除鹽系統(tǒng)在常減壓裝置的應(yīng)用

羊智鵬，李 江，王 偉

（中國石油廣西石化公司，廣西 欽州 535008）

某石化公司1000萬t·a-1煉油工程常減壓蒸餾裝置，受近年來原油硫含量升高、劣質(zhì)化加劇的影響，常壓塔常頂系統(tǒng)的腐蝕日益嚴重，出現(xiàn)了原油-常頂油換熱器腐蝕泄漏、出口管線減薄、空冷入口管線腐蝕泄漏、腐蝕探針速率迅速上升等情況，嚴重影響了裝置的長周期運行。為改善常壓塔常頂系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境，在常頂回流罐下部增設(shè)了常頂除鹽系統(tǒng)。本文對常頂除鹽系統(tǒng)運行前后的數(shù)據(jù)進行了分析，結(jié)果表明，除鹽系統(tǒng)的脫氯效果明顯，對降低常頂油中的氯離子含量、減緩常頂系統(tǒng)的腐蝕起到了很好的作用。

1 常壓塔頂循環(huán)系統(tǒng)的腐蝕現(xiàn)狀

常壓塔頂?shù)?62℃油氣，自塔頂經(jīng)原油-常頂油氣換熱器（E102A/B/C/D）換熱至120℃，進入常頂回流罐D(zhuǎn)105，再由D105罐底的常頂回流泵（110-P110A/B）返回塔的上方（圖1）。在運行周期中，多次出現(xiàn)原油-常頂油氣換熱器腐蝕泄漏、常頂回流泵腐蝕、常頂空冷入口管線腐蝕等情況，嚴重影響了裝置的安全平穩(wěn)運行。常頂部分的腐蝕主要有以下3種情況。

圖1 常頂系統(tǒng)流程圖

1.1 原油-常頂油氣換熱器結(jié)垢腐蝕

在生產(chǎn)運行中，原油-常頂油氣換熱器結(jié)垢，會導致塔頂溫度和壓力無法滿足生產(chǎn)要求。結(jié)垢腐蝕會導致?lián)Q熱器泄漏，污染常頂油和常一線。將E102常頂側(cè)的出口溫度提高至120℃，可降低銨鹽在E102管束中結(jié)鹽的概率，但仍然出現(xiàn)了E102管束腐蝕泄漏的情況。

1.2 常頂回流泵腐蝕

常頂油一段冷凝后，部分120℃的常頂油長期留存在常頂回流泵的備用泵中，形成不流動的死區(qū)，并逐漸冷卻下來。因這部分常頂油的氯離子含量較高，造成備用泵的轉(zhuǎn)子、泵殼、泵蓋存在不同程度的腐蝕，泵蓋的密封圈凹槽腐蝕嚴重，導致泵內(nèi)回流量大，超電流現(xiàn)象嚴重。

1.3 常頂空冷入口管線腐蝕

常減壓目前有16臺常頂空冷，氣相進入常頂空冷的入口溫度大約在115℃左右，在常頂注水量為55t·h-1、分16路注入的狀態(tài)下，露點溫度大約在110℃左右。常頂?shù)淖⑺勘瘸ｍ數(shù)挠蜌饬扛呒s12%，且各分支均裝有限流孔板，可保證注水均勻，但也間接造成了偏流的空冷入口處的注水量比油氣量大，從而在空冷入口管線端的注水點后出現(xiàn)凝露點，并繼續(xù)汽化進入空冷。不斷形成的液滴導致了局部高濃度的HCl＋H2S＋H2O腐蝕環(huán)境，造成常頂偏流的空冷入口管線腐蝕。

2 腐蝕原因分析及應(yīng)對措施

2.1 腐蝕原因分析

對常頂系統(tǒng)的結(jié)垢物質(zhì)進行化驗分析，其中的氯離子和總氨的含量高，說明結(jié)垢物質(zhì)的主要成分是銨鹽。影響氯化銨垢下腐蝕的因素，與濃度、溫度和水有關(guān)。當常頂?shù)挠蜌鈿庀嘞蛞合噢D(zhuǎn)化時，會有氯化銨結(jié)晶析出。結(jié)晶的氯化銨主要沉積在常頂?shù)睦鋮s系統(tǒng)中，因此常頂系統(tǒng)主要存在H2O-HCl-H2S腐蝕體系，導致原油-常頂油氣換熱器、常頂回流泵和空冷系統(tǒng)等不斷出現(xiàn)腐蝕。常壓塔頂部系統(tǒng)的鹽分高，主要與E102常頂側(cè)的出口溫度較低及電脫鹽的脫鹽效果有關(guān)。調(diào)整操作后，相關(guān)工藝參數(shù)得到有效改善，但常頂系統(tǒng)內(nèi)的腐蝕并沒有得到有效控制。

2.2 應(yīng)對措施

根據(jù)銨鹽結(jié)垢機理，結(jié)合常壓塔頂循環(huán)系統(tǒng)的操作環(huán)境，裝置采取了一系列的防腐措施：1）改善劣質(zhì)原油性質(zhì)，提高電脫鹽的脫鹽效果；2）定期對原油-常頂油氣換熱器進行沖洗；3）調(diào)整設(shè)定的工藝參數(shù)，進一步提高常壓塔常頂?shù)臏囟燃霸?常頂油氣換熱器常頂側(cè)的冷后溫度。

但這些措施受到材質(zhì)和生產(chǎn)工藝設(shè)計要求的限制，無法有效解決問題。為此，根據(jù)裝置的實際情況并結(jié)合其他煉廠對新技術(shù)的應(yīng)用情況，最終確定采用萃取氯離子的除鹽技術(shù)，將氯離子從油相中脫除，以沖破結(jié)鹽和腐蝕的鏈條，降低油相中的氯離子濃度，從而降低常頂系統(tǒng)的腐蝕速率。

3 常頂除鹽系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 技術(shù)原理

除鹽脫氯設(shè)備主要由混合器、萃取濾芯、常頂除鹽撬的油水分離器等組成，工作原理見圖 2。首先通過混合器，將凈化水均勻分散到常頂油中，利用氯離子在油水兩相中的溶解度差異，將油中的氯離子萃取到水相中；其次，用24根萃取濾芯，深度捕獲常頂油中的鹽類離子，并將油水進行初步分離。水相在除鹽撬中得到充分沉降，實現(xiàn)了油水的快速分離。鹽分溶于水相中被帶出裝置。對常頂油進行洗滌后，整個常頂油系統(tǒng)的含鹽量得到降低，避免了常壓塔頂部塔盤出現(xiàn)結(jié)鹽，同時降低了常壓塔塔頂?shù)脑?常頂油氣換熱器、常頂回流泵、常頂空冷等設(shè)備的腐蝕速率，從而達到了常頂油在線脫鹽脫氯防腐蝕的目的。

圖2 除鹽撬的工作原理圖

3.2 工藝流程

工藝流程如圖3所示。常壓塔約30t·h-1的常頂油，自常頂回流罐D(zhuǎn)105酸性水抽出口抽出后，經(jīng)110-P220泵升壓后，去脫鹽防腐系統(tǒng)抽提氯離子。除鹽脫氯后的常頂油直接返回常頂回流罐D(zhuǎn)105上補入口。進入脫鹽設(shè)備的頂循油流量為30t·h-1左右，溫度為120℃，壓力約為0.14MPa，與流量為3t·h-1、溫度為50℃、壓力約為2.0MPa的凈化水在混合器內(nèi)混合后，經(jīng)過24根萃取濾芯，將常頂油相中的大部分氯離子轉(zhuǎn)移到水相中。油水混合相進入常頂除鹽撬中進一步進行油水的快速分離，從而完成整個常頂油的脫除氯離子過程。常頂除鹽系統(tǒng)的壓降要控制在不高于200kPa，以防止壓降過高而降低常頂油的處理量。脫除氯離子后的常頂油，與從原油-常頂油氣換熱器下來的常頂油混合后，進入常頂回流罐D(zhuǎn)105，含鹽的凈化水進入常頂外排的酸性水，送出裝置。

圖3 常頂除鹽系統(tǒng)流程

3.3 投入運行

為降低投用常頂除鹽設(shè)施對常頂回流系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，裝置采用先投油再投水的操作程序。先將常頂油自常頂回流罐酸性水底部緩慢引入常頂除鹽系統(tǒng)，待進鹽系統(tǒng)灌滿油、常頂油流量穩(wěn)定后，再將凈化水自電脫鹽的注水泵出口管路引至混合器投用，經(jīng)萃取、油水分離、除鹽后，循環(huán)油再回到回流罐。分離器下部的含鹽水排至常頂酸性水外送閥后送出裝置。操作過程要緩慢平穩(wěn)，并嚴格控制好油水分離界位，以防止油串水或水串油，造成常頂回流泵抽空。

4 應(yīng)用效果

常頂除鹽系統(tǒng)投用后，在很大程度上改善了常頂系統(tǒng)的H2O-HCl-H2S腐蝕環(huán)境。從常頂油氯離子含量的化驗數(shù)據(jù)看，常頂油的氯離子從投用前的80mg·L-1降低到50mg·L-1，常頂?shù)哪昶骄F離子濃度也從之前的1.2mg·L-1，降低到現(xiàn)在的0.38mg·L-1，常頂?shù)母g情況得到明顯改善。自常頂除鹽系統(tǒng)投用以來，常頂系統(tǒng)運行穩(wěn)定，常頂?shù)母g探針上升緩慢，常頂?shù)膿Q熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、機泵等均運行正常，避免了因腐蝕速率上升過快而導致的生產(chǎn)異常。

5 結(jié)論

常壓塔的原油-常頂油氣換熱器管束的結(jié)垢腐蝕、常頂回流泵的腐蝕、常頂空冷入口管線的H2OHCl-H2S環(huán)境腐蝕等，氯離子的存在起了很大的作用。投用常頂除鹽系統(tǒng)，對常頂油采用氯離子萃取除鹽的技術(shù)后，常頂油中的氯離子顯著降低，常頂系統(tǒng)的腐蝕速率明顯降低，減少了系統(tǒng)內(nèi)的銨鹽結(jié)晶，并有利于降低常壓塔頂?shù)腍2O-HCl-H2S腐蝕，具有較好的防腐效果。