腐蝕保運技術在加氫裂化裝置上的應用*

張宏飛，于鳳昌，陳崇剛，段永鋒

(1.中石化煉化工程集團洛陽技術研發中心，河南 洛陽 471003；2.中石化洛陽工程有限公司，河南 洛陽 471003)

隨著劣質原油產量增加，高硫、高酸、高氯原油的腐蝕問題越發突顯。煉油企業為追求經濟效益最大化，經常需要更換加工原油的品種，使得裝置面臨多變的腐蝕環境，且往往偏離設計參數運行；而裝置運行周期的延長，導致腐蝕因時間累積的風險顯著增加，成為影響裝置安全運行的主要原因，也使防腐蝕管理面臨的形勢更加嚴峻[1-3]。在線監測、定點測厚、化學分析、工藝操作等技術措施作為掌控靜設備運行狀態、預警靜設備腐蝕失效的重要手段，已成為煉化企業靜設備狀態分析及維護的重要組成部分，在煉化企業得到了廣泛應用[4-6]；但是，各種監檢測相關數據較多且往往分散在不同的管理體系中，缺少系統規劃以及有效的綜合分析手段，在整體層面上無法充分發揮作用，其綜合性及準確性不高，難以及時指導企業調整防腐蝕措施，也使得腐蝕管理變得盲目而被動[7]，腐蝕保運技術的開發及應用有效解決了上述難題[7-8]。該文主要介紹腐蝕保運技術在加氫裂化裝置上的應用情況。

1 腐蝕保運技術簡介

煉油廠腐蝕保運技術是基于主動防腐蝕理念形成的新技術。其核心是依據企業現有數據，通過系統平臺對煉油廠設備和管道進行實時腐蝕狀態評估，輸出腐蝕評估結果和相關建議，指導企業開展防腐蝕工作。煉油廠腐蝕保運技術主要功能和特點如下：

(1)可動態評估企業設備和管道的腐蝕狀況，量化腐蝕風險等級，定期生成腐蝕月報；

(2)可自動讀取實時操作系統、化學分析系統、在線腐蝕監測系統等數據，自動分析預警；

(3)具有圖形化顯示與查詢功能，可基于流程圖查詢設備腐蝕相關信息。

其系統平臺的基本原理如圖1所示。腐蝕評估是保運技術的關鍵，主要基于API RP581風險評估原理，在評估數據源上做了深度挖掘；參考了國內外相關文獻和試驗數據，并可以根據監檢測及檢維修結果進行數據自動校正。

圖1 腐蝕保運系統平臺基本原理

2 加氫裂化裝置應用實踐

腐蝕保運技術在多家企業煉油生產裝置得到應用，該文以該技術在某企業加氫裂化裝置的應用為例，介紹其具體實施過程和應用情況。該加氫裂化裝置加工原料為常減壓蒸餾裝置的直餾蠟油，操作溫度360～510 ℃，直餾蠟油的密度為0.918 1 g/cm3，硫質量分數2.88%，設計加工規模為1.80 Mt/a。

2.1 實施步驟

2.1.1 裝置腐蝕分析

裝置腐蝕分析是后續工作開展的基礎。根據工藝流程、設備基礎信息及調研情況對裝置進行腐蝕分析，繪制腐蝕流程圖，其中加氫裂化反應部分腐蝕流程如圖2所示。由圖2可知，重點腐蝕區域及腐蝕類型包括：加氫裂化進料系統的高溫硫/環烷酸腐蝕，加氫裂化反應器的高溫硫/硫化氫腐蝕，反應流出物系統的氯化銨及硫氫化銨腐蝕等。

圖2 加氫裂化反應單元腐蝕流程示意

2.1.2 腐蝕評估模塊配置

根據加氫裂化裝置特點和腐蝕分析情況，選取相應的腐蝕評估模塊(見圖3)。模塊中損傷類型主要涉及高溫硫/環烷酸腐蝕、高溫氫/硫化氫腐蝕、NH4Cl腐蝕、NH4HS(堿式酸性水)腐蝕、高溫氧化和濕硫化氫損傷等。

圖3 加氫裂化裝置腐蝕評估模塊配置

2.1.3 防腐蝕方案優化

依據腐蝕分析結果，針對工藝防腐蝕與腐蝕監檢測方案進行優化。優化后部署腐蝕探針4個、腐蝕掛片點12個、化學分析取樣點13個、測厚點688個。

2.1.4 系統安裝及調試

在服務器上安裝系統平臺，導入裝置基礎信息數據。安裝現有數據平臺數據通信接口，然后調試運行，并根據測試結果優化完善。

2.1.5 系統應用

在運行過程中及時錄入相關離線數據，根據系統自動生成的腐蝕評估、數據監測預警結果，開展裝置腐蝕監控日常工作，及時調整工藝防腐蝕及腐蝕監檢測參數，開展預防性維修。

2.2 加氫裂化裝置應用分析

2.2.1 腐蝕風險評估及管理

針對設備管線腐蝕類型、腐蝕機理、估算腐蝕速率、實測腐蝕速率、減薄損傷風險、脆性斷裂腐蝕風險、應力腐蝕類型及風險、外部腐蝕類型及風險、高溫氫腐蝕(HTHA)風險和襯里腐蝕風險等各類風險，系統定期進行分析評估并匯總，對于總損傷因子較高的部位分類統計預警。加氫裂化裝置高風險設備部位如圖4所示，某一設備部位的具體評估結果可見相應的腐蝕狀態分析表。表1為熱高壓分離器腐蝕風險評估結果。這些結果均由系統自動生成，用戶可設置報告模板，根據報告開展腐蝕管理工作。

圖4 裝置總損傷因子大于100的部位

從表1可以看出，熱高壓分離器的總腐蝕風險較低，其原因為：熱高壓分離器材質是2.25Cr1Mo+309S +347，在高溫H2/H2S腐蝕環境下腐蝕速率低。但由于在高溫H2/H2S腐蝕環境中會形成硫化物，當停工時硫化物遇空氣能夠轉化生成連多硫酸，會使不銹鋼應力腐蝕的風險增加，停工時需要采用相應的清洗保護措施。另外2.25Cr1Mo鋼在343～593 ℃長期服役，回火脆性也會逐漸增加，因此需要在開停工時遵循相關溫度、壓力控制規范，防止設備部件發生脆性斷裂[8]。

表1 熱高壓分離器腐蝕風險評估結果

續表1

2.2.2 腐蝕監檢測管理

系統對在線腐蝕監測數據進行了匯總分析及預警，加氫裂化裝置探針的腐蝕情況統計如圖5所示(圖中橫線為預警值)。由圖5可以看出，探針507-TZ-001監測腐蝕速率超過預警上限。該探針安裝在加氫裂化反應流出物空冷器入口總管，用于監測反應流出物系統工藝防腐蝕效果。點擊對應的柱狀圖進入實時監測頁面(見圖6)，為腐蝕探針507-TZ-001腐蝕速率曲線，可實時獲得腐蝕速率數據，可據此調整加氫裂化反應流出物系統注水量及緩蝕劑用量等工藝防腐蝕參數。另外還能夠監測pH值、剩余壁厚數據等。

圖5 在線腐蝕探針的腐蝕速率

圖6 501-TZ-001的腐蝕監測數據

2.2.3 化學分析管理

與腐蝕監檢測管理類似，系統同樣可分析及預警化學分析數據，主要包括原料及產品性質、腐蝕性物質含量、注水及排水物性參數等。加氫裂化裝置各部位酸性水pH值統計如圖7所示。可依據相關標準標示出檢測項目的合格率[19-20]。由圖7可以看出，該裝置酸性水控制滿足工藝防腐蝕實施細則要求。原料油硫含量曲線見圖8。監測時段內硫含量不高于預警值(質量分數2.60%)。

圖7 各位置酸性水pH值

圖8 原料油硫含量監測

2.2.4 腐蝕評估驗證

分析加氫裂化裝置腐蝕評估報表可知：系統每月可對該裝置1 007個設備部位進行腐蝕風險評估，僅有12個風險因子大于100的部位，整體腐蝕風險相對較低，與該周期腐蝕檢查結果一致。其中加氫裂化反應器腐蝕評估結果與腐蝕調查結果對比見表2。

表2 加氫反應器評估結果與腐蝕調查對比

加氫裂化反應器主要腐蝕減薄機理為高溫氫/硫化氫腐蝕，估算腐蝕速率約0.1 mm/a，實測腐蝕速率大于0.2 mm/a，其腐蝕問題主要集中于反應器下部內件。分析腐蝕評估結果與腐蝕調查結果發現，設備管道材質信息、操作參數信息、介質信息等資料信息錄入完備，則腐蝕評估結果與腐蝕調查結果相符合度較高。

3 結 論

(1)腐蝕保運技術實現了企業現有腐蝕數據平臺的綜合集成和利用，形成了統一分析預警平臺。

(2)該技術是基于裝置信息、工藝操作、腐蝕監檢測和化學分析數據等建立的綜合腐蝕評估技術，其結果可靠性較強。

(3)腐蝕風險評估的自動化程度高，時效性強，為企業實現基于風險的檢驗打下了堅實基礎。

(4)煉油廠腐蝕保運技術與信息化技術的有效結合，提供了煉化企業設備腐蝕管理的新模式，為煉化裝置防腐蝕技術的發展和企業降本增效提供了有效助力。