在線腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)在常減壓蒸餾裝置的應(yīng)用

況成承，張黎明，王曉猛

(中國石油化工股份有限公司洛陽分公司，河南洛陽471012)

某石化企業(yè)在2008年對常減壓蒸餾裝置進(jìn)行擴(kuò)能及適應(yīng)性改造，使裝置原油加工能力達(dá)到了8 Mt/a。2011年在全廠停工大檢修，但是原油加工量依然為8 Mt/a，處于滿負(fù)荷狀態(tài)。常減壓蒸餾裝置是煉油的龍頭裝置，也是設(shè)備腐蝕最嚴(yán)重的部位，增強(qiáng)對常減壓蒸餾裝置腐蝕部位的防腐蝕保護(hù)是保證煉油廠長周期正常運行的重要保證。

近年來，隨著該企業(yè)加工原油高酸高硫劣質(zhì)化情況不斷加劇，設(shè)備的腐蝕狀況面臨巨大挑戰(zhàn)。常減壓蒸餾裝置的腐蝕主要集中于低溫輕油部位和高溫重油部位。其中低溫輕油部位主要為H2S-HCl-H2O環(huán)境腐蝕，其腐蝕形貌多種多樣，其中碳鋼為均勻腐蝕、坑蝕;Cr13為點蝕;18-8不銹鋼為應(yīng)力腐蝕。此類腐蝕易發(fā)部位包括:初餾塔、常減壓蒸餾塔的上部、塔頂管線和三頂冷卻系統(tǒng)中。高溫重油部位的腐蝕主要由高酸值和含硫原油引起的，主要有高溫硫和高溫環(huán)烷酸的腐蝕。其腐蝕環(huán)境為S-H2S-RCOOH。腐蝕形貌為:管線減薄穿孔、點蝕、沖蝕。此類腐蝕在常減壓中的主要發(fā)生部位包括:塔內(nèi)填料和塔盤、加熱爐爐管、轉(zhuǎn)油線、塔的循環(huán)回流、常減壓塔底渣油泵體、葉輪和泵出口管線等。

該企業(yè)常減壓蒸餾裝置為更有效地配合裝置的“一脫三注”工藝防腐，在2011停工大檢修期間增上腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)，并完成19個監(jiān)測點的數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng)。

1 常減壓蒸餾裝置腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)的建立

該企業(yè)8 Mt/a常減壓蒸餾裝置在線監(jiān)測系統(tǒng)于2011年9月1日至10月10日停工大檢修期間在初餾系統(tǒng)、常壓系統(tǒng)和減壓系統(tǒng)共安裝10套低溫電感探針，6套高溫電感探針和3套pH值探針。

腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成:(1)電感探針;(2)現(xiàn)場腐蝕數(shù)據(jù)采送器;(3)數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)化模塊;4)上位機(jī)及腐蝕管理決策系統(tǒng)軟件。腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)布線原理見圖1，探針安裝部位見表1。

1.1 電感探針

目前，生產(chǎn)裝置常用的設(shè)備腐蝕在線監(jiān)測技術(shù)有:電化學(xué)探針、電阻探針和電感探針，各自特點比較見表2。

綜合來說，電化學(xué)探針僅適用連續(xù)電解質(zhì)，常應(yīng)用于工業(yè)水系統(tǒng);而電感探針靈敏度高、溫度影響系數(shù)小、適用于所有介質(zhì)，是目前應(yīng)用最廣泛的監(jiān)測方法，也是本裝置采用的主要檢測方法。本裝置采用的電感探針測量元件見圖2。

平面元件探針適用于管壁腐蝕狀態(tài)的監(jiān)測，其探針的安裝后測量金屬原件與管壁并行，其經(jīng)受介質(zhì)流動方向與管壁一致，避免了管狀元件探針與管壁流動方向不一致而影響測量精度。

腐蝕探針根據(jù)安裝方式可以分為:拆卸式和固定式兩種，本系統(tǒng)主要采用可帶壓拆卸式探針，其現(xiàn)場安裝結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖1 腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)布線原理示意Fig.1 Corrosion online monitoring system wiring principle diagram

表1 腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)場探針分布Table 1 Distribution of probe for corrosion monitoring system

表2 腐蝕在線監(jiān)測技術(shù)比較Table 2 Comparison of corrosion online monitoring technology

圖2 平面元件探針外形Fig.2 Figure shape of probe plane element

圖3 可帶壓拆裝式腐蝕探針安裝示意Fig.3 Install schematic diagram of the mounting type corrosion probes

1.2 現(xiàn)場數(shù)據(jù)采送器

采送器的功能是產(chǎn)生交流電信號激勵探針測量線圈，將感應(yīng)到的變化量轉(zhuǎn)換為可處理可傳送的數(shù)字信號，并通過RS485現(xiàn)場總線傳送到數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換模塊，再傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。

1.3 數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換模塊

數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換模塊是腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，通過數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換模塊中的RS485轉(zhuǎn)換接口實現(xiàn)采送器與上位機(jī)之間的現(xiàn)場數(shù)據(jù)通訊(不超過1 200 m)，同時該模塊中的電源轉(zhuǎn)換器還為采送器供電(24 V)。數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換模塊最多同時支持32路采送器的接入。由于數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換模塊安裝在企業(yè)安全區(qū)的監(jiān)測監(jiān)控室，因此，無需防爆防塵特殊設(shè)計要求。

1.4 腐蝕在線監(jiān)測上位機(jī)

上位機(jī)可采用可靠性較高的工控機(jī)，也可以采用普通的PC機(jī)代替，一般每一臺生產(chǎn)裝置配置一臺上位機(jī)，以提高腐蝕在線監(jiān)測的可靠性。上位機(jī)安裝一個或多個數(shù)據(jù)采集裝換模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。同時，上位機(jī)安裝有現(xiàn)場監(jiān)控軟件以實現(xiàn):(1)各點監(jiān)測的組態(tài);(2)監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲;(3)監(jiān)測數(shù)據(jù)的展示。通過多點實時在線監(jiān)測，獲得生產(chǎn)過程中各流程腐蝕狀況，隨后數(shù)據(jù)匯總到生產(chǎn)車間，根據(jù)反饋數(shù)據(jù)調(diào)整生產(chǎn)工藝，如調(diào)整塔頂注水、注氨、注緩蝕劑的周期或注入量，選擇減緩設(shè)備腐蝕的最佳工藝。此外也可根據(jù)積累的大量數(shù)據(jù)評估設(shè)備的使用壽命。

2 腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用

2012年10月初餾塔和常壓塔塔頂空冷器入口總線的在線腐蝕監(jiān)測曲線分別見圖4和圖5。由圖4和圖5可知，當(dāng)月腐蝕損耗呈緩慢上升趨勢。通常，初常頂空冷管線出現(xiàn)的腐蝕加劇與原油性質(zhì)以及一脫三注有直接關(guān)系。從原油種類及性質(zhì)考慮，該月常減壓蒸餾裝置加工原油品種有中原原油、中原內(nèi)蒙古原油、石油集團(tuán)二連原油、塔河混合原油、沙特中質(zhì)油、沙特重質(zhì)油、塔木察格原油、伊朗重油，原油種類較多，品質(zhì)復(fù)雜。其中塔河混合原油摻煉比例較大，加工量約為45 kt，導(dǎo)致原油含鹽難以脫除，當(dāng)月加工原油性質(zhì)分析見表3。由表3可知本月脫后含鹽超標(biāo)9次，原油酸值超標(biāo)2次，原油中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均較上月有所升高，均值為1.25%，已逼近裝置設(shè)計值1.5%。圖6為減壓塔底泵出口管線在線腐蝕監(jiān)測曲線。由圖6可知，當(dāng)月腐蝕損耗總體較平穩(wěn)，但10月腐蝕損耗突然加重，其腐蝕主要是由高溫硫腐蝕引起，對比當(dāng)月原油硫含量分析可知，當(dāng)日加工原油的硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為當(dāng)月最大值1.34%，導(dǎo)致腐蝕加重，其后由于原油性質(zhì)穩(wěn)定，漸趨平穩(wěn)，原油性質(zhì)分析結(jié)果和腐蝕在線監(jiān)測曲線變化是吻合的。根據(jù)當(dāng)月在線腐蝕監(jiān)測曲線，車間進(jìn)行了電脫鹽技術(shù)攻關(guān)，調(diào)整了一脫三注工藝操作，減緩了腐蝕損耗的加重。三塔塔頂切水水質(zhì)分析見表4。由分析結(jié)果可知，10月三塔切水鐵離子質(zhì)量濃度均值分別為0.62，0.62和0.65 mg/L，較9月份略有增大，但仍控制在廠控指標(biāo)之內(nèi)(不超過3 mg/L)，三塔切水pH值分別為6.6，7.3和6.7，也仍控制在廠控指標(biāo)之內(nèi)(6～9)，總體防腐蝕情況良好。

圖4 初餾塔塔頂空冷器入口總線在線腐蝕監(jiān)測Fig.4 Primary tower air cooler inlet bus on-line corrosion monitoring curves

表3 常減壓原料分析數(shù)據(jù)Table 3 Analysis data of atmospheric and vacuum raw material

圖5 常壓塔塔頂空冷器入口總線在線腐蝕監(jiān)測曲線Fig.5 Atmospheric tower air cooler inlet bus on-line corrosion monitoring curves

圖6 減壓塔底泵出口管線在線腐蝕監(jiān)測曲線Fig.6 Residuum pump of decompression tower export pipeline on-line corrosion monitoring curves

表4 三塔塔頂切水分析Table 4 Analysis of the tower water mg/L

3 結(jié)語

通過對常減壓蒸餾裝置在線腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測曲線和實時原油性質(zhì)分析結(jié)果顯示，兩者是吻合的。在線腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)可以有效地監(jiān)控裝置設(shè)備的腐蝕情況，根據(jù)腐蝕曲線的異常變化，進(jìn)行及時的原油摻煉比例調(diào)整和常減壓蒸餾裝置工藝參數(shù)調(diào)整，可以有效減緩裝置設(shè)備腐蝕，對設(shè)備腐蝕起到預(yù)防作用，有效延長裝置的安全平穩(wěn)運行時間。