常壓塔頂腐蝕及應(yīng)對措施

劉冰(山東尚能實業(yè)有限公司梯級分離車間，山東 廣饒 257300)

1 引言

從石油資源的來源、原油性質(zhì)的變化以及提高經(jīng)濟效益等方面考慮，面臨加工高酸值原油的形勢。加工高酸值原油會帶來設(shè)備腐蝕問題，常壓塔頂?shù)母g，因多數(shù)仍采用碳鋼材質(zhì)，所以各煉廠的常減壓裝置對常壓塔頂?shù)母g最為關(guān)注，也成為各緩蝕劑廠家的重地。本文根據(jù)自身車間生產(chǎn)經(jīng)驗及調(diào)研情況，分析、歸納了常壓塔頂?shù)母g問題，提出了一些措施和建議。

2 低溫腐蝕

低溫腐蝕的腐蝕現(xiàn)象主要是HC1、H2S等腐蝕性物質(zhì)在介質(zhì)H2O的作用下與設(shè)備的主要材質(zhì)Fe發(fā)生有得失電子關(guān)系的氧化-還原化學反應(yīng)造成。在石油化工裝置中常見的腐蝕部位為常減壓裝置的初餾塔、常壓塔和減壓塔頂部及塔頂?shù)睦淠鋮s系統(tǒng)。腐蝕的原因主要是原油中含有一定量的氯化物，即使經(jīng)脫鹽后還含有微量鎂鹽、鈣鹽甚至鈉鹽，MgC1和CaC1 在200℃以下開始水解，NaC1在300℃時亦發(fā)生水解，生成腐蝕性物質(zhì)氯化氫(HC1)，遇有液相水的環(huán)境產(chǎn)生鹽酸，即對設(shè)備產(chǎn)生強烈的腐蝕作用：

當有腐蝕性物質(zhì)硫化氫(H2S)存在時，則發(fā)生如下反應(yīng)：

以上反應(yīng)在設(shè)備環(huán)境中可循環(huán)反復進行，造成設(shè)備的腐蝕加劇。

常減壓低溫部位的腐蝕主要是由原油中所含的無機鹽水解造成的，與原油中是否含酸含硫關(guān)系不大。研究表明：原油中含鹽量與設(shè)備的腐蝕速率基本成正比

可見，原油中含鹽是造成腐蝕的根本原因。電脫鹽的運行好壞直接影響后續(xù)流程部位的腐蝕快慢。

(1)電脫罐原油進料溫度，125～135℃為宜，

(2)注水量7%～10%，充足的水分混合才能洗掉鹽分。

(3)注水以凈化水為宜，凈化水的pH高于除鹽水，對高酸原油的清洗效果優(yōu)于除鹽水，另外也可節(jié)約除鹽水用量。

(4)注水溫度控制90～100℃，較高的溫度可降低能耗，混合清洗效果明顯。

(5)電壓控制要根據(jù)原油帶水情況控制，原油應(yīng)在罐區(qū)充分的加溫靜置脫水，時間大于48小時為宜，溫度35～40℃。這樣電脫鹽罐的油水界位可提高，增加原油在水中混合時間及空間，從而脫鹽效果改善。

(6)破乳劑注入點可選擇在原料泵入口加注，這樣進入電脫罐的破乳劑與原油混合充分，效果遠大于進電脫罐前加注。

(7)根據(jù)原油在電場中的停留時間影響水滴的聚集，

式中：T為停留時間(min)；A0為系數(shù)；E為電場強度(V/CM)。

T＜2min時增加停留時間對脫鹽效果改善明顯，T＞2min時停留時間對脫鹽變化影響不大，過長的停留時間還增加耗電。一些裝置擴能改造時不考慮電脫罐容量是嚴重錯誤的，只有適宜的停留時間才對脫鹽有幫助。

3 存在問題分析及措施

原油經(jīng)常壓爐加熱后，電脫鹽無法脫出的無機鹽類開始析出，到達常壓塔頂后腐蝕加劇，過多的中和緩蝕劑并不解決問題，相反會造成垢下腐蝕，沉積在空冷及換熱器管束，造成常壓塔頂酸性水變黑，F(xiàn)e+含量高，惡性循環(huán)，30天之內(nèi)空冷、換熱器均出現(xiàn)漏點。嚴重影響安全生產(chǎn)。

(1)常壓塔頂壓力不可過低。過低的常壓塔頂壓力，往往是因為常壓塔頂?shù)膿Q熱器及空冷冷卻效果非常好，設(shè)計負荷大。而實際運行時因加工量，主動控制石腦油收率等原因，造成常壓塔頂壓力低于0.05MPa，此時塔頂溫度與進換熱器(或空冷)入口的溫度相差增大，溫差大于5℃，在換熱器(或空冷)入口就會出現(xiàn)明顯的抽力，換熱器(或空冷)入口流速過快，對換熱器(或空冷)入口的管板造成嚴重的腐蝕，助劑更談不上預膜成型。相應(yīng)的常壓塔頂酸性水取樣顏色變重，F(xiàn)e+嚴重超標。此時應(yīng)控制塔頂壓力及塔頂換熱器(或空冷)入口溫差，小于3℃最佳，塔頂?shù)膲毫Ω哂?.05MPa。

(2)控制常壓塔頂循溫度。根據(jù)設(shè)計負荷，控制常壓塔頂循流量不可過大，控制頂循抽出溫度140℃左右，露點溫度以上，減少常壓塔頂循內(nèi)水分對管線及換熱器腐蝕，同時因頂循溫度的升高，塔頂溫度隨之升高，此時石腦油收率與餾程可根據(jù)頂循冷回流及汽提蒸汽的用量控制。有的裝置會在頂循抽出位置加注緩蝕劑，如果加工原油酸值較高(1.2以上)，塔頂循溫度低于120℃，此方法也具有較好效應(yīng)。塔頂循帶水量也是很重要的腐蝕因素，水的出現(xiàn)對管線及換熱器腐蝕加快，因此汽提蒸汽的用量應(yīng)按設(shè)計負荷加注，不可采取多注汽提蒸汽，降底爐出口溫度的方法操作常壓塔。

(3)緩蝕劑的選擇。塔頂助劑的選擇非常關(guān)鍵，但以加注緩蝕劑純液最佳(無論水溶性與油溶性)，助劑的使用量應(yīng)結(jié)合有機胺或氨液的使用調(diào)節(jié)，控制塔頂pH6.5～7.5。注氨時因早晚溫差及壓力波動的差異，需安裝在線pH計及時調(diào)節(jié)，否則不但不能調(diào)節(jié)pH，反而導致塔頂堿性腐蝕。堿性腐蝕對空冷管束腐蝕速率更快。中和緩蝕劑盡量選擇含有機胺少的種類，有機胺注入量的多少會對酸性水汽提產(chǎn)生影響。塔頂助劑泵的選擇應(yīng)單塔單注，不要與減壓塔等其他塔頂混合使用，或各塔加裝流量計，以控制各塔加注量。

(4)在線pH儀的使用。塔頂腐蝕加劇與pH的變化密切相關(guān)，如果條件允許，建議酸性水外送管道上加裝pH儀，這樣能實時關(guān)注腐蝕情況，督促操作人員及時關(guān)注及調(diào)整塔頂助劑、負荷及溫度。同時酸性水樣的顏色也可很好的反應(yīng)腐蝕狀況，乳白色說明塔頂罐油水分離不好，需關(guān)注塔頂罐界位計是否準確。水發(fā)黑則說明腐蝕速率較快，需特別關(guān)注緩蝕劑注入量、原油酸值、氯離子含量等。

(5)塔頂換熱設(shè)備的選材。為了更好的回收塔頂余熱，許多常壓塔頂油氣進空冷器前設(shè)計了原油-常壓塔頂換熱器，常壓塔頂換熱器或空冷管束材質(zhì)多使用為20#、08Cr2AlMo、雙相鋼、鈦材板換等。鈦材及雙相剛的腐蝕速率最慢，但價格高，許多煉廠考慮成本及運行周期，多選擇碳鋼或08Cr2AlMo材質(zhì)。如控制得當，使用性價比仍高于鈦材及雙相剛。但塔頂換熱器是氣相變液相的場所，換熱器管板成為腐蝕的重地，建議管板材質(zhì)及進口管束做防腐蝕處理，能起到很好的延緩腐蝕作用。

(6)常壓塔頂流出量控制。許多裝置因市場原因，要求多產(chǎn)柴油，少出石腦油，導致塔頂流出量遠遠低于設(shè)計流量，這樣緩蝕劑無法溶解在液相，就談不上預膜成型，因此需控制塔頂流出量在合理范圍，設(shè)計流量的40%～100%，這樣對緩蝕劑成膜具有幫助。相反的塔頂只有H2S氣相和酸性水，腐蝕速率明顯加快。

(7)注水量。塔頂注水量的選擇塔頂流出量的0.05%，過大的注水會使腐蝕前移，過小則無法沖洗注氨后反應(yīng)的NH4Cl，注水種類也以凈化水為宜，凈化水pH高于除鹽水，能耗及效果不及凈化水。

4 結(jié)論

常壓塔頂?shù)母g受多個因素的影響，電脫鹽的運行不但對常減壓裝置影響較大，對后續(xù)裝置影響也很大，因此脫鹽設(shè)備必須保證良好的運行。其次常壓塔頂壓力、流速、緩蝕劑的選擇更是保證常壓塔頂設(shè)備運行周期長短的關(guān)鍵。