脈沖渦流精掃技術在焦化分餾塔頂循環線中的應用研究

劉全新

（中國石油化工股份有限公司滄州分公司，河北 滄州 061000）

1 概述

某石化公司延遲焦化裝置設計加工能力140 萬t/年，2007 年建成并投產使用，2018 年12 月在裝置的分餾塔頂循環線抽出直管發生沙眼泄漏，如圖1（左）所示，現場對該部位（紅色箭頭所指位置）緊急包盒子處理，并且，利用脈沖渦流精確掃查技術對周圍塔壁及同一腐蝕回路的相鄰管件（圖1 右側圖管線）逐個排查。

圖1 漏點現場照片及二維圖像

2 檢測結果

脈沖渦流精掃技術采用電磁原理，可有效地識別金屬缺陷區域范圍，定位管壁薄弱位置，如圖2 所示，左側圖為分餾塔頂循環線抽出第二彎頭檢測現場圖片，右側圖為管道渦流壁厚圖像，掃查路線為探頭延管壁外彎上焊縫位置向下至彎頭下焊縫，藍色代表壁厚值，從圖中可明顯看出，管壁外彎中間圓圈位置有明顯凹坑，且覆蓋面積較大，腐蝕凹坑長約15cm，通過超聲波核實，分餾塔頂循環線抽出第二彎頭檢測最小壁厚值為2.29mm。其他相鄰管件情況類似，均存在大面積局部減薄。表1 為分餾塔頂循環線抽出位置超聲波檢測最終核實數據。

圖2 分餾塔頂循線抽出后第二彎頭檢測現場圖及脈沖渦流精確掃查圖

表1 檢測結果數據

3 結果分析

3.1 脈沖渦流精掃結果分析

從脈沖渦流檢測結果來看，問題嚴重區域集中在頂循抽出至換熱器入口前管段和彎頭部位。

（1）塔頂塔盤積累的焦粉和結鹽顆粒濃度較高，對出口第1、2、3 彎頭和部分直管段沖刷腐蝕嚴重。

（2）換熱器前的物流溫度較高，有可能產生的液態水量很少，導致NH4Cl 離解強酸性濃度較高，產生較小的pH 值；換熱器后端至返塔段由于低溫，導致液態水量提高，“稀釋”了酸性離子，pH 值增加。所以，對這兩段區域的電化學腐蝕產生的嚴重程度發生差異。

3.2 其他問題成因分析

3.2.1 工藝參數分析

從表2、3 中數據分析，延遲焦化裝置原料中含有一定量的N、S、Cl 及H 原子，這些元素在焦炭塔中高溫下反應生成N2、NH3、H2S、HCl 等產物，產物中的NH3與HCl 反應生成NH4Cl。這部分產物隨著物流進入分餾塔中，并隨著溫度的變化不斷的反復循環，細小的NH4Cl 顆粒滯留在分餾塔的上部，并隨著頂部物流的循環，在塔盤、管道的流變緩沖位置形成積累結垢，最終導致腐蝕的產生。

表2 成分分析

表3 脫后原油鹽含量數據匯總

3.2.2 硫腐蝕的可能性分析

分餾塔頂循環線從32 層塔盤抽出經過換熱器、塔底循環泵、空冷，返回至35 層塔盤，整個循環溫度在90 ～140℃，沒有高溫和低溫硫腐蝕的生產條件（120℃

3.2.3 電化學可能性分析

分餾塔頂循環線從32 層塔盤抽出至換熱器入口之前，現場檢測區域位置溫度區間在140℃左右，不具備水露點導致凝液產生的條件，但因非常壓條件和控溫波動以及相變的情況下，也有可能產生酸性條件下的電化學腐蝕。

3.2.4 結鹽分析

焦化原料中的氮、硫、氧、氯等原子在焦炭塔中高溫反應形成N2/NH3/H2S/HCl/O2等產物，焦炭塔油氣將氯化氫迅速帶走進入分餾塔，結合成的氯化銨被油氣帶到分餾塔上部，頂循環回流從32 層塔盤抽出，溫度在140℃左右，經過換熱和空冷，溫度為90℃后返回35 層塔盤。這部分循環導致氯化銨在溫差條件下部分析出結晶，并且同焦粉、鐵銹等一起沉積在塔頂塔盤、降液管、抽出口等介質流速偏低的位置，這樣變性成分餾塔頂部結鹽現象。長期運行，塔頂部聚結的鹽類會越來越多，導致塔頂抽出攜帶出來的這部分顆粒物會增加。

4 建議

（1）分餾塔頂結鹽和減少腐蝕性因素（酸性）的預防建議措施：

①上游原料需要優化常減壓蒸餾裝置電脫鹽的工藝，盡可能降低減壓渣油原料的含鹽量。

②監測焦炭塔加熱爐出口溫度，減少焦粉進入分餾塔的攜帶量。

③在汽油干點指標范圍內盡量提高分餾塔塔頂溫度，降低結鹽的概率。

④分餾塔頂操作壓力盡量低控，降低水蒸氣的露點溫度。

⑤定期分析焦化渣油、焦化汽油、含硫污水中的氯離子及氯化物的含量，做好監測，有異常應及時調整操作參數。

（2）建議運行“洗鹽線”清洗頂循返塔回路，降低返回流氯化銨鹽類及酸性腐蝕性因素積累。

（3）加強“焦化分餾塔頂循回路”的檢測監測，對已經有腐蝕趨勢的部位縮短監控周期，尤其是對頂循抽出線相關部位，進入嚴控階段。

5 結語

（1）延遲焦化分餾塔頂塔盤結鹽是由于焦粉同氯化銨鹽類，經過長期的運行，在塔頂部35 層至32 層塔盤和降液槽內等處沉積、黏結造成。

（2）頂循油氣攜帶結鹽顆粒，從32 層塔盤抽出，顆粒濃度和流體導致出口直管段底部和第一彎頭（內彎）、第二彎頭（外彎）、第三彎頭（內彎靠近焊縫處）的沖刷腐蝕為題較為突出，從脈沖渦流檢測結果分析，呈現“腐蝕溝槽形態”。

（3）溫控的波動可能導致微量的偏酸性凝液，在管道低點和彎頭折彎位置聚集產生電化學腐蝕。

（4）焦化分餾塔頂操作溫度的“低控指標”可能導致部分“腐蝕性因素（包括氯、NH3、O、S）”沒有從“分餾塔頂抽出”去后端處理，導致腐蝕性因素在頂循環回路中不斷地累積，濃度越來越高。