常壓蒸餾裝置塔頂系統(tǒng)腐蝕機理分析及措施

(中國石化塔河煉化有限責(zé)任公司，新疆 庫車 842000)

常壓蒸餾裝置塔頂系統(tǒng)腐蝕機理分析及措施

郭輝

(中國石化塔河煉化有限責(zé)任公司，新疆 庫車 842000)

塔河煉化有限責(zé)任公司常壓蒸餾裝置加工的原油是塔河劣質(zhì)稠油。該原油密度大、鹽含量高、硫含量高且運動黏度高,原油電脫鹽運行效果不佳，脫后油中鹽質(zhì)量濃度為7～10 mg/L。運行過程中，常壓蒸餾裝置塔頂系統(tǒng)結(jié)鹽嚴(yán)重，設(shè)備腐蝕加劇，影響裝置處理量。分析了常壓蒸餾裝置塔頂系統(tǒng)結(jié)鹽腐蝕機理，提出了合理措施以減少塔頂系統(tǒng)結(jié)鹽和減輕塔頂系統(tǒng)腐蝕，為常壓蒸餾裝置長周期運行提供了保障。

常壓蒸餾裝置塔頂系統(tǒng)結(jié)鹽腐蝕

1 原油性質(zhì)

中國石化塔河煉化有限責(zé)任公司1.50 Mt/a常壓蒸餾裝置于2006年7月改擴建投產(chǎn)，加工的原油是塔河劣質(zhì)稠油。由于塔河原油密度大、鹽含量高且運動黏度高(見表1)，電脫鹽運行效果不佳。原油進入常壓塔攜帶的氮化物、氯化物和硫化物在反應(yīng)過程中會生成NH4Cl和NH4HS。這些銨鹽與回?zé)捨塾椭袛y帶的焦粉等雜質(zhì)結(jié)合，附著在常壓塔頂部塔壁及頂部塔盤上，導(dǎo)致常壓塔無法正常運行，裝置每3到4個月必須進行一次降低負荷水洗。水洗不僅影響裝置加工負荷，而且嚴(yán)重腐蝕常壓塔頂部塔盤及后續(xù)管線，給常壓蒸餾裝置安全運行帶來了危害。

表1 塔河原油性質(zhì)

2 常壓塔結(jié)鹽腐蝕現(xiàn)象及危害

2.1工藝參數(shù)波動

常壓塔頂部介質(zhì)鹽含量高，運行過程中不斷有結(jié)晶鹽析出，并與鐵銹、焦炭粉末等混合在一起沉積于塔壁、塔壁熱電偶、塔盤、塔頂回流線、降液管和受液盤等處，積累到一定程度就會阻礙液體流動，堵塞塔盤。結(jié)鹽后，常壓塔頂部回流量逐漸下降且波動較頻繁，頂部溫度和壓力大幅波動，難以控制，會出現(xiàn)沖塔現(xiàn)象，汽油質(zhì)量無法保證；常壓塔壓力降增大，裝置能耗增加；塔內(nèi)壓力波動大，系統(tǒng)操作彈性變小，限制了裝置處理量。

2.2塔頂熱電偶顯示溫度偏低

由于常壓塔頂部塔壁介質(zhì)流速緩慢或存在不流動區(qū)域，析出的結(jié)晶鹽會附著在常壓塔頂部塔壁，隨著時間延長，結(jié)鹽會越來越厚。2016年10月常壓塔檢修時，發(fā)現(xiàn)頂部塔壁結(jié)鹽已經(jīng)將長約12 cm的熱電偶套管完全包裹，導(dǎo)致常壓塔頂熱電偶顯示的測溫數(shù)據(jù)偏低。常壓塔頂部塔壁結(jié)鹽情況見圖1。

圖1 常壓塔頂部塔壁結(jié)鹽情況

2.3塔盤腐蝕情況

2016年10月常壓塔檢修時，發(fā)現(xiàn)常壓塔頂5層塔盤腐蝕較為嚴(yán)重，且同層塔盤腐蝕程度不同:有些地方腐蝕穿孔，有些地方塔盤厚度很薄，有些地方腐蝕較輕，說明塔頂部回流存在偏流。塔盤腐蝕情況見圖2。

圖2 常壓塔頂部塔盤腐蝕情況

3 腐蝕原因分析

根據(jù)生產(chǎn)實際情況分析,常壓塔頂部腐蝕主要原因有：(1)電脫鹽運行效果差，脫后鹽含量一直居高不下，脫后水含量波動大；(2)原油中氯含量高；(3)低溫硫腐蝕。

3.1電脫鹽的影響

塔河劣質(zhì)稠油為中國石化塔河煉化有限責(zé)任公司單一原油來源，其密度大(接近水的密度)、黏度高。該原油和水混合常出現(xiàn)油包水、水包油現(xiàn)象，導(dǎo)致脫鹽難度加大。近年來，脫后鹽質(zhì)量濃度為7～10 mg/L，遠高于鹽質(zhì)量濃度5 mg/L的控制指標(biāo)。原油在常壓塔內(nèi)經(jīng)過蒸餾，部分鹽類隨油氣到達常壓塔頂部，生成鹽附著在頂部塔壁和上部塔盤之上,長時間積累會影響到產(chǎn)品質(zhì)量及常壓塔操作。頂部結(jié)鹽的清除方法是常壓塔降低加工負荷，邊水洗邊生產(chǎn)。水洗過程中加入更多水，對塔盤造成嚴(yán)重腐蝕。裝置水洗期間，塔頂酸性水中鐵離子質(zhì)量濃度高達80 mg/L，遠遠高于3 mg/L的鐵離子質(zhì)量濃度控制指標(biāo)，說明水洗對塔內(nèi)構(gòu)件造成嚴(yán)重腐蝕。

3.2氯化物腐蝕

為了提高采油量，采油過程中經(jīng)常使用有機氯化物助劑。這些有機氯化物不溶于水，很難經(jīng)過電脫鹽裝置除去，造成原油及塔頂部石腦油中氯化物含量增加。塔河劣質(zhì)稠油的特殊性質(zhì)決定了電脫鹽的難度，再加上有機氯化物難以脫除，使油中氯化物質(zhì)量濃度遠遠高于2 mg/L的控制指標(biāo)[1]。 HCl的另一主要來源是原油中無機鹽受熱水解。常壓塔內(nèi)部，氯主要存在于常一線、常二線，在硫化物存在時，其腐蝕主要是低溫部位的HCl-H2S-H2O腐蝕。該腐蝕主要是溶解于水中的H2S和HCl造成的。

3.3低溫H2S腐蝕

低溫硫腐蝕發(fā)生在溫度小于120 ℃且有液相水存在的地方， H2S主要來源于原油中有機硫化物受熱分解；其中，液相部位腐蝕嚴(yán)重，氣相部位腐蝕輕微。當(dāng)設(shè)備溫度低于水蒸氣“露點”時，則會在低溫部位形成H2S-H2O腐蝕環(huán)境。

4 措施及建議

4.1工藝改進

“一脫三注”(脫鹽、注緩蝕劑、注中和劑及注水)是常壓蒸餾裝置防腐蝕的主要方法。原油電脫鹽可以從源頭解決常壓塔頂系統(tǒng)結(jié)鹽和氯化物的腐蝕問題。針對塔河原油的性質(zhì)，通過原油庫存優(yōu)化及電脫鹽操作優(yōu)化，力爭將脫后鹽質(zhì)量濃度控制在5 mg/L以下。

4.2設(shè)備改進

對常壓塔頂部塔盤的腐蝕情況分析可知，頂部回流存在偏流現(xiàn)象。在常壓塔頂部回流加分布器，使頂部回流能夠均勻分布到常壓塔頂部塔盤，可有效防止偏流現(xiàn)象。改造后的頂部回流分布器見圖3。

圖3 常壓塔頂回流分布器

4.3分餾塔除鹽成套設(shè)備

蒸餾裝置塔頂系統(tǒng)結(jié)鹽腐蝕已經(jīng)引起業(yè)界高度重視。目前，最常用的方法是蒸餾塔降量操作[2]，從頂部回流泵入口給水進行水洗。該方法加重了設(shè)備腐蝕，影響裝置加工負荷。水洗過程中產(chǎn)品質(zhì)量無法保證，需要采用新技術(shù)設(shè)備來解決該問題。

塔頂循環(huán)油除鹽成套設(shè)備在某石化公司延遲焦化裝置分餾塔應(yīng)用效果良好，塔頂循環(huán)油除鹽成套設(shè)備工作流程見圖4。

圖4 塔頂循環(huán)油除鹽成套設(shè)備工作流程

該成套除鹽設(shè)備主要由湍旋混合器、微萃取-分離器和油水分離器三部分組成。通過湍旋混合器將水均勻分散到循環(huán)油中，油中的鹽溶解到水中，經(jīng)微萃取-分離器深度捕獲鹽類離子并將油水進行初步預(yù)分離，油水分離器利用粗?；安y強化沉降，快速、高效實現(xiàn)油水分離，溶水性鹽溶于水中被帶出，達到塔頂循環(huán)油在線脫鹽目的。工業(yè)應(yīng)用表明，利用該技術(shù)后，氯的脫除率約為80.86%。建議在常壓塔頂使用該技術(shù)進行除鹽。

5 結(jié)束語

常壓蒸餾裝置塔頂系統(tǒng)低溫部位氯含量較高。建議根據(jù)塔河原油的性質(zhì)，優(yōu)化全廠原油庫存，使得原油進電脫鹽前有足夠沉降時間；在設(shè)備條件滿足時，提高電脫鹽操作溫度，篩選優(yōu)質(zhì)高效破乳劑，降低脫后原油鹽含量；根據(jù)生產(chǎn)及塔內(nèi)設(shè)備構(gòu)件情況，對塔頂回流分布進行合理改造；結(jié)合國內(nèi)外常壓蒸餾裝置所采用的先進除鹽技術(shù)，將鹽從常壓蒸餾裝置塔頂系統(tǒng)脫除，達到減少結(jié)鹽和減緩腐蝕的目的。

[1] 王健，曹志濤，馬玲玲，等．常減壓蒸餾裝置的設(shè)備腐蝕與防護[J].石油化工腐蝕與防護，2016，33(6)：23-25.

[2] 張金生．焦化分餾塔頂塔盤結(jié)鹽的處理措施[J].煉油技術(shù)與工程，2009，39(3)：24-26.

(編輯 王維宗)

MechanismAnalysisandCountermeasuresofCorrosioninOverheadSystemofAtmosphericDistillationUnit

GuoHui
(SINOPECTahePetrochemicalCompany,Kuche842000,China)

In Tahe Petrochemical Company, the raw material processed by atmospheric distillation unit is Tahe inferior heavy oil, of which density, salt content, sulfur content and viscosity are all high. Crude electric desalting was inefficient, with a salt content after desalting of 7～10 mg/L. Salt deposit on the overhead system was serious during the operation process, which could result in an aggravating corrosion and hence reduce the unit capacity. Mechanism of the salt deposit corrosion was analyzed, and reasonable measures were proposed to reduce salt deposit and corrosion of overhead system, which could ensure a long-period operation of the unit.

atmospheric distillation unit, overhead system, salt deposit, corrosion

2017-02-17；修改稿收到日期：2017-05-11。

郭輝， 2003年畢業(yè)于新疆石油學(xué)院，現(xiàn)在該公司從事生產(chǎn)技術(shù)管理工作。E-mail:hgyzhu@sohu.com