常壓蒸餾裝置塔頂系統腐蝕機理分析及措施

(中國石化塔河煉化有限責任公司，新疆 庫車 842000)

常壓蒸餾裝置塔頂系統腐蝕機理分析及措施

郭輝

(中國石化塔河煉化有限責任公司，新疆 庫車 842000)

塔河煉化有限責任公司常壓蒸餾裝置加工的原油是塔河劣質稠油。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，脫后油中鹽質量濃度為7～10 mg/L。運行過程中，常壓蒸餾裝置塔頂系統結鹽嚴重，設備腐蝕加劇，影響裝置處理量。分析了常壓蒸餾裝置塔頂系統結鹽腐蝕機理，提出了合理措施以減少塔頂系統結鹽和減輕塔頂系統腐蝕，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結鹽腐蝕

1 原油性質

中國石化塔河煉化有限責任公司1.50 Mt/a常壓蒸餾裝置于2006年7月改擴建投產，加工的原油是塔河劣質稠油。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過程中會生成NH4Cl和NH4HS。這些銨鹽與回煉污油中攜帶的焦粉等雜質結合，附著在常壓塔頂部塔壁及頂部塔盤上，導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，而且嚴重腐蝕常壓塔頂部塔盤及后續管線，給常壓蒸餾裝置安全運行帶來了危害。

表1 塔河原油性質

2 常壓塔結鹽腐蝕現象及危害

2.1工藝參數波動

常壓塔頂部介質鹽含量高，運行過程中不斷有結晶鹽析出，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，會出現沖塔現象，汽油質量無法保證；常壓塔壓力降增大，裝置能耗增加；塔內壓力波動大，系統操作彈性變小，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流速緩慢或存在不流動區域，析出的結晶鹽會附著在常壓塔頂部塔壁，隨著時間延長，結鹽會越來越厚。2016年10月常壓塔檢修時，發現頂部塔壁結鹽已經將長約12 cm的熱電偶套管完全包裹，導致常壓塔頂熱電偶顯示的測溫數據偏低。常壓塔頂部塔壁結鹽情況見圖1。

圖1 常壓塔頂部塔壁結鹽情況

2.3塔盤腐蝕情況

2016年10月常壓塔檢修時，發現常壓塔頂5層塔盤腐蝕較為嚴重，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

根據生產實際情況分析,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

塔河劣質稠油為中國石化塔河煉化有限責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油包水、水包油現象，導致脫鹽難度加大。近年來，脫后鹽質量濃度為7～10 mg/L，遠高于鹽質量濃度5 mg/L的控制指標。原油在常壓塔內經過蒸餾，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品質量及常壓塔操作。頂部結鹽的清除方法是常壓塔降低加工負荷，邊水洗邊生產。水洗過程中加入更多水，對塔盤造成嚴重腐蝕。裝置水洗期間，塔頂酸性水中鐵離子質量濃度高達80 mg/L，遠遠高于3 mg/L的鐵離子質量濃度控制指標，說明水洗對塔內構件造成嚴重腐蝕。

3.2氯化物腐蝕

為了提高采油量，采油過程中經常使用有機氯化物助劑。這些有機氯化物不溶于水，很難經過電脫鹽裝置除去，造成原油及塔頂部石腦油中氯化物含量增加。塔河劣質稠油的特殊性質決定了電脫鹽的難度，再加上有機氯化物難以脫除，使油中氯化物質量濃度遠遠高于2 mg/L的控制指標[1]。 HCl的另一主要來源是原油中無機鹽受熱水解。常壓塔內部，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，液相部位腐蝕嚴重，氣相部位腐蝕輕微。當設備溫度低于水蒸氣“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結鹽和氯化物的腐蝕問題。針對塔河原油的性質，通過原油庫存優化及電脫鹽操作優化，力爭將脫后鹽質量濃度控制在5 mg/L以下。

4.2設備改進

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分餾塔除鹽成套設備

蒸餾裝置塔頂系統結鹽腐蝕已經引起業界高度重視。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。該方法加重了設備腐蝕，影響裝置加工負荷。水洗過程中產品質量無法保證，需要采用新技術設備來解決該問題。

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

圖4 塔頂循環油除鹽成套設備工作流程

該成套除鹽設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油中，油中的鹽溶解到水中，經微萃取-分離器深度捕獲鹽類離子并將油水進行初步預分離，油水分離器利用粗粒化及波紋強化沉降，快速、高效實現油水分離，溶水性鹽溶于水中被帶出，達到塔頂循環油在線脫鹽目的。工業應用表明，利用該技術后，氯的脫除率約為80.86%。建議在常壓塔頂使用該技術進行除鹽。

5 結束語

常壓蒸餾裝置塔頂系統低溫部位氯含量較高。建議根據塔河原油的性質，優化全廠原油庫存，使得原油進電脫鹽前有足夠沉降時間；在設備條件滿足時，提高電脫鹽操作溫度，篩選優質高效破乳劑，降低脫后原油鹽含量；根據生產及塔內設備構件情況，對塔頂回流分布進行合理改造；結合國內外常壓蒸餾裝置所采用的先進除鹽技術，將鹽從常壓蒸餾裝置塔頂系統脫除，達到減少結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鹽的處理措施[J].煉油技術與工程，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年畢業于新疆石油學院，現在該公司從事生產技術管理工作。E-mail:hgyzhu@sohu.com