕涂層，解決了頂循環(huán)系統(tǒng)的換熱器的管束腐蝕問題，同時(shí)提高了換熱效率。對(duì)于油漿發(fā)生器管板的應(yīng)力腐蝕開裂正確貼脹是關(guān)鍵，應(yīng)消除管板與管子間隙，采用高精度管，管板鉆孔杜絕一次成型，改進(jìn)管子與管板的連接形式為“強(qiáng)度脹+密封焊+貼脹”，投用時(shí)注意控制裝置開、停工時(shí)的管程油漿速度，避免產(chǎn)生疲勞開裂。

3.5 建立健全腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

現(xiàn)階段，單一的腐蝕監(jiān)測(cè)手段已不能滿足需求，要建立健全腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)易腐蝕部位正在發(fā)生及可能發(fā)生的腐蝕及程度。在分餾系統(tǒng)，可以定期對(duì)塔頂工藝?yán)淠膒H值、鐵離子、氯離子、硫化物和氨氮進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)分析結(jié)果及時(shí)調(diào)整工藝操作和工藝防腐蝕措施，控制腐蝕介質(zhì)，減輕系統(tǒng)腐蝕。同時(shí)，監(jiān)測(cè)原料油中的硫、氮、氯，有針對(duì)性地采取防護(hù)措施。采用腐蝕在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)低溫部位分餾塔頂油氣線、頂循環(huán)油線、分餾塔頂回流罐的含硫污水采用低溫電感，在腐蝕嚴(yán)重的輕柴油管線上安裝電阻探針，在線監(jiān)測(cè)腐蝕嚴(yán)重部位的腐蝕情況。對(duì)塔頂?shù)蜏叵到y(tǒng)管道及分餾部分的高溫系統(tǒng)管線，分餾塔壁及塔頂出口管線、塔底殼體壁及高溫管線、塔頂冷換設(shè)備、油漿管線、回?zé)捁芫€，要進(jìn)行定期定點(diǎn)測(cè)厚，對(duì)腐蝕減薄的部位要及時(shí)采取措施，避免發(fā)生泄漏，影響正常生產(chǎn)。

利用裝置停工檢修期間或腐蝕監(jiān)測(cè)旁路，對(duì)分餾塔頂、塔中、塔底進(jìn)行腐蝕掛片，監(jiān)測(cè)分餾塔內(nèi)部的腐蝕情況，對(duì)現(xiàn)用和別的材質(zhì)以及表面處理過的材質(zhì)進(jìn)行評(píng)定，也可作為腐蝕在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的對(duì)比監(jiān)測(cè)和工藝防腐蝕效果的評(píng)估。

除此之外，要對(duì)設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行腐蝕檢查，分餾系統(tǒng)應(yīng)重點(diǎn)檢查高溫油漿系統(tǒng)設(shè)備管線、分餾塔進(jìn)料段管線和分餾塔中下部以及分餾塔頂冷卻器、回流罐，從而直觀地發(fā)現(xiàn)腐蝕問題[4]。

4 結(jié)語

通過對(duì)裝置主要設(shè)備及工藝管線的腐蝕狀況進(jìn)行全方位監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備及管線的腐蝕狀況及腐蝕隱患，綜合分析評(píng)價(jià)設(shè)備腐蝕狀態(tài)，可以更有效地監(jiān)控裝置腐蝕，為防腐蝕措施制定及裝置防腐蝕提供可靠的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 蔣全榮，修鵬昊，徐超.基于加氫裂化裝置的腐蝕分析和防腐對(duì)策[J].中國(guó)化工貿(mào)易，2019，11（8）：214.

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[3] 張浩文，薛小平，馬健，等.催化裂化裝置柴油系統(tǒng)腐蝕分析[J].石油化工腐蝕與防護(hù)，2014，31（1）：38-41.

[4] 強(qiáng)海宏，薛小平，郭桂琴，等.關(guān)于催化裂化裝置柴油系統(tǒng)腐蝕原因分析[J].化學(xué)工程與裝備，2014（10）：45-48.