10Mt/a 年常減壓裝置設(shè)備選材分析

孟亮(中海石油寧波大榭石化有限公司，浙江 寧波 315800)

1 裝置概況

恒力石化1000 萬噸/年常減壓裝置于2018 年12 月建成投產(chǎn)，裝置加工沙重、沙中和馬林混合原油，混合比例為2.8:1.2:1，混合原油硫含量2.88%wt，酸值0.23mgKOH/g，裝置按加工高硫高酸原油設(shè)防和選材。沙重原油硫含量3.1W%、氮含量1300ppm；沙中原油硫含量2.48W%、氮含量1000ppm。常減壓裝置由換熱、電脫鹽、初餾、常壓蒸餾和減壓蒸餾等五部分組成。

2 常減壓裝置主要腐蝕回路及部位

2.1 腐蝕回路1-初餾塔頂系統(tǒng)

回路起止：初餾塔頂至初餾塔塔頂油氣換熱器。介質(zhì)參數(shù)：初頂油氣，溫度在134℃左右，主要腐蝕成分為HCl+H2S+H2O，銨鹽(NH4Cl、NH4HS、鹽酸銨鹽)。腐蝕機理：HCl+H2S+H2O 酸露點腐蝕和銨鹽垢下腐蝕。塔頂酸露點腐蝕主要是HCl 露點腐蝕，化學(xué)反應(yīng)為2HCl+Fe=FeCl2+H2。銨鹽垢下腐蝕主要是銨鹽結(jié)垢濃縮，使得介質(zhì)在金屬表面的流動和電介質(zhì)的擴散受到限制，造成阻塞的空腔內(nèi)介質(zhì)化學(xué)成分與整體介質(zhì)有很大差別，空腔內(nèi)的PH 值發(fā)生較大變化，形成阻塞電池腐蝕。損傷形態(tài)：對于鈦材主要表現(xiàn)為換熱器出口的垢下腐蝕凹坑或穿孔。影響腐蝕的因素：原油脫鹽效果，原油脫后含鹽在保證合格的前提下，越低越好；注水量和水質(zhì)，注水的氨氮含量不能超標(biāo)。

2.2 腐蝕回路2-常壓塔頂循系統(tǒng)

回路起止：常頂循系統(tǒng)。介質(zhì)參數(shù)：常頂循油，溫度在95～157℃左右，主要腐蝕成分為HCl+H2S+H2O。腐蝕機理：HCl+H2S+H2O 的均勻腐蝕。損傷形態(tài)：碳鋼的均勻腐蝕減薄。影響腐蝕的因素：原油脫鹽效果，原油脫后含鹽在保證合格的前提下，越低越好。

2.3 腐蝕回路3-常壓塔頂油氣系統(tǒng)

回路起止：從常壓塔塔頂至換熱器E201 出口止。介質(zhì)參數(shù)：常頂油氣，溫度在126℃左右，主要腐蝕成分為HCl+H2S+H2O，銨鹽(NH4Cl、NH4HS、鹽酸銨鹽)。腐蝕機理：HCl+H2S+H2O 酸露點腐蝕和銨鹽垢下腐蝕。損傷形態(tài)：對于鈦材主要表現(xiàn)為換熱器出口的垢下腐蝕凹坑或穿孔。影響腐蝕的因素：原油脫鹽效果，原油脫后含鹽在保證合格的前提下，越低越好；注水量和水質(zhì)，注水的氨氮含量不能超標(biāo)。

2.4 腐蝕回路4-減壓爐出口轉(zhuǎn)油線

回路起止：減壓轉(zhuǎn)油線至減壓塔進料分布器。介質(zhì)參數(shù)：常壓渣油，溫度在402℃左右，主要腐蝕成分活性硫和環(huán)烷酸。腐蝕機理：高溫硫腐蝕、高溫環(huán)烷酸腐蝕和氣液兩相區(qū)的沖刷腐蝕。損傷形態(tài)：管道彎頭處的沖刷腐蝕減薄、分布器的焊縫沖刷開裂。影響腐蝕的因素：原油的硫含量和酸值。

2.5 腐蝕回路5-減頂抽真空冷凝系統(tǒng)

回路起止：減壓增壓器、一級和二級噴射器的冷凝器。介質(zhì)參數(shù)：減頂油氣。主要腐蝕成分為HCl+H2S+H2O，銨鹽(NH4Cl、NH4HS、鹽酸胺鹽)。腐蝕機理：HCl+H2S+H2O 酸露點腐蝕和銨鹽垢下腐蝕。塔頂酸露點腐蝕主要是HCl 露點腐蝕，化學(xué)反應(yīng)為2HCl+Fe=FeCl2+H2。銨鹽垢下腐蝕主要是銨鹽結(jié)垢濃縮，使得介質(zhì)在金屬表面的流動和電介質(zhì)的擴散受到限制，造成阻塞的空腔內(nèi)介質(zhì)化學(xué)成分與整體介質(zhì)有很大差別，空腔內(nèi)的PH 值發(fā)生較大變化，形成阻塞電池腐蝕。損傷形態(tài)：對于鈦材主要表現(xiàn)為換熱器出口的垢下腐蝕凹坑或穿孔。影響腐蝕的因素：原油脫鹽效果；注水量和水質(zhì)，必須保證每臺換熱器都有足夠的注水，且注水的氨氮含量不能超標(biāo)。

3 設(shè)備選材原則

恒力石化1#常減壓裝置加工640 萬噸/年的沙重和360 萬噸/年的沙中的混合原油(S 含量：2.88%wt，酸值：0.23)，裝置設(shè)計按高硫低酸設(shè)防；2#常減壓裝置加工560 萬噸/年的沙重、240 萬噸/年的沙中及200 萬噸/年的馬林的混合原油(S 含量：2.48%wt，酸值：0.46)，裝置按高硫高酸設(shè)防。設(shè)備選材主要參考SH/T 3096《加工高硫原油重點裝置主要設(shè)備設(shè)計選材導(dǎo)則》和SH/T 3129《加工高酸原油重點裝置主要設(shè)備設(shè)計選材導(dǎo)則》(以下簡稱“導(dǎo)則”)進行，并參照國內(nèi)外加工高硫高酸原油選材經(jīng)驗，對裝置設(shè)備有針對性選材。

4 設(shè)備選材情況

4.1 常壓塔系統(tǒng)

選材分析：常壓塔頂封頭、筒體以及1-5 層塔盤是HCl+H2S+H2O易腐蝕部位，導(dǎo)則推薦CS+NiCu30(蒙乃爾合金)；其它筒體導(dǎo)則推薦CS+06Cr13(≤350℃)和CS+304L(＞350℃)。最終選材：考慮到此處腐蝕成分主要是HCl+H2S+H2O、銨鹽。由于蒙乃爾合金NiCu30 具有優(yōu)良的抗腐蝕性能，常壓塔頂封頭、頂部筒體(含1-5 層塔盤)最終選用CS+NiCu30；其他筒體選用CS+304L(≤280℃)和CS+316L(＞280℃)。

4.2 常壓塔頂油氣/原油換熱器

選材分析：考慮到原料中的有機氯在加熱爐和常壓塔加熱過程中分解為HCl，在常壓塔頂5 層塔盤、常壓塔頂油氣換熱器等處形成露點腐蝕。最終選材：考慮到常頂油氣，溫度在126℃左右，主要腐蝕成分為HCl+H2S+H2O、銨鹽。初餾塔、常壓塔頂首臺換熱器最終選用鈦材全焊接板式換熱器，鈦材具有良好的抗露點和抗應(yīng)力腐蝕能力。

4.3 常壓塔頂水冷器

選材分析：該處是塔頂冷凝系統(tǒng)中HCl+H2S+H2O 腐蝕最嚴(yán)重部位，考慮到油氣/原油換熱器導(dǎo)則推薦碳鋼。最終選材：考慮到常壓塔頂油氣/原油換熱器已采用鈦材全焊接板式換熱器，水冷器管束和殼體分別選用10(HSC)和Q245R(PWHT)。

4.4 減壓塔頂抽真空冷凝器

選材分析：減壓塔頂主要是HCl+H2S+H2O 酸露點腐蝕和銨鹽垢下腐蝕，導(dǎo)則推薦022Cr25Ni7Mo4N。最終選材：考慮塔頂露點腐蝕主要是HCl 露點腐蝕，形成酸性的電化學(xué)垢下腐蝕和蝕坑，最終導(dǎo)致穿孔。減壓塔頂抽真空冷凝器殼體復(fù)層及管束最終選用雙相鋼2205。

4.5 轉(zhuǎn)油線高速段/低速段

選材分析：此處溫度在310～358℃，主要腐蝕成分為活性硫和環(huán)烷酸。導(dǎo)則推薦出口高速轉(zhuǎn)油線304，低速轉(zhuǎn)油線CS+316。最終選材：考慮到此處高溫硫、高溫環(huán)烷酸和氣液兩相區(qū)的沖刷等腐蝕，以及爐管外部的高溫氧化和高溫蠕變腐蝕。常壓爐出口高速轉(zhuǎn)油線最終選用316L，低速轉(zhuǎn)油線最終選用Q245R+316L；減壓爐出口高速轉(zhuǎn)油線最終選用316L，低速轉(zhuǎn)油線最終選用Q245R+316L。

5 大型常減壓裝置設(shè)備選材建議

(1)常減壓裝置常壓塔塔頂、減壓塔塔頂和轉(zhuǎn)油線等部位選材時應(yīng)充分考慮塔頂部位的工藝防腐和電脫鹽的脫鹽效果。嚴(yán)格控制脫后含鹽、脫后含水；監(jiān)控常壓塔頂溫度和頂循返塔溫度，保證塔頂溫度在露點溫度14～28℃以上，避免濕塔操作。

(2)煉制高硫高酸高氯原油常減壓裝置長周期運行，裝置防腐采取綜合防護措施，加強一脫三注工藝管理；結(jié)合運行經(jīng)驗和導(dǎo)則合理選用設(shè)備、管線材質(zhì)。針對易腐蝕部位設(shè)備、管線應(yīng)采取在線和離線相結(jié)合的監(jiān)測手段，運用大數(shù)據(jù)來指導(dǎo)設(shè)備防腐工作。