煉油裝置重點部位工藝防腐蝕措施及注劑噴嘴的設計

韓曉輝，盧桂萍

（中石油華東設計院有限公司吉林分院，吉林 吉林 132022）

常減壓蒸餾裝置、催化裂化裝置、加氫裝置及連續重整裝置是煉油廠的主要裝置。隨著原油品質越來越差，高硫高酸原油加工越來越多，煉油裝置出現了嚴重的設備腐蝕問題。在煉油裝置設計時，應對重點腐蝕部位的腐蝕機理進行分析，提出合理的解決措施，確保裝置安全生產。通過分析典型煉油裝置的腐蝕機理，從工藝角度提出合理的防腐蝕措施，有利于節省設備投資，延長裝置安全平穩運行周期。

1 重點腐蝕部位及腐蝕機理

常減壓蒸餾裝置是石油煉制的龍頭，也是設備腐蝕最為嚴重的裝置。近年來伴隨著油田的深度開采，原油重質化、劣質化程度不斷加深，原油中硫、酸及鹽含量日益增加，煉油廠的設備腐蝕更加嚴重［1-3］。常減壓蒸餾裝置主要腐蝕部位及機理見表1。

表1 常減壓蒸餾裝置腐蝕部位及機理

催化裂化裝置的原料劣質化越來越嚴重，渣油和蠟油中硫含量越來越高，反應生成的H2S含量也隨之升高，對設備造成嚴重腐蝕，催化裂化裝置主要腐蝕部位及腐蝕機理見表2。

表2 催化裂化裝置腐蝕部位及腐蝕機理

加氫工藝（含加氫精制和加氫裂化）是油品精制的主要工藝，是煉油廠重要的二次加工手段，可以獲得高質量的輕質油品，具有原料適應性強、產品質量好、產品收率高等特點。加氫反應一般壓力較高，反應產生的硫化氫在一定的壓力、溫度和水等條件下可引起設備腐蝕開裂。影響加氫裝置長周期穩定運行的主要問題是關鍵設備的腐蝕泄漏與結鹽堵塞，如高壓空冷器、高壓換熱器中銨鹽結晶堵塞，會使壓力降上升，若不及時處理腐蝕垢層，易造成垢下腐蝕和點蝕，甚至造成設備泄漏，影響安全生產［4-7］。加氫裝置主要腐蝕部位及腐蝕機理見表3。

表3 加氫裝置腐蝕部位及腐蝕機理

連續重整裝置主要腐蝕部位及腐蝕機理見表4。

表4 連續重整裝置腐蝕部位及腐蝕機理

2 重點腐蝕部位工藝防腐蝕措施

為了解決常減壓蒸餾裝置“三頂”（初餾塔、常壓塔和減壓塔塔頂）系統以及催化裂化、加氫精制、加氫裂化、催化重整等裝置分餾系統中低溫輕油部位設備、管道腐蝕問題，通常采取工藝防腐蝕措施，即以電脫鹽、注中和劑、注緩蝕劑和注水等為主要內容的工藝控制措施。典型煉油裝置工 藝防腐蝕措施見表5至表8。

表5 常減壓蒸餾裝置工藝防腐蝕措施

表6 催化裂化裝置工藝防腐蝕措施

表7 加氫裝置工藝防腐蝕措施

表8 連續重整裝置工藝防腐蝕措施

3 注劑噴嘴工程設計

針對煉油裝置多處腐蝕問題，若單獨從材質升級方面考慮必將造成成本增加，而采用工藝防腐蝕方法如注水、注緩蝕劑、注中和劑等能夠節省投資。塔頂空冷、換熱設備等腐蝕結垢的主要成分是銨鹽，利用銨鹽易溶于水的特點，可以采用注水來解決腐蝕問題；同理，可根據不同位置選擇不同注劑。為了減緩設備腐蝕，實現各種注劑的有效注入，需要設計不同類型的注劑噴嘴。根據管道的介質情況以及注劑與介質的接觸情況，注劑噴嘴通常有兩種類型，一種是在液相介質中注劑的可拆卸噴嘴，另一種是在氣相介質中能將注劑霧化的可拆卸螺旋噴嘴。通常根據主管道的工藝設計條件（操作介質、設計壓力、設計溫度）來選擇注劑噴嘴的材質和壓力等級，噴嘴一般為非標定制。

3.1 液相注入噴嘴

液相注入噴嘴的設計，一方面要考慮方便拆裝，另一方面要防止對注入管線的沖蝕。目前液相注入噴嘴主要有60°斜開口式和90°彎頭式兩種類型，其結構示意分別見圖1和圖2。60°斜開口式用于注劑量小的管道，90°彎頭式用于注水或注劑量大的管道。這兩種噴嘴適用的注劑位置主要包括常減壓蒸餾裝置常壓塔頂油氣線（三注管線）、催化裂化裝置油漿管線注鈍化劑與阻垢劑、加氫裝置高壓空冷器及換熱器前注水等。

圖1 60°斜開口式注劑噴嘴示意

圖2 90°彎頭式注劑噴嘴示意

3.2 注劑霧化螺旋噴嘴

注劑霧化螺旋噴嘴通常使用在連續重整裝置注氯、催化裂化裝置富氣注水、分餾塔頂注緩蝕劑等工況位置，其主要特點在于可將少量注劑霧化，確保注劑與工藝介質（通常為氣相）充分接觸混合，達到理想的防腐蝕效果。注劑霧化螺旋噴嘴結構示意見圖3。

圖3 注劑霧化螺旋噴嘴示意

4 結 語

在原油的煉制過程中，腐蝕一直是一個不容忽視的問題，針對煉油裝置的重點腐蝕部位，系統開展腐蝕機理、腐蝕原因分析，提出有針對性的防腐蝕措施，才能實現煉油裝置的長周期安全穩定運行，提高煉油裝置的經濟效益，促進行業技術進步。采用原油混合摻煉、電脫鹽、加注工藝防腐蝕助劑、材質升級及表面處理等防護措施，可有效減緩煉油裝置的腐蝕。從煉油裝置的龍頭常減壓蒸餾裝置開始到后續二次加工裝置，采取工藝防腐蝕措施均能減緩設備腐蝕，減少建設投資。同時根據管道的介質特性、注劑注入的分布狀態，設計出不同類型的噴嘴并成功應用，為煉油裝置的工藝防腐蝕設計提供了參考和借鑒。