高含硫煉化裝置腐蝕在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建立

吳 濤（中國(guó)石油遼陽(yáng)石化公司,遼寧 遼陽(yáng) 111003）

高含硫煉化裝置腐蝕在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建立

吳 濤
（中國(guó)石油遼陽(yáng)石化公司,遼寧 遼陽(yáng) 111003）

近年來(lái)，由于我國(guó)大量煉制高硫原油，設(shè)備腐蝕問(wèn)題突出，并帶來(lái)了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人身傷害事故。而腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)特別是在線監(jiān)測(cè)技術(shù)能及時(shí)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(jìn)而指導(dǎo)防腐工作的有效開(kāi)展。因此，對(duì)高含硫煉化裝置建立基于科學(xué)的選點(diǎn)原則，采用在線監(jiān)測(cè)探針結(jié)合數(shù)據(jù)管理軟件的腐蝕在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是十分必要的。

設(shè)備腐蝕；電化學(xué)探針；在線監(jiān)測(cè)；系統(tǒng)

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(guò)程控制的情況下使用的一些監(jiān)測(cè)手段。然而大多數(shù)的工廠希望能夠通過(guò)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(lái)減少腐蝕，并保證重點(diǎn)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(guò)在線、實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)技術(shù)來(lái)獲取各種關(guān)鍵的腐蝕數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，及時(shí)了解裝置腐蝕狀況及變化過(guò)程[1,2]。

課題基于在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，針對(duì)某煉油廠兩套常減壓裝置重點(diǎn)部位為對(duì)象，建立了一套實(shí)時(shí)電化學(xué)在線腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)監(jiān)測(cè)部位的實(shí)時(shí)顯示總體腐蝕速率（mm/a）、點(diǎn)蝕系數(shù)、B值、腐蝕機(jī)理因子等參數(shù)，以滿足公司降低腐蝕危害，實(shí)現(xiàn)安、穩(wěn)、常、滿、優(yōu)生產(chǎn)的需要。

2 腐蝕在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成

2.1 硬件系統(tǒng)

腐蝕在線監(jiān)測(cè)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(jiàn)圖1所示。系統(tǒng)主要功能是采用探針監(jiān)測(cè)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(shì)和評(píng)估工藝防腐效率，并指導(dǎo)調(diào)整注劑使用。探針采取數(shù)據(jù)由分析軟件進(jìn)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(shì)和具體腐蝕數(shù)據(jù)，及時(shí)防止危險(xiǎn)，提高設(shè)備的運(yùn)行效率。

圖1 腐蝕在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)路由過(guò)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(tái)服務(wù)器，服務(wù)器放置于控制室內(nèi)，通過(guò)電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?，F(xiàn)場(chǎng)每個(gè)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(shí)提供電源回路和通訊回路，且具有較強(qiáng)抗干擾能力。每套裝置單設(shè)一個(gè)機(jī)柜，機(jī)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ΗART解析以及ΗART轉(zhuǎn)RS232通訊轉(zhuǎn)換功能。

2.2 腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件

在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)電化學(xué)腐蝕在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，通過(guò)電化學(xué)腐蝕測(cè)量變送器采用諧波失真分析、標(biāo)準(zhǔn)的LPR（線性極化電阻）和ECN（電化學(xué)噪聲）等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)腐蝕速率和腐蝕因子的監(jiān)測(cè)，變送器通過(guò) 4－20mA與ΗART協(xié)議實(shí)時(shí)輸出給服務(wù)器。系統(tǒng)可同時(shí)輸出四個(gè)參數(shù)，包括總體腐蝕率、點(diǎn)蝕系數(shù)、斯特恩－蓋里常數(shù)（B值）、腐蝕機(jī)理參數(shù)，并可進(jìn)行組態(tài)分析，同時(shí)應(yīng)用集成技術(shù)將實(shí)時(shí)工藝操作參數(shù)進(jìn)行分析，有利于管理人員分析對(duì)比，見(jiàn)圖2所示。詳細(xì)分析參數(shù)含義如下。

圖2 系統(tǒng)趨勢(shì)圖分析

（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(chǎng)被監(jiān)測(cè)設(shè)備的腐蝕環(huán)境狀態(tài)。

（2）點(diǎn)蝕系數(shù)（SV）。該參數(shù)為無(wú)量綱參數(shù)，量程0～1；是一定性分析參考值，當(dāng)監(jiān)測(cè)值小于0.01時(shí)，被監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)生點(diǎn)蝕的風(fēng)險(xiǎn)是非常低的；當(dāng)監(jiān)測(cè)值大于0.1時(shí)，被監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開(kāi)始發(fā)生點(diǎn)蝕，所以我們通過(guò)各種措施來(lái)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(guò)諧波失真測(cè)量得到的，它們提供腐蝕過(guò)程中陰極和陽(yáng)極活躍程度的變化。

（4）腐蝕機(jī)理因子（CMI）。該參數(shù)單位是μA/cm2，量程-50～50；我們可以通過(guò)該參數(shù)來(lái)判斷被測(cè)系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境。運(yùn)用該參數(shù)可分析我們注劑在腐蝕防護(hù)中的作用，對(duì)注劑的使用情況做出實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)。

3 腐蝕監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置

3.1 腐蝕監(jiān)控的選點(diǎn)總體原則

腐蝕監(jiān)控位置的確定直接決定著腐蝕監(jiān)測(cè)效果的好壞。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)設(shè)備管道真正造成威脅的是局部腐蝕，因此如何監(jiān)測(cè)到設(shè)備管道腐蝕相對(duì)嚴(yán)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(gè)腐蝕嚴(yán)重的部位：

（1）有水凝結(jié)的部位，尤其是水凝結(jié)開(kāi)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(yàn)選取監(jiān)測(cè)部位,

3.2 腐蝕監(jiān)控選點(diǎn)部位

依據(jù)選點(diǎn)原則和設(shè)備條件，對(duì)某煉油廠兩套裝置進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)選點(diǎn)，結(jié)果見(jiàn)表1所示。

表1 在線探針選點(diǎn)部位

4 腐蝕監(jiān)控管理系統(tǒng)特點(diǎn)

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

（2）與工藝過(guò)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(jì)劃的編制、工藝操作指標(biāo)的修訂提供數(shù)據(jù)支持。

（3）評(píng)價(jià)防腐效果。對(duì)工藝防腐措施，緩蝕劑、中和劑的應(yīng)用效果做出評(píng)價(jià)。

（4）預(yù)測(cè)設(shè)備壽命。通過(guò)腐蝕監(jiān)控可以掌握設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的腐蝕速率，可以預(yù)測(cè)設(shè)備的使用壽命，做到既安全又經(jīng)濟(jì)[4]。

5 結(jié)論

基于科學(xué)選點(diǎn)，前端探針安裝，中間過(guò)程數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)軟件分析，建立針對(duì)高含硫煉化裝置的腐蝕在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，將腐蝕監(jiān)測(cè)作為腐蝕控制的前期保障，經(jīng)過(guò)在某煉油廠的實(shí)際應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)受監(jiān)測(cè)設(shè)備和管道的腐蝕狀況進(jìn)行24小時(shí)不間斷的監(jiān)測(cè)和評(píng)估。對(duì)煉化設(shè)備的腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建立，是完善系統(tǒng)的管理設(shè)備腐蝕與防護(hù)的重用部分，最終達(dá)到實(shí)時(shí)了解設(shè)備腐蝕情況，降低運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，減少維修停產(chǎn)損失、降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)裝置的安穩(wěn)長(zhǎng)滿優(yōu)運(yùn)行的目的。

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

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

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

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

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

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