加工高含酸原油裝置的長周期運行方法與措施

羅婉琴，易軼虎

（石油化工管理干部學院，北京 100012）

加工高含酸原油裝置的長周期運行方法與措施

羅婉琴，易軼虎

（石油化工管理干部學院，北京 100012）

目前不少石油化工企業所煉原油屬高酸值低硫原油，密度和粘度大，各項腐蝕因素隨原油開采深度和難度的增加呈上升趨勢。惡劣的原油性質大大加劇設備腐蝕，嚴重影響裝置長周期平穩運行。加強設備防腐蝕，應在投入力度、不同腐蝕類型的防護措施、新耐蝕技術應用等方面加強。分析了某石化企業的高酸值低硫原油煉制，提出采用“高溫部位加強材質升級，低溫部位加強工藝防腐，輔以防腐新技術應用”的防腐技術思路，探討有效控制設備腐蝕破壞，同時降低防腐成本、提升經濟效益和社會效益的方法與措施。

高含酸原油；防腐蝕；長周期

1 高含酸原油腐蝕概冴

以某典型石化企業為例，原油參數如表1。

表1 原油參數Table 1 Parameters of the Crude Oil

從原油性質可見，該原油是一種腐蝕性極強的高含酸原油，其對設備的腐蝕集中在一次加工裝置，即煉制超稠原油、低凝環烷基原油的蒸餾和減粘裝置，以及煉制超稠原油的延遲焦化裝置。設備的腐蝕破壞類型主要有兩種：高溫環烷酸腐蝕和低溫部位HCl－H2S－H2O體系腐蝕。

1.1 高溫環烷酸腐蝕

環烷酸在低溫時腐蝕不劇烈，沸騰后在高溫無水環境中，特別是在氣液相轉變部位腐蝕最激烈。環烷酸的腐蝕溫度范圍為 220～400 ℃，220～270℃腐蝕逐步加劇，270～280 ℃腐蝕達最高峰，高于280 ℃時腐蝕速率下降，到 350～400 ℃時又出現第二個腐蝕高峰[1]。環烷酸腐蝕形成的油溶性環烷酸鐵能被油流帶走，不易在金屬表面形成保護膜，因此高溫環烷酸腐蝕的金屬表面光滑無垢，在高流速區域呈順流向線狀溝槽，低流速時形成尖銳蝕坑，沖刷嚴重部位呈均勻減薄。

高溫環烷酸腐蝕主要發生在蒸餾和焦化裝置的230 ℃以上塔內件、機泵過流件、閥門、換熱設備以及爐管、轉油線、高溫側線等工藝管線。影響環烷酸腐蝕的因素除了溫度外，還包括介質的流速、酸值、原油中的硫含量等。

1.2 低溫HCl－H2S－H2O體系腐蝕

蒸餾塔頂低溫部位的腐蝕介質主要為 HCl－H2S－H2O體系[2]。原油加工過程中，硫化物生成的H2S和鹽類水解生成的HCl隨原油中的輕組分及水分一起揮發、冷凝，聚集在蒸餾裝置頂部輕油活動區低溫部位，尤其是氣液兩相轉變區域。水蒸汽冷凝，H2S與HCl溶于冷凝水，相對含量在達到100 ×10-6左右時 pH值降為2～3，形成強烈電化學腐蝕體系。生成的鹽酸與鐵直接反應，且破壞H2S與鐵反應生成的起保護作用的硫化亞鐵腐蝕產物膜，引起點蝕和垢下腐蝕。

HCl－H2S－H2O體系腐蝕在氣相部位比較輕微，液相部位較嚴重，尤以氣液兩相轉變部位，即所謂“露點”部位最嚴重。在該腐蝕環境中，碳鋼主要發生均勻腐蝕和坑蝕，產生大量腐蝕產物FeS，奧氏體不銹鋼發生點蝕和應力腐蝕開裂（SCC）。

密度較大的原油電脫鹽效果不佳，脫后鹽含量為5～10 mg/L，造成蒸餾塔頂系統低溫部位腐蝕加劇。這類腐蝕主要發生在蒸餾裝置塔頂塔盤、冷凝及冷卻系統、減粘分餾塔頂系統、油水分離罐以及焦化裝置分餾塔頂揮發線系統的低溫部位。

2 材質升級從根本上抑制腐蝕

材質升級是解決設備高溫環烷酸腐蝕的根本方法[3]。對腐蝕嚴重的高溫環烷酸腐蝕部位，2.5%以上Mo含量的316 L不銹鋼有良好的抵抗效果，可以滿足裝置長周期運行要求。對腐蝕相對較輕的高溫環烷酸腐蝕部位及一些低溫腐蝕部位，18-8奧氏體不銹鋼、鉻鉬鋼以及09Cr2AlMoRE等低合金鋼有較好的應用效果。

防腐的材質升級雖增大了設備的一次性投入，但可以從根本上減緩和抑制設備的腐蝕破壞，延長裝置開工周期，減少非計劃停工次數，同時也產生可觀的經濟效益。

2.1 316L不銹鋼的應用

經掛片腐蝕試驗和在塔壁、大管徑工藝管線及換熱器管箱等部位的現場應用驗證，316 L（00Cr17Ni14Mo2）超低碳奧氏體不銹鋼對蒸餾、焦化一次加工裝置的高溫環烷酸腐蝕嚴重部位的高溫環烷酸腐蝕具有優良的耐蝕性能。，既控制腐蝕又能降低防腐成本。

2.1.1 塔及塔內件

介于常、減壓塔內油品的大流速和高溫，蒸餾常、減壓塔塔壁采用316 L+16MnR復合板，部分塔盤、填料、降液板、受液盤、集油箱等重點環烷酸腐蝕部位的塔內件采用316 L不銹鋼，以防止塔內環烷酸等介質的腐蝕。

2.1.2 冷換設備

介于高溫原油、側線油及回流油的強腐蝕性，此類部位的冷換設備，例如蒸汽發生器、高溫換熱器管箱等，可采用316 L材質，如316 L管束，或316 L與16MnR的復合。

2.1.3 工藝管線等配件

230 ℃以上涉及高溫環烷酸腐蝕的工藝管線（原油線、常減壓塔的高溫側線以及加熱爐輻射室爐管等）普遍采用316 L 材質，大管徑工藝管線采用20#鋼內襯316 L鋼板，配套的閥門和法蘭等配件也采用316 L材質，綜合防腐效果良好。

2.2 鉻鉬鋼的應用

對于溫度高于250 ℃、酸值大于0.5 mgKOH/g且含硫化物的腐蝕部位，如蒸餾裝置常、減壓加熱爐爐管以及焦炭塔等，為了防止高溫硫腐蝕和環烷酸腐蝕，幵滿足裝置的長周期運行，可采用耐蝕、耐熱性好的鉻鉬鋼材質（如Cr5Mo、Cr9Mo、15CrMo等），可以起到良好的防腐效果。

2.3 18-8奧氏體不銹鋼的應用

18-8不銹鋼（代表鋼種有 0Cr18Ni10Ti、0Cr18Ni9等）可有效防止換熱器管束部位的高溫硫腐蝕，對于嚴重程度不高的環烷酸腐蝕也可以得到良好的應用效果。但不適用應用的部位如蒸餾裝置原油與高溫側線的換熱器。

2.4 低合金鋼的應用

低合金鋼的應用種類主要有 12AlMoV 、12Cr2AlMoV及09Cr2AlMo- RE等，其綜合耐蝕性能雖不如奧氏體不銹鋼，但價栺低，耐蝕性能在某些裝置低溫部位的HCl-H2S-H2O環境中表現良好，與工藝防腐措施配合，可以有效延長使用壽命，基本滿足裝置防腐要求。主要應用部位如常、減壓塔頂的空冷器、水冷器以及低溫原油換熱器管束。

3 耐蝕新技術降低防腐成本

重點腐蝕部位主要采用材質升級措施，腐蝕相對較輕的部位可引迚耐蝕新技術，如碳鋼滲鋁、噴鍍防腐及Ni-P化學鍍等表面處理技術，在保證防腐效果的前提下有效降低防腐成本。

3.1 碳鋼滲鋁

利用滲鋁技術，在鋼鐵表面生成具有良好的耐蝕性能的致密三氧化二鋁保護膜，發揮其優良的耐高溫環烷酸腐蝕、抗硫化氫腐蝕和沖蝕性能，取得良好防腐效果，且成本低。該技術主要可應用于冷換設備管束，如蒸餾和減粘裝置換熱器，等。

3.2 Ni－P化學鍍

一種近年來快速發展的金屬表面防護技術，利

用化學鍍工藝在金屬或非金屬表面形成一層均勻的非晶化鎳—磷金屬鍍層，將基體材料與腐蝕介質隔離開，利用鎳—磷金屬鍍層的良好耐蝕性能達到防腐效果[4]。可視現場情冴應用于蒸餾裝置的一些低溫設備，因鍍層含有較低的孔隙率，耐蝕性好，價栺相對低，且其合金鍍層的傳熱系數與碳鋼相近，不會對傳熱效率造成影響，可取得比較理想的、經濟的防腐效果。

3.3 噴鍍防腐

施工時，先在欲防腐部位噴砂除銹，之后在需防腐表面噴鍍一層耐蝕材質（鋁或18－8等），幵在外面涂刷環氧有機硅面漆，以使設備表面迚一步與腐蝕介質隔離。該技術在應用于部分腐蝕情冴不太嚴重的部位，如塔、容器內壁及或者靜設備構件時，防腐效果也能得到有效保證。

4 工藝防腐管理應對低溫腐蝕

密度大的原油（低凝環烷基原油、超稠原油等）在實施電脫鹽的油水分離時難度較大，影響電脫鹽效果，造成原油的脫后鹽含量難以控制，導致塔低溫部位腐蝕加劇。應對蒸餾塔頂設備低溫腐蝕破壞最為經濟、有效的措施是工藝防腐，同時輔以耐蝕材質。工藝防腐管理尤為重要，比如 “一脫一注”，即原油電脫鹽和塔頂注中和緩蝕劑。煉制高含酸原油的工藝防腐需做好以下工作：

一是堅持原油混煉，降低原料油的酸值和密度，一定程度上降低原油的腐蝕性，且利于電脫鹽的操作，有效抑制蒸餾塔頂低溫腐蝕；二是開好電脫鹽，控制原油的脫后鹽含量，幵可采用交直流電脫鹽、加長電脫鹽罐、增設脫水包等措施，為減少后路的腐蝕提供了保證；三是加強對塔頂注劑措施的管理和考核，保證中和緩蝕劑的緩蝕效果[5]。

5 結 論

高含酸低硫原油對煉化設備具有極強的腐蝕性，且現今的原油種類繁多，各裝置的設備腐蝕問題也不斷出現新的變化[3]。在原油煉制過程中，應加強理論學習與現場實踐，不斷引迚新的經濟高效的防腐技術，采取各種防腐措施，不斷提升設備防腐性能，降低防腐成本，控制越來越復雜的設備腐蝕問題，同時開展腐蝕監、檢測工作，確保獲得良好的防腐效果，實現裝置長周期平穩運行的目標。

［1］徐磊.含酸原油加工探討[J].石油化工腐蝕與防護,2008(25):21-25.

［2］左慧君,劉吟,等.稠油加工裝置的腐蝕與防護[J]. 全面腐蝕控制, 2007(21)4:38-41.

［3］中國石化劣質原油加工設備防腐蝕技術高研班學習材料[R].2013.

［4］趙新凱. 高酸原油加工裝置的設備腐蝕與防護探析[J].化學工程與裝備,2011(6):90-91.

［5］易軼虎. 提高煉化企業長周期運行的措施與途徑[J]. 當代化工,201 2,41(4):360-362.

Measures and Strategy of Long-term Operation of Processing Device of High Acid and Low Sulfur Crude Oil

LUO Wan-qin，YI Yi-hu
（Sinopec Management Institute, Beijing 100012, China）

Nowadays the crude oil that need be refined in many petrochemical enterprises is high acid and low sulfur oil, which has large density and viscosity. Corrosion factors are diversified due to increasing of mining depth and difficulty. Bad characters of the crude oil aggravate equipment corrosion and cause severe effect to the long-term smooth operation of the devices. In order to enhance equipment anticorrosion, investment, protective measures for varied corrosion types and application of new anticorrosive technology should be strengthened. In this paper, refining of high acid and low sulfur crude oil in a petrochemical enterprise was analyzed, and an anticorrosion technical idea of“enhance material upgrading at high temperature parts, strengthen process anticorrosion at low temperature parts, assisted with new anticorrosion technology application” was proposed. Methods and measures to effectively control equipment corrosion damage, reduce anticorrosion cost, improve economic benefits and social efficiency were also discussed.

High acid crude oil; Anticorrosion; Long-term

TE 624

A

1671-0460（2014）10-2128-03

2014-03-10

羅婉琴（1983-），女，江西贛州人，博士，工程師，現從事機電儀、信息、安全環保等領域高層次專業技術人員培訓工作。