常壓塔頂腐蝕及應對措施

劉冰(山東尚能實業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、原油性質的變化以及提高經濟效益等方面考慮，面臨加工高酸值原油的形勢。加工高酸值原油會帶來設備腐蝕問題，常壓塔頂的腐蝕，因多數仍采用碳鋼材質，所以各煉廠的常減壓裝置對常壓塔頂的腐蝕最為關注，也成為各緩蝕劑廠家的重地。本文根據自身車間生產經驗及調研情況，分析、歸納了常壓塔頂的腐蝕問題，提出了一些措施和建議。

2 低溫腐蝕

低溫腐蝕的腐蝕現象主要是HC1、H2S等腐蝕性物質在介質H2O的作用下與設備的主要材質Fe 發生有得失電子關系的氧化-還原化學反應造成。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的冷凝冷卻系統。腐蝕的原因主要是原油中含有一定量的氯化物，即使經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℃時亦發生水解，生成腐蝕性物質氯化氫(HC1)，遇有液相水的環境產生鹽酸，即對設備產生強烈的腐蝕作用：

當有腐蝕性物質硫化氫(H2S)存在時，則發生如下反應：

以上反應在設備環境中可循環反復進行，造成設備的腐蝕加劇。

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系不大。研究表明：原油中含鹽量與設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于除鹽水，另外也可節約除鹽水用量。

(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)電壓控制要根據原油帶水情況控制，原油應在罐區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(m in)；A0為系數；E 為電場強度(V/CM)。

T＜2m in 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，Fe+含量高，惡性循環，30天之內空冷、換熱器均出現漏點。嚴重影響安全生產。

(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的換熱器及空冷冷卻效果非常好，設計負荷大。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。相應的常壓塔頂酸性水取樣顏色變重，Fe+嚴重超標。此時應控制塔頂壓力及塔頂換熱器(或空冷)入口溫差，小于3℃最佳，塔頂的壓力高于0.05MPa。

(2)控制常壓塔頂循溫度。根據設計負荷，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。塔頂循帶水量也是很重要的腐蝕因素，水的出現對管線及換熱器腐蝕加快，因此汽提蒸汽的用量應按設計負荷加注，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)，助劑的使用量應結合有機胺或氨液的使用調節，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 計及時調節，否則不但不能調節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生影響。塔頂助劑泵的選擇應單塔單注，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，如果條件允許，建議酸性水外送管道上加裝pH儀，這樣能實時關注腐蝕情況，督促操作人員及時關注及調整塔頂助劑、負荷及溫度。同時酸性水樣的顏色也可很好的反應腐蝕狀況，乳白色說明塔頂罐油水分離不好，需關注塔頂罐界位計是否準確。水發黑則說明腐蝕速率較快，需特別關注緩蝕劑注入量、原油酸值、氯離子含量等。

(5)塔頂換熱設備的選材。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多使用為20#、08Cr2A lMo、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08Cr2A lMo材質。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，要求多產柴油，少出石腦油，導致塔頂流出量遠遠低于設計流量，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 結論

常壓塔頂的腐蝕受多個因素的影響，電脫鹽的運行不但對常減壓裝置影響較大，對后續裝置影響也很大，因此脫鹽設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備運行周期長短的關鍵。