常減壓蒸餾裝置工藝防腐應用分析

高春海

(山東省昌邑石化有限公司， 山東 濰坊 261300)

常減壓蒸餾裝置工藝防腐應用分析

高春海

(山東省昌邑石化有限公司， 山東 濰坊 261300)

煉油廠加工原油總流程的第一道工序就是常減壓蒸餾裝置，長期處于高強度運行狀態。運行時間加長后，逐漸顯現出腐蝕問題，如何控制設備腐蝕管理直接對裝置平穩運行產生影響，因此有必要做好相關研究工作。有鑒于此，本文中筆者結合實際工作經驗，分析常減壓蒸餾裝置工藝防腐技術的應用，探討技術應用過程中需要注意的問題。

常減壓蒸餾裝置；工藝防腐；技術分析

化工類企業生產中設備腐蝕問題普遍存在，也是急需解決的現實問題，常減壓裝置中存在嚴重腐蝕情況，裝置防腐是一個系統、全方位的工作。設計階段就要開始考慮防腐問題，比如原料性質、腐蝕環境、材料構成、工藝防腐等；裝置運行階段正確使用與評估防腐劑，做好相關配套技術。通過全面分析、針對性的設計、良好的運行與管理，促進裝置防腐水平的提高，降低腐蝕概率，提高裝置使用壽命，保證化工企業正常運轉。

1 常減壓裝置腐蝕介質分析

化工腐蝕介質種類較多，其中氯化物是最常見的一種。原油脫水處理后會殘留少量的水分，這些殘留水中大多含有鹽分，其中主要就是氯化物，包括氯化鈉(NaCl)、氯化鈣(CaCl2)及氯化鎂(MgCl2)等，在受熱情況下CaCl2與MgCl2容易發生水解，產生具有強烈腐蝕性的的氯化氫。

另外一種常見的腐蝕介質就是含硫化合物，硫化物腐蝕能力與溫度存在直接聯系。原油中部分硫化物不耐熱，在受熱情況下容易發生分解，隨著溫度上升逐漸分解成相對分子質量小的硫化物。硫元素還可以與硫化氫之間相互轉化，暴露在空氣中的硫化氫被氧化后生產硫元素，而硫元素又可以與原油中的烴類物發生化學反應生成硫化氫。這一系列變化造成硫化氫可以在高溫與低溫間不斷轉化，分布在裝置的不同位置，其中硫化氫腐蝕主要集中在裝置低溫部位，而元素硫腐蝕則集中在裝置高溫部分。

此外，有機酸也是一種常見的腐蝕介質，有機酸本身具有極強的腐蝕性，其構成主要為環烷酸與少量低分子脂肪酸。原油中還存在一些處于游離狀態的氧、二氧化碳及水，常減壓裝置中有原油注入后，處于游離狀態的雜志會隨著溫度升高而抓緊溢出，冷凝系統處理后產生腐蝕。

2 常減壓蒸餾裝置工藝防腐應用

2.1 提高防腐工藝水平

針對常減壓蒸餾裝置存在的腐蝕情況，可以根據腐蝕成因選擇合適的防護措施，其中常用的一種防腐技術就是工藝防腐，這種防腐技術的效果比較明顯。比如常減壓裝置中使用的低溫腐蝕防護，該防腐技術主要選擇緩蝕劑作為防腐助劑。使用時從常頂油氣餾出與減頂油氣餾出的位置助入緩蝕劑。實際防護過程中，還需要緩慢均勻的注入氨，慢慢重視其中的緩蝕劑。技術應用過程中利用在線pH值檢測儀對酸性水酸堿值及時分析，嚴格管理常減壓裝置頂端位置的酸堿度。將控制塔頂切水pH值控制在7-9之間，保證低溫緩蝕劑可以發揮作用，在堿性環境下有效中和其中存在的氯化氫與硫化氫；高溫位的防腐蝕應該及時跟蹤調整高溫緩蝕劑的用量，定期檢查分析其中金屬離子的含量，掌握腐蝕動態有效控制腐蝕速率。

2.2 選擇合適的材料

防腐的關鍵在于選擇合適的材料，設備制造中對原材料要進行化學成分、力學性以及質量等相關性能嚴格把關。同時，針對不同部位的腐蝕情況，可選取不銹鋼等直接能夠抗腐蝕的材料去更好的實現防腐目的。

比如，對于既可能出現硫腐蝕的現象，有可能發生環烷酸腐蝕的問題的常減壓裝置的同一位置來說，就應該在對裝置進行管理時，根據實際情況，根據所出現的腐蝕難易度以及實際腐蝕機理來選擇最合適的防腐材料。因為抗硫腐蝕材料要求低于抗環烷酸腐蝕材料，所以要實現最佳的防腐的目的，在實際防腐保護措施中應該選擇以抗防環烷酸腐蝕的設備材料為標準。除此之外，材料升級也是一種有效的仿佛保護措施，來確保裝置長期、穩定的安全運行，比如將材質316L升級為317L材質，在增加裝置強度的同時，也增加裝置的韌度。

2.3 在線防腐監測系統的安裝

想要做好裝置防腐管理工作，還可以引入現代化監測設備，安裝防腐在線監控系統。監控系統由多個部分構成，主要包括監控機、檢測探針及采送器，通過在線監測系統監測裝置實際腐蝕情況與某些部位的pH值，為后續防腐工作提供數據支持。比如實際中將檢測探針設置在常頂空冷器入口處管道，該部分溫度大約在130℃左右，考慮到材質為20#，進而測得階段腐蝕速率為0.17mm/a。處理檢測獲得的數據，進而定量判斷設備設備與管道的腐蝕狀況，評估裝置與設備剩余壽命，保證結果可以知道安全生產，幫助維修部門安排檢修維修計劃，提前預警腐蝕隱患。

2.4 縮減生產中動力消耗

化工生產主要依靠動力維持，有效縮減動力消耗也是常見的節能降耗技術。首先可以更新供熱系統，化學反應一般在高溫環境下進行，供熱系統最為關鍵，可以尋找與供熱系統相配的組合方式。設備不同，熱能供應也存在差別，根據設備夜店重新組合或是優化供熱系統，提高熱能利用效率；其次采用變頻節能設備，減少電機拖動類系統的能耗，將傳統閥門靜態調節方式變成變頻式節能調速，保證電機拖動系統實際輸出輸入維持動態平衡狀態，降低電機能耗。電機系統運行控制中選擇變頻調速等先進調速方式達成優化的目的。如果電機拖動系統長時間處于空載或輕載的運行場合，可以選擇合適的節電控制器或輕載節電器。依據電機與控制系統的負荷特點選擇合適的型號，避免出現“大馬拉小車”的浪費現象；再次提高催化劑活性強度。化工生產離不開催化劑，催化劑可以延緩或是加快反應，提高能源生產轉換率。合理利用催化劑可以避免產生副產物問題，提高原料利用效率。比如在使用三氧化二鋁與五氧化二釩時，將三氧化二鋁作為吸附材料，將原料吸附在表面上，改變原有結構，提高生產效率。最后回收廢水。化工生產中產生大量廢水，其中一些廢水可以回收利用，通過合理措施回收這部分廢水，實驗環保目的減少水資源使用。

3 常減壓蒸餾裝置工藝防腐案例分析

接下來筆者以某石化企業的常減壓蒸餾裝置為研究對象，其產能為5.5Mt/a、裝置型號為E1002-2，其出口管線閥門前彎頭腐蝕極為嚴重，對應沖刷彎頭本體已經嚴重腐蝕，如圖1(a)所示。

圖1 腐蝕形貌

3.1 裝置腐蝕情況

檢修人員在檢修常減壓蒸餾裝置中常壓塔C1002、減壓塔C1004過程時，發現塔頂低溫部分存在嚴重腐蝕，常壓塔塔頂踏板浮閥腐蝕嚴重，具體如圖1(b)所示。觀察圖片可以發現，塔盤存在輕微點蝕情況。浮閥存在嚴重的脫落情況，部分浮閥被腐蝕厚度減小甚至出現斷裂情況，強度不足。

3.2 防腐改進措施

(1)改進工藝 常減壓蒸餾裝置防腐蝕處理中主要采用脫鹽、注中和劑及注緩蝕劑與注水的方式。

原油電脫鹽主要利用破乳劑與優化工藝實現，通過處理后確保原油鹽質量濃度不大于3mg/L，并將水解產生的氯化氫脫除趕緊，從源頭出發控制氯化物的腐蝕；中和劑從塔頂揮發線注入，控制冷凝水的pH值，一般控制在7.5-8.5左右，這樣可以有效控制冷凝冷卻系統的腐蝕情況。也可以選擇有機胺作為中和劑，但考慮到成本問題，實際中并不建議單純采用有機胺，而是將其與氨混合后使用。同時將緩蝕劑從常頂揮發線中注入，緩蝕劑本身并不參與化學反應，因此不會產生不良副產物，此外還可以形成一種致命膜覆蓋在金屬表面，避免金屬表面直接與腐蝕介質接觸。緩和劑也有工作條件，也就是溫度低于230℃、pH呈現強酸性。通常注緩蝕劑前注中和劑，有效控制酸堿性。如果塔頂低溫部位塔頂油氣線速過大，會對保護膜的形成產生影響，一般緩蝕劑的注入量控制為餾出物的10-20ug/g。

在選擇緩蝕劑的時候，企業要多選擇、多對比，選擇出物美價廉的緩蝕劑，嚴格監控器注射量，保證適當的劑量，充分發揮緩蝕劑的作用。

(2)升級設備管材質量 近些年原油性質發生明顯改變，其中硫含量明顯增加，大于530℃組分也明顯增多，甚至達到20%，在這樣的背景下，原來設計的裝置設備不能適應這種變化，升級裝置材質，提高使用壽命。裝置防腐材質升級具體方案如下：選擇加厚的20#碳鋼作為各塔頂餾出線材質；換熱器殼體材質選擇16MnR，管束則直接選擇鈦材，鈦材使用壽命較長。

(3)強化腐蝕監測 加強設備腐蝕檢測。為了及時對防腐壓蒸餾裝置防腐效果及時進行評估，煉油廠采取了一系列措及檢測手段來觀察防腐效果及現場情況，其中就包括腐蝕探針、紅外熱測試、化學分析、腐蝕掛片、定期巡查探傷等，為避免發生嚴重腐蝕，會根據這些檢測結果來及時調整防腐措施。對腐蝕的重點部位，增大監測頻率，同時密切監控注入系統的緩蝕劑和中和劑的精確性及作用情況，嚴格檢測常壓蒸餾塔冷凝系統中鐵離子含量、pH值等各項指標。

(4)腐蝕效果分析 在常減壓蒸餾裝置采取上述防腐措施后，經過長時間使用后2016年年末停產檢修。檢修設備時發現初餾塔、常壓塔及減壓塔的塔壁與塔內構件僅有輕微腐蝕狀態。這說明本次防腐方案切實可行，具有現實意義，通過聯合使用工藝防腐與設備材質升級改造效果明顯。

4 結語

為了有效的規避安全事故的發生，保護生產過程及現場操作人員生命財產安全，需要對常減壓裝置出現的腐蝕問題進行有效的防護，尋找正確、科學的解決措施，相關的裝置管理人員需要注重防護工作的實施，對腐蝕問題加強研究分析，總結防護工作經驗，使得常減壓裝置的防腐蝕工作能夠取得更大的成效，使化工企業獲得更良好的發展。

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