柴油加氫改質裝置脫丁烷塔頂系統注劑問題的探討

裴冬雙

摘 要：柴油加氫改質裝置脫丁烷塔頂低溫系統冷凝水中的pH值顯堿性，該冷凝水中的硫化物及氨氮含量均很高，腐蝕環境比較復雜。通過對脫丁烷塔頂冷凝水的日常監測發現，脫丁烷塔頂冷凝水中的鐵離子含量時高時低，同時也在脫丁烷塔頂系統進行過幾次注緩蝕劑的工業試驗，效果也不明顯。為此我們對脫丁烷塔頂低溫系統設備的腐蝕情況進行了管線測厚、腐蝕在線監測探針和掛片腐蝕實驗的方法研究。研究結果表明，脫丁烷塔頂系統的設備腐蝕并不嚴重。因此脫丁烷塔頂系統是否采取注緩蝕劑的工藝防腐措施一定要慎重。

關鍵詞：脫丁烷塔頂低溫系統;緩蝕劑;設備腐蝕;工藝防腐

0 引言

柴油加氫改質裝置主要加工常一、焦柴、催柴和減一的混合油，由反應、分餾、低分氣脫硫和公用工程四個單元組成。分餾部分采用脫丁烷塔、分餾塔和石腦油分餾塔的流程。

脫丁烷塔塔底油采用重沸爐汽提，塔底油經塔底循環泵分為四路進入重沸爐，然后返回至脫丁烷塔底部塔釜。脫丁烷塔底油發生1.0MPa蒸汽和作石腦油分餾塔底重沸器熱源后壓送到產品分餾塔進入后續流程。

脫丁烷塔頂餾出含硫氣體和輕烴組分經濕式空氣冷卻器冷卻后，進入塔頂回流罐，冷凝液體經塔頂回流泵后一路作為塔頂回流進入塔頂，另一路輕烴送出裝置。回流罐頂部氣相外送至焦化裝置的吸收、脫吸塔回收液化氣和干氣。

根據對脫丁烷塔頂冷凝水的日常監測結果，發現該裝置脫丁烷塔頂冷凝水中的pH值約在9.0左右，顯堿性;硫化物含量約在20000mg/L以上;氨氮含量約在10000mg/L以上;氯離子含量約在70mg/L左右。

了解脫丁烷塔頂低溫系統的腐蝕情況和是否采取注緩蝕劑的工藝防腐措施，主要是對脫丁烷塔頂冷凝水罐D2201中的鐵離子含量進行監測。通過監測發現，脫丁烷塔頂冷凝水中的鐵離子含量時高時低，同時也在脫丁烷塔頂系統進行過幾次注緩蝕劑的工業試驗，效果也不明顯，而且有些緩蝕劑的使用對塔頂低溫系統造成乳化、脫水帶油等影響工藝操作的現象。經過研究發現，由于下面的兩種原因，我們無法對脫丁烷塔頂冷凝水中的鐵離子含量進行有效監測：①脫丁烷塔頂在不注劑和不注水的情況下，D2201中的水量很少，基本上不排放;②目前我們所使用的是分光光度法對冷凝水中的鐵離子含量進行監測，由于塔頂冷凝水中的各種離子含量很高，經常有無法去除的干擾情況發生。

由于監測脫丁烷塔頂冷凝水中的鐵離子含量無法真實反映脫丁烷塔頂低溫系統設備的腐蝕情況，為此我們采用定點測厚、腐蝕探針和實驗室的腐蝕掛片法對脫丁烷塔頂系統的腐蝕情況進行了監測。

1 脫丁烷塔頂低溫系統設備的腐蝕情況

1.1 脫丁烷塔頂系統的管線測厚

柴油加氫裝置脫丁烷塔頂低溫系統設備均采用碳鋼材質。在裝置開工運行3年以后，曾對脫丁烷塔頂低溫系統的腐蝕情況進行調查，根據塔頂揮發物流程，對塔頂揮發線、塔頂空冷器出入口管線、回流泵管線等彎頭三通易沖刷部位及部分直管段進行了測厚檢查，經對比管線的原始壁厚，未發現顯著減薄現象，塔頂揮發線腐蝕率最高的僅為0.07mm/a。在裝置開工運行的5年多時間里，該塔頂低溫系統的冷換設備和工藝管線并未發生腐蝕泄漏問題。

1.2 脫丁烷塔頂系統在線腐蝕探針的監測情況

圖1是2017年4月～2018年1月脫丁烷塔頂低溫系統在線腐蝕探針的監測數據。根據監測數據顯示，脫丁烷塔頂系統無論是否注劑，塔頂系統腐蝕均較為輕微，其監測的平均腐蝕速率<0.01mm/a。

1.3 脫丁烷塔頂系統的腐蝕掛片實驗

為了研究脫丁烷塔頂低溫系統設備的腐蝕，我們進行了實驗室的腐蝕模擬實驗。實驗介質采用脫丁烷塔頂冷凝水罐D2201中的水樣，水樣中的各離子含量如下表1：

本次實驗是在80℃的恒溫水浴中進行的靜態密閉掛片實驗，掛片材質為20#碳鋼，與現場設備材質一致。掛片規格為40*13*2（mm），腐蝕實驗時間為18h。

實驗結果表明，碳鋼掛片在這種腐蝕介質中，表面有一層致密均勻的黑色附著物，掛片的平均腐蝕速率為0.047mm/a，說明碳鋼掛片在這種介質中的腐蝕十分輕微。根據理論研究結果，在高含硫的污水中，溶液pH值在8.7～11.0時，碳鋼表面有鈍化現象產生，形成的腐蝕產物主要是保護作用強的氧化鐵，碳鋼表面腐蝕并不嚴重[1]。下圖為碳鋼掛片在這種介質中的腐蝕形態。

2 結論

目前我們使用的分光光度法無法對脫丁烷塔頂冷凝水中的鐵離子含量進行有效監測，且監測出的鐵離子含量也無法真實地反映出該塔頂低溫系統設備的腐蝕情況。因此我們通過采用塔頂低溫系統管線的定點測厚、塔頂在線腐蝕監測探針和實驗室的掛片腐蝕實驗等手段來監測塔頂低溫系統設備的腐蝕情況。

①柴油加氫改質裝置脫丁烷塔頂系統冷凝水的pH值約在9.0左右，且冷凝水中的硫化物含量很高，在此環境中，碳鋼表面有鈍化現象產生，碳鋼表面腐蝕并不嚴重;

②根據脫丁烷塔頂低溫系統的管線測厚數據，沒有發現有明顯的減薄現象;

③脫丁烷塔頂的在線腐蝕監測探針數據表明，其平均腐蝕速度<0.01mm/a，腐蝕十分輕微;

④實驗室的掛片腐蝕實驗表明，碳鋼掛片在此腐蝕介質中的平均腐蝕率為0.047mm/a，腐蝕較輕微。

3 結束語

綜合以上數據，120萬t/a柴油加氫改質裝置脫丁烷塔頂低溫系統設備的腐蝕十分輕微，而且有的緩蝕劑對脫丁烷塔頂系統的工藝操作產生嚴重的干擾，因此在目前工況條件下無需采用注緩蝕劑的工藝防腐措施。但考慮到該部位可能存在的相變腐蝕風險，建議加強腐蝕監測，當腐蝕環境發生明顯變化時須對是否需要注劑進行重新論證。

參考文獻：

[1]吳新民，邵秀麗，薛晨，張彩霞，方芳.pH值對碳鋼在高含硫油田水中腐蝕行為的影響[J].中國腐蝕與防護學報，2013，33（2）.