腐蝕監(jiān)測系統在某大型煉油項目中的應用

陳怡，劉溪

(中石化洛陽工程有限公司，河南 洛陽 471003)

通過對設備腐蝕速度和某些與腐蝕速度有密切關系的參數進行連續(xù)或斷續(xù)測量，同時根據測量結果對生產過程的有關條件進行自動控制，是腐蝕監(jiān)測的目的[1]。

中亞國家的某大型煉油廠石油深加工聯合裝置項目，在催化裂化裝置、液化烴氣體脫硫裝置、石腦油加氫精制裝置、柴油加氫裝置、汽油選擇性加氫裝置中設置了腐蝕監(jiān)測系統。這些裝置采用了法國專利商AXENS的工藝包，由前端工程設計(FEED) 公司完成腐蝕監(jiān)測系統的方案設計，由EPC承包方完成最終的工程。

1 腐蝕監(jiān)測點的布置方案

2)液化烴氣體脫硫裝置的腐蝕監(jiān)測點設置在堿液循環(huán)系統，包括堿液沖洗、堿液再生循環(huán)、廢堿液系統，主要的腐蝕形式是： Fe+NaOH+H2O，由堿液引起的金屬”堿脆”腐蝕[3]。液化烴氣體脫硫裝置腐蝕監(jiān)測點的分布如圖2所示，相關信息見表2所列。

圖1 催化裂化裝置腐蝕監(jiān)測點分布示意

表1 催化裝置腐蝕監(jiān)測點分布及相關信息

圖2 液化烴氣體脫硫裝置腐蝕監(jiān)測點分布示意

圖3 石腦油加氫精制裝置腐蝕監(jiān)測點分布示意

表2 液化烴氣體脫硫裝置腐蝕監(jiān)測點分布及相關信息

2 腐蝕監(jiān)測儀表的選型

目前常用的在線腐蝕監(jiān)測儀表有： 電阻探針腐蝕監(jiān)測儀、電感探針腐蝕監(jiān)測儀、電化學探針腐蝕監(jiān)測儀，各自特點比較見表6所列[5]。

表4 汽油選擇性加氫裝置腐蝕監(jiān)測點分布及相關信息

圖5 柴油加氫裝置腐蝕監(jiān)測點分布示意

1)電阻探針腐蝕監(jiān)測儀。電阻探針腐蝕監(jiān)測儀測量金屬腐蝕是根據金屬原件由于腐蝕作用使橫截面積減小導致電阻值增大的原理。目前已經成為一種應用普遍與成熟的在線腐蝕監(jiān)測儀。該類監(jiān)測儀的金屬原件通常是絲狀、片狀或管狀，如果腐蝕大體上是均勻的，電阻的變化就與腐蝕的增量成比例。該類檢測儀可以在設備運行過程中對設備的腐蝕狀況進行連續(xù)地監(jiān)測，能準確地反映出設備運行各階段的腐蝕率及其變化，且能夠適用于各種不同的介質，不受介質的導電率影響。

電阻探針腐蝕監(jiān)測儀的優(yōu)點是： 可提供關于金屬損耗的連續(xù)信息，可在大多數的氣、油、水等環(huán)境中使用，應用原理直觀，數據穩(wěn)定可靠，各種腐蝕介質都能廣泛使用；缺點是： 需要金屬損耗累積到一定量后才反應，靈敏度不夠高，而且腐蝕生成物的導電性有時對測量結果產生影響。

表5 柴油加氫裝置腐蝕監(jiān)測點分布及相關信息

表6 在線型腐蝕測量儀表的特性比較

2)電感探針腐蝕監(jiān)測儀。該類監(jiān)測儀是通過檢測電磁場強度的變化來判斷金屬原件的腐蝕程度，實現在線腐蝕監(jiān)測。電感探針腐蝕監(jiān)測儀的優(yōu)點是： 應用廣泛，靈敏度高，響應較快，適用于各種介質；缺點是： 對低腐蝕速率的腐蝕系統響應較慢，對于存在局部腐蝕的應用場合，測量結果不夠理想。

3)電化學探針腐蝕監(jiān)測儀。該類監(jiān)測儀是基于金屬腐蝕過程中的電化學本質而進行的一種快速測定腐蝕的腐蝕監(jiān)測儀。其特點是對腐蝕程度的響應非常快，能獲得瞬間的腐蝕速率，比較靈敏，能夠及時地反映設備操作條件的變化，但它不適用于導電性差的介質，這是由于當設備表面有一層致密的氧化膜或鈍化膜，甚至堆積有腐蝕產物時，將產生假電容而引起很大的誤差，甚至無法測量。此外，電化學探針腐蝕監(jiān)測儀得到腐蝕速率的技術基礎是基于穩(wěn)態(tài)條件，所測物體是均勻腐蝕或全面腐蝕，因此電化學探針腐蝕監(jiān)測儀不能提供局部腐蝕的信息。在一些特殊的條件下，檢測金屬腐蝕速率通常需要與其他測試方法進行比較，以確保電化學探針腐蝕監(jiān)測儀的準確性。電化學探針腐蝕監(jiān)測儀的優(yōu)點是： 響應較快、靈敏度高、分辨率高，可以在線實時監(jiān)測腐蝕率；缺點是： 只能應用于電解質環(huán)境。

經過性價比綜合分析，EPC承包商最終采用了電阻探針腐蝕監(jiān)測儀。腐蝕監(jiān)測儀表的規(guī)格書中應包含以下的主要信息： 管嘴高度，管嘴安裝位置，工藝管道材質、用途，腐蝕余量，主要腐蝕因素，安裝形式，測量范圍，響應時間等。

3 腐蝕監(jiān)測系統及作用

現場腐蝕監(jiān)測儀的4～20 mA輸出信號反映的是金屬的腐蝕損耗量，腐蝕損耗量的國際通用工程計量單位是密耳(mil)，1 mil=0.025 4 mm。

該項目把腐蝕損耗量信號直接引入DCS，利用DCS的數據采集、計算、記錄、顯示等功能，構成了最基本的腐蝕監(jiān)測系統。根據式(1)計算出相應的腐蝕速率(腐蝕速率的單位通常采用mm/a或μm/d)：

(1)

(2)

式中：y——腐蝕監(jiān)測儀表測量的損耗值；i=1， 2， …,m；t——采樣時間；m——采樣次數。

由于DCS適用于工藝過程控制，對處理監(jiān)測周期較長的腐蝕數據，例如分析整理、歸納回放幾天或幾周時間間隔的數據，在DCS平臺上不易處理，而且DCS上一般都沒有專業(yè)化的腐蝕管理數據庫和應用軟件，因此腐蝕監(jiān)測儀的輸出信號也可以接入由腐蝕監(jiān)測儀廠家配置的專業(yè)化的腐蝕監(jiān)測系統。

專業(yè)化的腐蝕監(jiān)測系統為腐蝕監(jiān)測提供了更佳的工作平臺，能夠實現以下的功能： 定制專業(yè)化的數據報表；總體性的腐蝕數據管理；與DCS實時交換數據；將腐蝕數據與工藝過程參數相關聯，如溫度、壓力、pH值、溶解氧、化學藥劑用量等；資產計算與評估；化學試劑消耗量計算與預測；專業(yè)化的腐蝕分析報告。

腐蝕監(jiān)測系統對煉油裝置的長、滿、優(yōu)運行起到十分關鍵的作用，主要有以下幾個方面：

1)為設備防腐提供依據。在裝置運行過程中，為了減緩設備的腐蝕，需要在容易出現腐蝕的管道中注入緩蝕劑。通過腐蝕監(jiān)測系統反饋的數據，可以及時了解緩蝕劑、中和劑等化學藥劑的防腐效果，并根據監(jiān)測結果，調整緩蝕劑的類型或比例。利用腐蝕監(jiān)測系統中的專業(yè)化數據庫資源，結合自動控制技術，還可以實現化學藥劑的自動化、精細化、智能化注入。

2)預防事故發(fā)生。腐蝕性介質的泄漏或工藝參數的異常變化有時會導致設備嚴重腐蝕。通過腐蝕監(jiān)測系統，可以實時監(jiān)測介質的腐蝕狀況，一旦發(fā)現腐蝕速率驟然變化，應立即對裝置進行檢查，及時找出問題產生的原因，以防止重大事故的發(fā)生。

3)分析腐蝕原因。通過腐蝕監(jiān)測系統，可以了解和掌握腐蝕過程與工藝參數的關系，有利于分析腐蝕原因，對腐蝕的發(fā)生和變化趨勢做出綜合分析。

4)預測設備壽命。根據腐蝕監(jiān)測系統得出的腐蝕速率，可以評估設備及管道的壽命，為設備及管道更換及材質的選擇提供依據，減少危險事故發(fā)生的概率，尤其對于在高溫高壓且存在硫化氫介質的裝置，該功能尤為重要。

4 結束語

近年來，由于國內煉油加工能力的不斷提高，石油產品銷量的不斷增加，國內的原油資源難以滿足需求，大量進口高硫原油在所難免，這樣會加大煉油設備的腐蝕。設備腐蝕將產生安全隱患，減少設備使用壽命，增加裝置非計劃停工檢修。為保證煉油設備正常生產，安全長時間運行，對煉油設備的腐蝕監(jiān)測變得尤為重要。腐蝕監(jiān)測技術

在預防事故發(fā)生、預測設備壽命、分析設備腐蝕原因、改善設備運行狀態(tài)、提高設備的可靠性等方面具有廣闊的應用前景。分析總結該項目腐蝕監(jiān)測系統的實施過程，希望能夠推廣和促進腐蝕監(jiān)測系統在國內的應用與發(fā)展。