減壓蒸餾塔的腐蝕與防護

黃景峰，韓英杰，閆海清，呼立紅，王新凱，鄭麗群

(1.沈陽中科韋爾腐蝕控制技術有限公司，遼寧 沈陽 110180;2.中國石油天然氣股份有限公司撫順石化分公司，遼寧 撫順 113004)

近年來，隨著煉油生產裝置的擴能改造和原油品質的不斷劣化，對防腐工作的要求越來越高。2014 年，國內某煉油廠在停工大檢修過程中，發現其5 Mt/a 蒸餾裝置的減壓塔，減三段和過汽化油段的塔體、填料和其它內構件出現嚴重的腐蝕，而此煉油廠的減壓塔采用的是減壓深拔技術。經過相關技術人員的分析和討論，最終找到了減壓塔腐蝕的原因，并且提出了長期和短期的防腐對策。

1 減壓塔腐蝕情況

本次檢修發現，減壓塔腐蝕最嚴重的部位是減三段和過汽化油段。其塔壁襯里表面布滿密集點蝕坑1～2 mm，局部腐蝕穿孔(見圖1)。襯里環焊縫密集點蝕1～2 mm，局部達2～3 mm(見圖2)。規整填料因腐蝕穿孔散架，導致失效。分布器表面密集點蝕坑1～2 mm。升氣孔頂蓋大部分腐蝕掉，側板腐蝕穿孔。內管表面密集點蝕1～2 mm。浮球腐蝕穿孔。填料支撐格柵密集點蝕導致部分被腐蝕消耗掉，上方填料脫落形成凹坑。工字支撐梁上表面密集點蝕1～2 mm。

該煉油廠在上次檢修時(2012 年5 月)，也發現減三段和過汽化油段發生嚴重腐蝕(見圖3-圖4)。與上次相比較，本次腐蝕更加嚴重。

2 減壓塔腐蝕分析

2.1 原油性質和設備選材

該煉油廠煉制的原油的性質見表1，從表1可以看出該原油屬于低硫含酸原油。

塔壁內襯和填料的材質均為316L，選材合理。

圖1 減三段襯里腐蝕穿孔

圖2 減三段環焊縫腐蝕穿孔

圖3 減三段腐蝕形貌

圖4 過汽化油段腐蝕形貌

表1 原油性質

2.2 腐蝕原因

(1)該煉油廠煉制的原油為低硫含酸原油，在減壓塔減三段和過汽化油段產生了以高溫環烷酸腐蝕為主、硫腐蝕為輔的協和效應。這段區間的溫度為350～400 ℃(見表2)，正是環烷酸聚集的溫度范圍;塔壁、填料和其它內構件的金屬元素鐵與環烷酸反應生成油溶性的環烷酸鐵，硫與鐵反應生成FeS;硫含量的較低使金屬表面不足以形成可以起到減緩環烷酸腐蝕作用的FeS 保護膜，相反還加速了腐蝕。

表2 常減壓裝置標定期間主要操作參數

(2)從表2 可以看出，在深拔前后:減三線酸值降低了0.08 mgKOH/g(增幅約為-5.75%)、硫質量分數增加了0.006 6%(增幅約為3.44%);同時過汽化油酸值降低了0.5 mgKOH/g、硫質量分數增加了0.049 5%。

但減三段和過汽化油段的腐蝕卻更加嚴重，這說明在環烷酸和硫的影響之外，還存在其它影響因素。

(3)由于該蒸餾裝置經過多次擴能改造，而減壓塔卻一直未曾改變，導致減壓塔塔徑相對整個裝置的處理能力來說偏小，從而使塔內氣相流速偏大。為了提高減壓塔的拔出率，車間又采用了減壓塔深拔技術，減壓塔采用干式蒸餾(塔底不吹蒸汽﹚，但把過汽化油打入塔底，進一步加大了塔內氣體流速。為了洗滌氣相流速過大而攜帶的膠質、瀝青質，裝置又采用了減三線打熱回流的措施，將抽出的大部分減三線油不經降溫﹙與原油或熱媒水換熱﹚，又返回到減三線油抽出的填料段上方，使塔內氣化段氣相流速更進一步加大。就這樣高溫環烷酸及活性硫的協和化學腐蝕，加上相當高的氣相流速的沖刷，腐蝕進一步加劇。

經車間證實，該減壓塔的塔內氣速，設計值為4 m/s，目前實際為9 m/s 以上。

3 結論

該煉油廠減壓塔的減三段和過汽化油段發生嚴重腐蝕的原因，一方面是由于其溫度正處在環烷酸聚集的溫度范圍，發生了環烷酸和硫的協和化學腐蝕。但更重要的原因是，在歷次擴能改造的時候，該減壓塔塔徑未曾改變，又采用了深拔技術，從而使塔內氣速加大，導致嚴重的沖刷腐蝕。

4 防腐對策

(1)調整操作。停止過汽化油打入減壓塔底，直接抽出作為催化裂化的原料;根據減三線油的殘炭值大小，減少返回減壓塔的經換冷后的減三線洗滌油，只有換冷后的減三線油返塔，才有利于洗滌膠質、瀝青質，打入的量也才會少，也才能降低塔頂冷回流。也只有這樣，才能把減壓塔全塔的氣相流速徹底降下來。

(2)理性對待減壓深拔。減壓深拔是提高減壓蠟油收率，提高煉油廠經濟效益的好措施，尤其是減壓渣油無后續加工裝置的企業，可以說，拔得越深越好;可對于有后續加工的企業，減壓深拔不一定要拔得很深。該煉油廠的減壓渣油要進入焦化裝置加工，應控制減壓渣油的油含量5%～7%比較合適。如果拔得太重，不但消耗大量的能源，造成氣速過高，損壞減壓塔內件，而且使焦化裝置的高附加值產品﹙汽柴油、蠟油﹚收率降低;低附加值產品﹙焦炭﹚產率增加，清焦次數大大增加，焦化裝置的效益大大下降，可能會得不償失。減壓深拔的經濟效益一定要綜合計算。

(3)從長遠看，該煉油廠應該做好減壓塔更換新塔的準備，下一周期更換新塔。

(4)從目前生產考慮，應對減壓塔進行修復。腐蝕嚴重的塔壁應進行貼板補強，腐蝕嚴重的填料和其它內構件應進行更新。其腐蝕嚴重的填料也可以使用材質等級更高的904L 不銹鋼。