常減壓蒸餾裝置工藝防腐應(yīng)用分析

高春海

(山東省昌邑石化有限公司， 山東 濰坊 261300)

常減壓蒸餾裝置工藝防腐應(yīng)用分析

高春海

(山東省昌邑石化有限公司， 山東 濰坊 261300)

煉油廠加工原油總流程的第一道工序就是常減壓蒸餾裝置，長(zhǎng)期處于高強(qiáng)度運(yùn)行狀態(tài)。運(yùn)行時(shí)間加長(zhǎng)后，逐漸顯現(xiàn)出腐蝕問(wèn)題，如何控制設(shè)備腐蝕管理直接對(duì)裝置平穩(wěn)運(yùn)行產(chǎn)生影響，因此有必要做好相關(guān)研究工作。有鑒于此，本文中筆者結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，分析常減壓蒸餾裝置工藝防腐技術(shù)的應(yīng)用，探討技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中需要注意的問(wèn)題。

常減壓蒸餾裝置；工藝防腐；技術(shù)分析

化工類企業(yè)生產(chǎn)中設(shè)備腐蝕問(wèn)題普遍存在，也是急需解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，常減壓裝置中存在嚴(yán)重腐蝕情況，裝置防腐是一個(gè)系統(tǒng)、全方位的工作。設(shè)計(jì)階段就要開(kāi)始考慮防腐問(wèn)題，比如原料性質(zhì)、腐蝕環(huán)境、材料構(gòu)成、工藝防腐等；裝置運(yùn)行階段正確使用與評(píng)估防腐劑，做好相關(guān)配套技術(shù)。通過(guò)全面分析、針對(duì)性的設(shè)計(jì)、良好的運(yùn)行與管理，促進(jìn)裝置防腐水平的提高，降低腐蝕概率，提高裝置使用壽命，保證化工企業(yè)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

1 常減壓裝置腐蝕介質(zhì)分析

化工腐蝕介質(zhì)種類較多，其中氯化物是最常見(jiàn)的一種。原油脫水處理后會(huì)殘留少量的水分，這些殘留水中大多含有鹽分，其中主要就是氯化物，包括氯化鈉(NaCl)、氯化鈣(CaCl2)及氯化鎂(MgCl2)等，在受熱情況下CaCl2與MgCl2容易發(fā)生水解，產(chǎn)生具有強(qiáng)烈腐蝕性的的氯化氫。

另外一種常見(jiàn)的腐蝕介質(zhì)就是含硫化合物，硫化物腐蝕能力與溫度存在直接聯(lián)系。原油中部分硫化物不耐熱，在受熱情況下容易發(fā)生分解，隨著溫度上升逐漸分解成相對(duì)分子質(zhì)量小的硫化物。硫元素還可以與硫化氫之間相互轉(zhuǎn)化，暴露在空氣中的硫化氫被氧化后生產(chǎn)硫元素，而硫元素又可以與原油中的烴類物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成硫化氫。這一系列變化造成硫化氫可以在高溫與低溫間不斷轉(zhuǎn)化，分布在裝置的不同位置，其中硫化氫腐蝕主要集中在裝置低溫部位，而元素硫腐蝕則集中在裝置高溫部分。

此外，有機(jī)酸也是一種常見(jiàn)的腐蝕介質(zhì)，有機(jī)酸本身具有極強(qiáng)的腐蝕性，其構(gòu)成主要為環(huán)烷酸與少量低分子脂肪酸。原油中還存在一些處于游離狀態(tài)的氧、二氧化碳及水，常減壓裝置中有原油注入后，處于游離狀態(tài)的雜志會(huì)隨著溫度升高而抓緊溢出，冷凝系統(tǒng)處理后產(chǎn)生腐蝕。

2 常減壓蒸餾裝置工藝防腐應(yīng)用

2.1 提高防腐工藝水平

針對(duì)常減壓蒸餾裝置存在的腐蝕情況，可以根據(jù)腐蝕成因選擇合適的防護(hù)措施，其中常用的一種防腐技術(shù)就是工藝防腐，這種防腐技術(shù)的效果比較明顯。比如常減壓裝置中使用的低溫腐蝕防護(hù)，該防腐技術(shù)主要選擇緩蝕劑作為防腐助劑。使用時(shí)從常頂油氣餾出與減頂油氣餾出的位置助入緩蝕劑。實(shí)際防護(hù)過(guò)程中，還需要緩慢均勻的注入氨，慢慢重視其中的緩蝕劑。技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中利用在線pH值檢測(cè)儀對(duì)酸性水酸堿值及時(shí)分析，嚴(yán)格管理常減壓裝置頂端位置的酸堿度。將控制塔頂切水pH值控制在7-9之間，保證低溫緩蝕劑可以發(fā)揮作用，在堿性環(huán)境下有效中和其中存在的氯化氫與硫化氫；高溫位的防腐蝕應(yīng)該及時(shí)跟蹤調(diào)整高溫緩蝕劑的用量，定期檢查分析其中金屬離子的含量，掌握腐蝕動(dòng)態(tài)有效控制腐蝕速率。

2.2 選擇合適的材料

防腐的關(guān)鍵在于選擇合適的材料，設(shè)備制造中對(duì)原材料要進(jìn)行化學(xué)成分、力學(xué)性以及質(zhì)量等相關(guān)性能嚴(yán)格把關(guān)。同時(shí)，針對(duì)不同部位的腐蝕情況，可選取不銹鋼等直接能夠抗腐蝕的材料去更好的實(shí)現(xiàn)防腐目的。

比如，對(duì)于既可能出現(xiàn)硫腐蝕的現(xiàn)象，有可能發(fā)生環(huán)烷酸腐蝕的問(wèn)題的常減壓裝置的同一位置來(lái)說(shuō)，就應(yīng)該在對(duì)裝置進(jìn)行管理時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況，根據(jù)所出現(xiàn)的腐蝕難易度以及實(shí)際腐蝕機(jī)理來(lái)選擇最合適的防腐材料。因?yàn)榭沽蚋g材料要求低于抗環(huán)烷酸腐蝕材料，所以要實(shí)現(xiàn)最佳的防腐的目的，在實(shí)際防腐保護(hù)措施中應(yīng)該選擇以抗防環(huán)烷酸腐蝕的設(shè)備材料為標(biāo)準(zhǔn)。除此之外，材料升級(jí)也是一種有效的仿佛保護(hù)措施，來(lái)確保裝置長(zhǎng)期、穩(wěn)定的安全運(yùn)行，比如將材質(zhì)316L升級(jí)為317L材質(zhì)，在增加裝置強(qiáng)度的同時(shí)，也增加裝置的韌度。

2.3 在線防腐監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的安裝

想要做好裝置防腐管理工作，還可以引入現(xiàn)代化監(jiān)測(cè)設(shè)備，安裝防腐在線監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)由多個(gè)部分構(gòu)成，主要包括監(jiān)控機(jī)、檢測(cè)探針及采送器，通過(guò)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)裝置實(shí)際腐蝕情況與某些部位的pH值，為后續(xù)防腐工作提供數(shù)據(jù)支持。比如實(shí)際中將檢測(cè)探針設(shè)置在常頂空冷器入口處管道，該部分溫度大約在130℃左右，考慮到材質(zhì)為20#，進(jìn)而測(cè)得階段腐蝕速率為0.17mm/a。處理檢測(cè)獲得的數(shù)據(jù)，進(jìn)而定量判斷設(shè)備設(shè)備與管道的腐蝕狀況，評(píng)估裝置與設(shè)備剩余壽命，保證結(jié)果可以知道安全生產(chǎn)，幫助維修部門安排檢修維修計(jì)劃，提前預(yù)警腐蝕隱患。

2.4 縮減生產(chǎn)中動(dòng)力消耗

化工生產(chǎn)主要依靠動(dòng)力維持，有效縮減動(dòng)力消耗也是常見(jiàn)的節(jié)能降耗技術(shù)。首先可以更新供熱系統(tǒng)，化學(xué)反應(yīng)一般在高溫環(huán)境下進(jìn)行，供熱系統(tǒng)最為關(guān)鍵，可以尋找與供熱系統(tǒng)相配的組合方式。設(shè)備不同，熱能供應(yīng)也存在差別，根據(jù)設(shè)備夜店重新組合或是優(yōu)化供熱系統(tǒng)，提高熱能利用效率；其次采用變頻節(jié)能設(shè)備，減少電機(jī)拖動(dòng)類系統(tǒng)的能耗，將傳統(tǒng)閥門靜態(tài)調(diào)節(jié)方式變成變頻式節(jié)能調(diào)速，保證電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)實(shí)際輸出輸入維持動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，降低電機(jī)能耗。電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行控制中選擇變頻調(diào)速等先進(jìn)調(diào)速方式達(dá)成優(yōu)化的目的。如果電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間處于空載或輕載的運(yùn)行場(chǎng)合，可以選擇合適的節(jié)電控制器或輕載節(jié)電器。依據(jù)電機(jī)與控制系統(tǒng)的負(fù)荷特點(diǎn)選擇合適的型號(hào)，避免出現(xiàn)“大馬拉小車”的浪費(fèi)現(xiàn)象；再次提高催化劑活性強(qiáng)度?；どa(chǎn)離不開(kāi)催化劑，催化劑可以延緩或是加快反應(yīng)，提高能源生產(chǎn)轉(zhuǎn)換率。合理利用催化劑可以避免產(chǎn)生副產(chǎn)物問(wèn)題，提高原料利用效率。比如在使用三氧化二鋁與五氧化二釩時(shí)，將三氧化二鋁作為吸附材料，將原料吸附在表面上，改變?cè)薪Y(jié)構(gòu)，提高生產(chǎn)效率。最后回收廢水?；どa(chǎn)中產(chǎn)生大量廢水，其中一些廢水可以回收利用，通過(guò)合理措施回收這部分廢水，實(shí)驗(yàn)環(huán)保目的減少水資源使用。

3 常減壓蒸餾裝置工藝防腐案例分析

接下來(lái)筆者以某石化企業(yè)的常減壓蒸餾裝置為研究對(duì)象，其產(chǎn)能為5.5Mt/a、裝置型號(hào)為E1002-2，其出口管線閥門前彎頭腐蝕極為嚴(yán)重，對(duì)應(yīng)沖刷彎頭本體已經(jīng)嚴(yán)重腐蝕，如圖1(a)所示。

圖1 腐蝕形貌

3.1 裝置腐蝕情況

檢修人員在檢修常減壓蒸餾裝置中常壓塔C1002、減壓塔C1004過(guò)程時(shí)，發(fā)現(xiàn)塔頂?shù)蜏夭糠执嬖趪?yán)重腐蝕，常壓塔塔頂踏板浮閥腐蝕嚴(yán)重，具體如圖1(b)所示。觀察圖片可以發(fā)現(xiàn)，塔盤存在輕微點(diǎn)蝕情況。浮閥存在嚴(yán)重的脫落情況，部分浮閥被腐蝕厚度減小甚至出現(xiàn)斷裂情況，強(qiáng)度不足。

3.2 防腐改進(jìn)措施

(1)改進(jìn)工藝 常減壓蒸餾裝置防腐蝕處理中主要采用脫鹽、注中和劑及注緩蝕劑與注水的方式。

原油電脫鹽主要利用破乳劑與優(yōu)化工藝實(shí)現(xiàn)，通過(guò)處理后確保原油鹽質(zhì)量濃度不大于3mg/L，并將水解產(chǎn)生的氯化氫脫除趕緊，從源頭出發(fā)控制氯化物的腐蝕；中和劑從塔頂揮發(fā)線注入，控制冷凝水的pH值，一般控制在7.5-8.5左右，這樣可以有效控制冷凝冷卻系統(tǒng)的腐蝕情況。也可以選擇有機(jī)胺作為中和劑，但考慮到成本問(wèn)題，實(shí)際中并不建議單純采用有機(jī)胺，而是將其與氨混合后使用。同時(shí)將緩蝕劑從常頂揮發(fā)線中注入，緩蝕劑本身并不參與化學(xué)反應(yīng)，因此不會(huì)產(chǎn)生不良副產(chǎn)物，此外還可以形成一種致命膜覆蓋在金屬表面，避免金屬表面直接與腐蝕介質(zhì)接觸。緩和劑也有工作條件，也就是溫度低于230℃、pH呈現(xiàn)強(qiáng)酸性。通常注緩蝕劑前注中和劑，有效控制酸堿性。如果塔頂?shù)蜏夭课凰斢蜌饩€速過(guò)大，會(huì)對(duì)保護(hù)膜的形成產(chǎn)生影響，一般緩蝕劑的注入量控制為餾出物的10-20ug/g。

在選擇緩蝕劑的時(shí)候，企業(yè)要多選擇、多對(duì)比，選擇出物美價(jià)廉的緩蝕劑，嚴(yán)格監(jiān)控器注射量，保證適當(dāng)?shù)膭┝?，充分發(fā)揮緩蝕劑的作用。

(2)升級(jí)設(shè)備管材質(zhì)量 近些年原油性質(zhì)發(fā)生明顯改變，其中硫含量明顯增加，大于530℃組分也明顯增多，甚至達(dá)到20%，在這樣的背景下，原來(lái)設(shè)計(jì)的裝置設(shè)備不能適應(yīng)這種變化，升級(jí)裝置材質(zhì)，提高使用壽命。裝置防腐材質(zhì)升級(jí)具體方案如下：選擇加厚的20#碳鋼作為各塔頂餾出線材質(zhì)；換熱器殼體材質(zhì)選擇16MnR，管束則直接選擇鈦材，鈦材使用壽命較長(zhǎng)。

(3)強(qiáng)化腐蝕監(jiān)測(cè) 加強(qiáng)設(shè)備腐蝕檢測(cè)。為了及時(shí)對(duì)防腐壓蒸餾裝置防腐效果及時(shí)進(jìn)行評(píng)估，煉油廠采取了一系列措及檢測(cè)手段來(lái)觀察防腐效果及現(xiàn)場(chǎng)情況，其中就包括腐蝕探針、紅外熱測(cè)試、化學(xué)分析、腐蝕掛片、定期巡查探傷等，為避免發(fā)生嚴(yán)重腐蝕，會(huì)根據(jù)這些檢測(cè)結(jié)果來(lái)及時(shí)調(diào)整防腐措施。對(duì)腐蝕的重點(diǎn)部位，增大監(jiān)測(cè)頻率，同時(shí)密切監(jiān)控注入系統(tǒng)的緩蝕劑和中和劑的精確性及作用情況，嚴(yán)格檢測(cè)常壓蒸餾塔冷凝系統(tǒng)中鐵離子含量、pH值等各項(xiàng)指標(biāo)。

(4)腐蝕效果分析 在常減壓蒸餾裝置采取上述防腐措施后，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用后2016年年末停產(chǎn)檢修。檢修設(shè)備時(shí)發(fā)現(xiàn)初餾塔、常壓塔及減壓塔的塔壁與塔內(nèi)構(gòu)件僅有輕微腐蝕狀態(tài)。這說(shuō)明本次防腐方案切實(shí)可行，具有現(xiàn)實(shí)意義，通過(guò)聯(lián)合使用工藝防腐與設(shè)備材質(zhì)升級(jí)改造效果明顯。

4 結(jié)語(yǔ)

為了有效的規(guī)避安全事故的發(fā)生，保護(hù)生產(chǎn)過(guò)程及現(xiàn)場(chǎng)操作人員生命財(cái)產(chǎn)安全，需要對(duì)常減壓裝置出現(xiàn)的腐蝕問(wèn)題進(jìn)行有效的防護(hù)，尋找正確、科學(xué)的解決措施，相關(guān)的裝置管理人員需要注重防護(hù)工作的實(shí)施，對(duì)腐蝕問(wèn)題加強(qiáng)研究分析，總結(jié)防護(hù)工作經(jīng)驗(yàn)，使得常減壓裝置的防腐蝕工作能夠取得更大的成效，使化工企業(yè)獲得更良好的發(fā)展。

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