高含硫煉化裝置腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)的建立

摘 要：近年來，由于我國大量煉制高硫原油，設(shè)備腐蝕問題突出，并帶來了嚴重的經(jīng)濟損失和人身傷害事故。而腐蝕監(jiān)測技術(shù)特別是在線監(jiān)測技術(shù)能及時跟蹤發(fā)現(xiàn)各設(shè)備和管線的腐蝕情況及該材質(zhì)是否滿足工藝介質(zhì)要求，進而指導防腐工作的有效開展。因此，對高含硫煉化裝置建立基于科學的選點原則，采用在線監(jiān)測探針結(jié)合數(shù)據(jù)管理軟件的腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)是十分必要的。

關(guān)鍵詞：設(shè)備腐蝕;電化學探針;在線監(jiān)測;系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.117

1 引言

目前，煉油化工企業(yè)通常采用只能在腐蝕破壞作用不大或者不可能提高抗腐蝕過程控制的情況下使用的一些監(jiān)測手段。然而大多數(shù)的工廠希望能夠通過使用工藝防腐的方法（例如：緩蝕劑）或者其它的處理設(shè)施（例如：脫水裝置）來減少腐蝕，并保證重點設(shè)備和管道的腐蝕狀況和介質(zhì)條件置于有效的監(jiān)控之中，這樣只有通過在線、實時的監(jiān)測技術(shù)來獲取各種關(guān)鍵的腐蝕數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)分析，及時了解裝置腐蝕狀況及變化過程[1，2]。

課題基于在線監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)勢，針對某煉油廠兩套常減壓裝置重點部位為對象，建立了一套實時電化學在線腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)了對監(jiān)測部位的實時顯示總體腐蝕速率（mm/a）、點蝕系數(shù)、B值、腐蝕機理因子等參數(shù)，以滿足公司降低腐蝕危害，實現(xiàn)安、穩(wěn)、常、滿、優(yōu)生產(chǎn)的需要。

2 腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)組成

2.1 硬件系統(tǒng)

腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)由探針、腐蝕變送器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖1所示。系統(tǒng)主要功能是采用探針監(jiān)測管線、設(shè)備的總體腐蝕和局部腐蝕的變化，了解設(shè)備的腐蝕趨勢和評估工藝防腐效率，并指導調(diào)整注劑使用。探針采取數(shù)據(jù)由分析軟件進行數(shù)據(jù)處理，繪制總體腐蝕速率曲線和局部腐蝕狀態(tài)曲線，顯示腐蝕趨勢和具體腐蝕數(shù)據(jù)，及時防止危險，提高設(shè)備的運行效率。

系統(tǒng)路由過程為：探針->變送器->安全柵->腐蝕通訊集中器->數(shù)據(jù)服務(wù)器。每套裝置單設(shè)一臺服務(wù)器，服務(wù)器放置于控制室內(nèi)，通過電纜進行數(shù)據(jù)傳輸?，F(xiàn)場每個變送器可向服務(wù)器各布設(shè)一條雙芯屏蔽電纜，該電纜可同時提供電源回路和通訊回路，且具有較強抗干擾能力。每套裝置單設(shè)一個機柜，機柜內(nèi)放置安全隔離柵、腐蝕通訊集中器、24VDC電源模塊，其中，腐蝕通訊集中器集成HART解析以及HART轉(zhuǎn)RS232通訊轉(zhuǎn)換功能。

2.2 腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)軟件

在線監(jiān)測數(shù)據(jù)通過電化學腐蝕在線監(jiān)測技術(shù)，通過電化學腐蝕測量變送器采用諧波失真分析、標準的LPR（線性極化電阻）和ECN（電化學噪聲）等方法來實現(xiàn)腐蝕速率和腐蝕因子的監(jiān)測，變送器通過 4-20mA與HART協(xié)議實時輸出給服務(wù)器。系統(tǒng)可同時輸出四個參數(shù)，包括總體腐蝕率、點蝕系數(shù)、斯特恩-蓋里常數(shù)（B值）、腐蝕機理參數(shù)，并可進行組態(tài)分析，同時應(yīng)用集成技術(shù)將實時工藝操作參數(shù)進行分析，有利于管理人員分析對比，見圖2所示。詳細分析參數(shù)含義如下。

（1）總體腐蝕率（PV）。該參數(shù)單位是mm/a，量程0～2.5mm/a，該參數(shù)直接反映現(xiàn)場被監(jiān)測設(shè)備的腐蝕環(huán)境狀態(tài)。

（2）點蝕系數(shù)（SV）。該參數(shù)為無量綱參數(shù)，量程0～1;是一定性分析參考值，當監(jiān)測值小于0.01時，被監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)生點蝕的風險是非常低的;當監(jiān)測值大于0.1時，被監(jiān)測系統(tǒng)開始發(fā)生點蝕，所以我們通過各種措施來控制該參數(shù)，使之不大于0.1。

（3）腐蝕常數(shù)B值（TV）。該參數(shù)單位是mV，量程5～60;此數(shù)據(jù)是通過諧波失真測量得到的，它們提供腐蝕過程中陰極和陽極活躍程度的變化。

（4）腐蝕機理因子（CMI）。該參數(shù)單位是?A/cm2，量程-50～50;我們可以通過該參數(shù)來判斷被測系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境。運用該參數(shù)可分析我們注劑在腐蝕防護中的作用，對注劑的使用情況做出實時評價。

3 腐蝕監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測點設(shè)置

3.1 腐蝕監(jiān)控的選點總體原則

腐蝕監(jiān)控位置的確定直接決定著腐蝕監(jiān)測效果的好壞。一般來說，對設(shè)備管道真正造成威脅的是局部腐蝕，因此如何監(jiān)測到設(shè)備管道腐蝕相對嚴重的部位，也就是探針安裝在設(shè)備和管線的合適位置就顯得十分重要[3]。通常需要注意以下幾個腐蝕嚴重的部位：

（1）有水凝結(jié)的部位，尤其是水凝結(jié)開始的部位，如常減壓塔頂冷凝冷卻系統(tǒng)空冷器的出口及水冷器的出入口。

（2）介質(zhì)需要緩釋劑的工藝，如循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。

（3）設(shè)備管道高湍流區(qū)域，如管道的彎頭等。

（4）事故發(fā)生頻繁的設(shè)備管道，即依據(jù)歷史經(jīng)驗選取監(jiān)測部位，

3.2 腐蝕監(jiān)控選點部位

依據(jù)選點原則和設(shè)備條件，對某煉油廠兩套裝置進行在線監(jiān)測選點，結(jié)果見表1所示。

4 腐蝕監(jiān)控管理系統(tǒng)特點

（1）基于電化學探針前端采集。電化學探針采用線性極化腐蝕監(jiān)測的原理，具有監(jiān)測迅速的特點，可以準確測量電化學參數(shù)B值，且有較高的精度。

（2）與工藝過程參數(shù)變化同步分析。根據(jù)腐蝕速率變化與工藝條件變化的相互關(guān)系，為生產(chǎn)計劃的編制、工藝操作指標的修訂提供數(shù)據(jù)支持。

（3）評價防腐效果。對工藝防腐措施，緩蝕劑、中和劑的應(yīng)用效果做出評價。

（4）預測設(shè)備壽命。通過腐蝕監(jiān)控可以掌握設(shè)備正常運轉(zhuǎn)時的腐蝕速率，可以預測設(shè)備的使用壽命，做到既安全又經(jīng)濟[4]。

5 結(jié)論

基于科學選點，前端探針安裝，中間過程數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)軟件分析，建立針對高含硫煉化裝置的腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)，將腐蝕監(jiān)測作為腐蝕控制的前期保障，經(jīng)過在某煉油廠的實際應(yīng)用，實現(xiàn)對受監(jiān)測設(shè)備和管道的腐蝕狀況進行24小時不間斷的監(jiān)測和評估。對煉化設(shè)備的腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)的建立，是完善系統(tǒng)的管理設(shè)備腐蝕與防護的重用部分，最終達到實時了解設(shè)備腐蝕情況，降低運行風險，減少維修停產(chǎn)損失、降低生產(chǎn)成本，實現(xiàn)裝置的安穩(wěn)長滿優(yōu)運行的目的。

參考文獻：

[1]卜全民，溫力，姜虹等.煉制高硫原油對設(shè)備的腐蝕與安全對策[J].腐蝕科學與防護技術(shù)，2002，14（06）：362-364.

[2]周敏.中國石油煉化企業(yè)腐蝕與控制現(xiàn)狀[J].腐蝕與防護，2012，33（02）：62-68.

[3]張居生，杜月俠，蘭云峰等.腐蝕監(jiān)測技術(shù)及其適用性選擇[J].腐蝕與防護，2012，33（01）：75-78.

[4]易軼虎.在線腐蝕監(jiān)測技術(shù)在煉油裝置中的應(yīng)用[J].石油化工腐蝕與防護，2012，29（05）：44-46.

作者簡介：吳濤（1979-），男，遼寧大連人，工程師，研究方向：設(shè)備腐蝕的預防及設(shè)備腐蝕隱患治理。endprint