常減壓蒸餾裝置腐蝕分析及防護措施優化

趙靜 趙強

【摘要】因長周期運行，常減壓裝置設備的老化和腐蝕問題逐漸顯現，給正常生產帶來隱患。因此，為加深對腐蝕介質以及腐蝕機理的進一步研究，文章在原防腐工藝措施的基礎上，參考國內先進的生產工藝，對常減壓工藝流程的一些環節和設備進行了優化和生產工藝的改進，切實為防腐工作以及保障常態化作業、長周期運行提供一些參考建議。

【關鍵詞】常減壓裝置? 腐蝕? 防護措施優化? 長周期運行

1、常減壓蒸餾裝置的基本原理

常壓蒸餾和減壓蒸餾都屬物理過程，經脫鹽、脫水的混合原料油加熱后在蒸餾塔里，根據其沸點的不同，從塔頂到塔底分成沸點不同的油品，即為餾分，這些餾分油有的經調和、加添加劑后以產品形式出廠，絕大多是作為二次加工裝置的原料，因此，常減壓蒸餾又稱為原油的一次加工。

2、常減壓蒸餾裝置的主要設備

常減壓蒸餾裝置的主要設備為常減壓裝置及電脫鹽罐，其主要部件為原油分配器與電級板。原油分配器的作用是使從底部進入的原油通過分配器后能夠均勻地垂直向上流動，目的一般采用低速槽型分配器。電極板一般有水平和垂直兩種形式。交流電脫鹽罐常采用水平電極板，交直流脫鹽罐則采用垂直電極板。水平電極板往往為兩至三層。

3、常減壓裝置中易發生腐蝕部位及腐蝕機理

3.1低溫部位腐蝕機理

低溫部位的腐蝕主要屬于HCl-H2O型和HCl-H2S-H2O型腐蝕。腐蝕主要發生在初餾塔、常壓塔和減壓塔頂部，以及塔頂冷凝冷卻系統的空冷器、水冷器等有液態水存在的低溫部位。腐蝕因素主要取決于pH值、Cl-以及H2S的含量。其中Cl-是初餾塔、常壓塔頂部腐蝕最主要的因素，主要來源于原油中的氯鹽。H2S是減壓塔頂部和冷凝冷卻系統腐蝕的主要因素。在該腐蝕環境中，HCl溶于水生成鹽酸。若水量少，鹽酸濃度可達1%～2%，形成十分強烈的稀鹽酸腐蝕環境。H2S的存在會使腐蝕加速，二者構成相互促進的循環腐蝕。低溫H2S腐蝕表現為均勻腐蝕和濕H2S應力腐蝕開裂。濕H2S應力腐蝕開裂包括氫鼓泡、氫致開裂、硫化物應力腐蝕開裂和應力導向氫致開裂。塔頂的腐蝕，硫化氫、水、氯化氫等在一定溫度下相互作用，會腐蝕得很嚴重。常減壓裝置檢修時，常見到減頂水冷凝器的腐蝕，減頂有三級水冷凝器，一級比一級腐蝕得嚴重，其中第三級腐蝕得最為嚴重。

3.2高溫部位腐蝕機理

高溫硫腐蝕是指溫度在240℃以上時，原油中的活性含硫化合物（如單質硫、硫化氫、硫醇等）與金屬反應形成的腐蝕。高溫硫腐蝕從250℃左右開始，并隨著溫度升高而逐步加劇，溫度達到340～430℃時腐蝕情況最為嚴重。高溫硫腐蝕最易發生部位為：常壓爐出口爐管及轉油線、常壓塔進料部位上下塔盤、減壓爐至減壓塔的轉油線、減壓塔進料段塔壁與內部構件以及塔底、減壓渣油轉油線、減壓渣油換熱器等。其他硫化物雖不能與鐵直接反應，但受熱分解生成的活性硫則按上述反應式和鐵發生反應。環烷酸是原油中烴類氧化物的通稱，用CnH2n-1表示。一定溫度下環烷酸與鐵發生反應，主要集中于230～300℃、330～400℃兩段油餾分中。此類腐蝕最易發生的部位為：常壓轉油線、減壓轉油線、常壓爐及減壓爐出口、常減壓塔進料段塔壁、減三線等。

4、常減壓蒸餾裝置防腐蝕措施探討

4.1工藝防腐措施

工藝防腐就是做好“一脫四注”（或三注、二注），即破乳劑電脫鹽和塔頂注氨、注堿、注水、注緩蝕劑。注堿會增加汽柴油中的鈉離子，故現在多注氨、注緩蝕劑。一般采用將兩者合二為一，即注中和緩蝕劑，將有機中和劑與緩蝕劑合理調配，如HZJ-9中和緩蝕劑，避免了因氨和緩蝕劑的配比引起緩蝕效果不佳;如果再將中和緩蝕劑用水進行稀釋，這樣就可將“一脫四注”簡化為“一脫二注”或者“一脫一注”。原油脫鹽脫水是控制輕油低溫部位腐蝕的有效措施，如果原油鹽質量濃度脫5mg/L以下，再加上中和劑、緩蝕劑和水等措施，可以使塔頂冷凝水中的鐵離子、氯離子質量濃度分別控制在1mg/L和20mg/L以下。注氨（中和劑）是一種廉價的中和氯化氫和硫化氫的措施，且與氨反應后的生成物無腐蝕，通常以氨水的形式注入。

4.2材料改進

低溫部位防腐蝕，雖然不能夠通過對材質的改進來進行抑制，但可以對碳鋼設備進行防腐蝕處理，比如采用對冷凝器的冷凝管進行滲鋁或鍍鎳和磷或涂防腐蝕涂層。滲鋁后的金屬材料表面顯微硬度增加，具有良好的耐磨性能，目前已經先后開發出粉末包埋滲鋁和料漿感應滲鋁。在滲鋁技術基礎上還開發出滲鈦、多元共滲等技術，并在防止硫腐蝕方面取得良好效果。還可以通過將鎳基合金粘結在金屬表面，在高溫下燒結，形成鎳基合金熔鍍涂層。經涂層處理后，材料的強度、塑性無影響，經實驗證明其具有優異的耐腐蝕性。

4.3材質升級

進行材質升級，就是把設備及管道更換成為更耐腐蝕的材質。提高材料耐腐蝕性的實質就是在金屬材料中加入合金Cr，Ni，Mo形成一定的氧化物，合金元素生成的氧化物可以看做是一層保護膜，能夠阻止金屬離子的擴散，從而保護金屬不受進一步的腐蝕。高溫防腐蝕可以通過對工藝設備和管道材質的升級來實現，主要是選用耐高溫環烷酸腐蝕、耐高溫硫腐蝕材料。目前耐環烷酸腐蝕的材質主要是316L和317L不銹鋼;耐高溫硫腐蝕的主要措施是用1Cr5Mo材質取代碳鋼。我們在材質方面做了許多升級工作，對于溫度超過288℃的常減壓轉油線高速段管道和管件、低速段管道、閥門及閥內構件，分別選用316L、20R+316L的復合板卷管;溫度位于220℃和288℃的常減壓塔等管道采用超低碳的奧氏體不銹鋼316L材質，減壓爐轉油線采用20？g內襯3？mm厚316L不銹鋼，常壓塔中的塔盤分別采用304以及Si-Al共滲、316L材質等，常壓汽提塔中的全部塔盤，采用304不銹鋼;在減壓塔中采用雙向切環式液體分布器，塔中的所有內件采用316L材質。為了避免換熱器產生泄漏，高溫側線和回流管箱隔板采用16MnR加316L覆合材質，將高溫渣油與原油換熱器中小浮頭焊接，采用耐腐蝕的18-8管束，利用組合墊片實現密封;在低溫部位，采用金屬鍍Ni-P的管束;常減壓頂端部位的冷卻器管束采用12AlMoV材質。目前常減壓蒸餾裝置的腐蝕防護在材質升級方面已經獲得了較成功的解決。

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