渣油加氫裝置高壓進(jìn)料泵流量降低原因分析

劉志民，薛忠華，胡 洋

(中國(guó)石油化工股份有限公司齊魯分公司，山東淄博255434)

渣油加氫裝置高壓進(jìn)料泵流量降低原因分析

劉志民，薛忠華，胡 洋

(中國(guó)石油化工股份有限公司齊魯分公司，山東淄博255434)

某煉油廠渣油加氫裝置兩臺(tái)高壓進(jìn)料泵電機(jī)出現(xiàn)超電流和流量降低的現(xiàn)象，泵的流量最低至60 t/h。分析了原料密度、黏度對(duì)泵性能的影響，認(rèn)為原料酸值高(折算原料中環(huán)烷酸的酸值高達(dá)0.66 mgKOH/g)是造成高壓進(jìn)料泵內(nèi)件腐蝕的主要原因。從泵出口的部分介質(zhì)通過(guò)腐蝕間隙增大的葉輪口環(huán)等部件回流到泵的入口，導(dǎo)致泵內(nèi)循環(huán)量增加，泵出口總流量下降進(jìn)而導(dǎo)致電機(jī)超電流。通過(guò)控制原料的總酸值不超過(guò)0.3 mgKOH/g和原料儲(chǔ)存按照一定比例摻兌加工等措施，有效地緩解了此類(lèi)現(xiàn)象的發(fā)生。

渣油加氫裝置 高壓進(jìn)料泵 環(huán)烷酸腐蝕

某公司煉油廠1.5 Mt/a渣油加氫裝置由兩列組成，每列的正常進(jìn)料量為95 t/h。2011年10月22日裝置停工檢修，11月20日進(jìn)料開(kāi)工正常，裝置運(yùn)行至12月12日，發(fā)現(xiàn)兩列的兩臺(tái)高壓進(jìn)料泵電機(jī)都出現(xiàn)超電流現(xiàn)象，泵的流量逐漸下滑，最低至60 t/h，裝置被迫降量維持生產(chǎn)。裝置共有 3臺(tái)高壓進(jìn)料泵，泵 1310和1310A分別為A列和B列進(jìn)料泵，泵1310B為兩列的公用進(jìn)料泵，作為備用泵，其最大流量為90 t/h。

1 泵流量不足原因分析

1.1 原料密度的影響

當(dāng)原料密度增大時(shí)，泵的消耗功率增大。對(duì)裝置停工前2011年10月15日至裝置開(kāi)工后的12月31日原料的密度進(jìn)行了對(duì)比分析，見(jiàn)圖1。從圖1中可以看出原料的密度比裝置停工前不僅沒(méi)有增加，反而有所降低。因此，原料密度對(duì)泵超電流的影響可以排除。

圖1 原料密度的變化情況Fig．1 Change of feedstock density

1.2 原料黏度對(duì)泵的影響

對(duì)裝置停工前2011年10月15至裝置開(kāi)工后的12月31日之間原料的黏度分析數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，見(jiàn)圖2和圖3。從圖2和圖3黏度數(shù)據(jù)看，裝置檢修開(kāi)工后原料的80℃和100℃黏度數(shù)據(jù)都比裝置停工前要低。因此，原料黏度對(duì)泵運(yùn)行的影響也可以排除。

1.3 泵本身原因的影響

為了驗(yàn)證泵1310和1310A流量低的原因是泵本身有問(wèn)題，決定開(kāi)啟泵1310B運(yùn)行，如果泵1310B能夠達(dá)到原有的最大流量，就可以說(shuō)明泵1310和1310A本身存在問(wèn)題。泵1310B屬于A和B兩列原料泵公用的備用泵，最大流量只能到90 t/h。將泵1310切換到泵1310B運(yùn)行，泵1310B運(yùn)行后，能夠達(dá)到90 t/h的流量，說(shuō)明泵1310/1310A經(jīng)過(guò)近一個(gè)月的運(yùn)行，泵內(nèi)件已經(jīng)出現(xiàn)了問(wèn)題，因此導(dǎo)致泵流量不足。

圖2 80℃原料黏度變化情況Fig．2 Change of feedstock viscosity at 80℃

圖3 100℃原料黏度變化情況Fig．3 Change of feedstock viscosity at 100℃

2 泵1310解體檢查情況

通過(guò)對(duì)泵1310的解體檢查，發(fā)現(xiàn)電機(jī)電流超標(biāo)、泵流量不足的主要原因是葉輪腐蝕等造成泵的內(nèi)循環(huán)增加。

2.1 泵內(nèi)循環(huán)增大

所謂的內(nèi)循環(huán)，就是泵的葉輪出口的流體經(jīng)過(guò)葉輪口環(huán)間隙或?qū)~間隙返回到葉輪入口。由于口環(huán)間隙、導(dǎo)葉間隙增大，導(dǎo)致上一級(jí)葉輪和下一級(jí)葉輪之間內(nèi)循環(huán)增大。內(nèi)循環(huán)增大，在同樣的泵送流量情況下，造成電機(jī)電流的增大。葉輪導(dǎo)葉腐蝕情況見(jiàn)圖4和圖5。

圖4 導(dǎo)葉尖端腐蝕Fig．4 Vane tip corrosion

圖5 殼體內(nèi)弧段均勻腐蝕痕跡Fig．5 The curve corrosion trace on the pump case

2.2 葉輪腐蝕

葉輪因?yàn)楦g、沖刷等原因造成的損壞，往往導(dǎo)致葉輪的外形尺寸偏離設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，造成泵的輸送能力的變化，體現(xiàn)為流量不足、揚(yáng)程偏低等現(xiàn)象。葉輪腐蝕情況見(jiàn)圖6。

圖6 葉輪流道內(nèi)腐蝕情況Fig．6 The corrosion in the impeller passage

3 腐蝕原因分析

3.1 腐蝕形態(tài)

觀察腐蝕形態(tài)，發(fā)現(xiàn)腐蝕部位光滑無(wú)垢，低流速部位僅留下尖銳的孔洞，高流速部位則順著流向出現(xiàn)溝槽，符合環(huán)烷酸腐蝕的外貌形態(tài)。

3.2 腐蝕影響因素

一般認(rèn)為原油酸值大于等于0.5 mgKOH/g或側(cè)線(xiàn)油酸值大于等于1.5 mgKOH/g就會(huì)引起設(shè)備明顯的腐蝕;對(duì)于溫度因素，認(rèn)為腐蝕主要集中在270～280℃的部位上，而在350～400℃的部位又會(huì)出現(xiàn)較嚴(yán)重的腐蝕［1］;對(duì)于流速因素，一般認(rèn)為高流速及一些渦流區(qū)的腐蝕遠(yuǎn)比其它部位更為嚴(yán)重。酸值在1.5～1.8 mgKOH/g，流速在0～15 m/s，腐蝕速率在0.13～1.75 mm/a;酸值在0.3 mgKOH/g以上，流速在30 m/s以上，腐蝕速率在2.5～2 5 mm/a。針對(duì)泵1310/1310A的工況，介質(zhì)溫度為280℃左右、泵葉輪直徑為290 mm，泵轉(zhuǎn)速為4 913 r/min，計(jì)算泵出口流體的線(xiàn)速度為76 m/s，遠(yuǎn)高于30 m/s的流速條件。雖然以上溫度和流速兩個(gè)因素都滿(mǎn)足環(huán)烷酸腐蝕的條件，但這兩個(gè)因素對(duì)于泵1310/1310A來(lái)說(shuō)在裝置檢修前后是沒(méi)有變化的，不是引起泵內(nèi)件環(huán)烷酸腐蝕的主要因素。那么，介質(zhì)中酸值的變化應(yīng)該是導(dǎo)致泵內(nèi)件環(huán)烷酸腐蝕的主要因素。

3.3 裝置檢修后原料變化情況分析

重油加氫裝置正常運(yùn)行時(shí)的原料主要是第三常減壓蒸餾裝置減四線(xiàn)油(88%)、第四常減壓蒸餾裝置減四線(xiàn)油(12%)。第三常減壓蒸餾裝置煉制原油為高硫低酸原油，其減四線(xiàn)油中的環(huán)烷酸含量可以忽略不計(jì)，第四常減壓蒸餾裝置煉制的是勝利油田的高硫高酸原油，其減四線(xiàn)油中環(huán)烷酸的酸值在2.0 mgKOH/g左右，折算原料中環(huán)烷酸的酸值為0.24 mgKOH/g。此次重油加氫裝置開(kāi)工時(shí)，恰逢延遲焦化裝置燒焦、第三常減壓蒸餾裝置生產(chǎn)重交瀝青，為緩解渣油儲(chǔ)存矛盾，重油加氫裝置只能加工罐區(qū)儲(chǔ)存的第四常減壓蒸餾裝置減四線(xiàn)比例較高的原料，占原料比例33%，折算原料中環(huán)烷酸的酸值為0.66 mgKOH/g，從而造成了原料酸值的升高，進(jìn)而引起了環(huán)烷酸腐蝕。

4 解決措施

(1)每天應(yīng)對(duì)裝置加工的原料中的組成進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，嚴(yán)格控制重油加氫原料中第四常減壓蒸餾裝置減四線(xiàn)油的比列，要求不超過(guò)總進(jìn)料量的13%。從而控制原料的總酸值不超過(guò)0.3 mgKOH/g。

(2)重油加氫再檢修時(shí)，將第四常減壓蒸餾裝置減四線(xiàn)油單獨(dú)儲(chǔ)存，裝置開(kāi)工后，按照一定比例摻兌加工，避免短時(shí)間內(nèi)大量高酸值油進(jìn)入裝置引起腐蝕。

5 結(jié) 論

原料中高酸油比例的增加，是造成高壓進(jìn)料泵內(nèi)件腐蝕的主要原因。生產(chǎn)操作、調(diào)整與設(shè)備安全管理是息息相關(guān)的，任何工藝參數(shù)、原料性質(zhì)的變化，都會(huì)對(duì)設(shè)備安全運(yùn)行造成影響。

［1］ 章建華，凌逸群，劉曉輝，等.煉油裝置防腐蝕策略［M］.北京:中國(guó)石化出版社，2008:12-13.

(編輯 寇岱清)

Abstract:The motors and two HP feed pumps in the residue oil hydrotreating unit of a refinery experienced electric current overrun and flowrate reduction，and the flowrate of pump went down as low as 60 t/hr．The analysis of impact of feedstock densities and viscosity as well as pumps themselves concluded that the culprit of corrosion of HP feed pumps was the high TAN of feedstock(0．66 mgKOH/g)．Part of medium from outlet of pumps flowed back to the inlet through the enlarged corrosion crevice of blade ring，resulting in the increased internal pump circulation，reduction of pump discharge flowrate and electric current overrun of pump motors．Such problems have been mitigated by control of TAN of feedstock within 0．3 mgKOH/g and blending ratio of feed．

Keywords:residue hydrotreating unit，HP feed pump，naphthenic acid corrosion

Analysis of Flow Reduction of HP Feed Pump of Residue Oil Hydrotreating Unit

Liu Zhimin，Xue Zhonghua，Hu Yang
(SINOPEC Qilu Petrochemical Co．，Ltd．，Zibo，Shandong 255434)

TE974+．1

A

1007－015X(2012)05－0025－03

2012－05－10;修改稿收到日期:2012－07－31。

劉志民，1990年畢業(yè)于山東工業(yè)大學(xué)，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事煉油設(shè)備和設(shè)備防腐管理工作。E-mail:qllzhm @163.com。