減壓蒸餾塔的腐蝕與防護(hù)

黃景峰，韓英杰，閆海清，呼立紅，王新凱，鄭麗群

(1.沈陽中科韋爾腐蝕控制技術(shù)有限公司，遼寧 沈陽 110180;2.中國石油天然氣股份有限公司撫順石化分公司，遼寧 撫順 113004)

近年來，隨著煉油生產(chǎn)裝置的擴(kuò)能改造和原油品質(zhì)的不斷劣化，對防腐工作的要求越來越高。2014 年，國內(nèi)某煉油廠在停工大檢修過程中，發(fā)現(xiàn)其5 Mt/a 蒸餾裝置的減壓塔，減三段和過汽化油段的塔體、填料和其它內(nèi)構(gòu)件出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕，而此煉油廠的減壓塔采用的是減壓深拔技術(shù)。經(jīng)過相關(guān)技術(shù)人員的分析和討論，最終找到了減壓塔腐蝕的原因，并且提出了長期和短期的防腐對策。

1 減壓塔腐蝕情況

本次檢修發(fā)現(xiàn)，減壓塔腐蝕最嚴(yán)重的部位是減三段和過汽化油段。其塔壁襯里表面布滿密集點(diǎn)蝕坑1～2 mm，局部腐蝕穿孔(見圖1)。襯里環(huán)焊縫密集點(diǎn)蝕1～2 mm，局部達(dá)2～3 mm(見圖2)。規(guī)整填料因腐蝕穿孔散架，導(dǎo)致失效。分布器表面密集點(diǎn)蝕坑1～2 mm。升氣孔頂蓋大部分腐蝕掉，側(cè)板腐蝕穿孔。內(nèi)管表面密集點(diǎn)蝕1～2 mm。浮球腐蝕穿孔。填料支撐格柵密集點(diǎn)蝕導(dǎo)致部分被腐蝕消耗掉，上方填料脫落形成凹坑。工字支撐梁上表面密集點(diǎn)蝕1～2 mm。

該煉油廠在上次檢修時(2012 年5 月)，也發(fā)現(xiàn)減三段和過汽化油段發(fā)生嚴(yán)重腐蝕(見圖3-圖4)。與上次相比較，本次腐蝕更加嚴(yán)重。

2 減壓塔腐蝕分析

2.1 原油性質(zhì)和設(shè)備選材

該煉油廠煉制的原油的性質(zhì)見表1，從表1可以看出該原油屬于低硫含酸原油。

塔壁內(nèi)襯和填料的材質(zhì)均為316L，選材合理。

圖1 減三段襯里腐蝕穿孔

圖2 減三段環(huán)焊縫腐蝕穿孔

圖3 減三段腐蝕形貌

圖4 過汽化油段腐蝕形貌

表1 原油性質(zhì)

2.2 腐蝕原因

(1)該煉油廠煉制的原油為低硫含酸原油，在減壓塔減三段和過汽化油段產(chǎn)生了以高溫環(huán)烷酸腐蝕為主、硫腐蝕為輔的協(xié)和效應(yīng)。這段區(qū)間的溫度為350～400 ℃(見表2)，正是環(huán)烷酸聚集的溫度范圍;塔壁、填料和其它內(nèi)構(gòu)件的金屬元素鐵與環(huán)烷酸反應(yīng)生成油溶性的環(huán)烷酸鐵，硫與鐵反應(yīng)生成FeS;硫含量的較低使金屬表面不足以形成可以起到減緩環(huán)烷酸腐蝕作用的FeS 保護(hù)膜，相反還加速了腐蝕。

表2 常減壓裝置標(biāo)定期間主要操作參數(shù)

(2)從表2 可以看出，在深拔前后:減三線酸值降低了0.08 mgKOH/g(增幅約為-5.75%)、硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加了0.006 6%(增幅約為3.44%);同時過汽化油酸值降低了0.5 mgKOH/g、硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加了0.049 5%。

但減三段和過汽化油段的腐蝕卻更加嚴(yán)重，這說明在環(huán)烷酸和硫的影響之外，還存在其它影響因素。

(3)由于該蒸餾裝置經(jīng)過多次擴(kuò)能改造，而減壓塔卻一直未曾改變，導(dǎo)致減壓塔塔徑相對整個裝置的處理能力來說偏小，從而使塔內(nèi)氣相流速偏大。為了提高減壓塔的拔出率，車間又采用了減壓塔深拔技術(shù)，減壓塔采用干式蒸餾(塔底不吹蒸汽﹚，但把過汽化油打入塔底，進(jìn)一步加大了塔內(nèi)氣體流速。為了洗滌氣相流速過大而攜帶的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)，裝置又采用了減三線打熱回流的措施，將抽出的大部分減三線油不經(jīng)降溫﹙與原油或熱媒水換熱﹚，又返回到減三線油抽出的填料段上方，使塔內(nèi)氣化段氣相流速更進(jìn)一步加大。就這樣高溫環(huán)烷酸及活性硫的協(xié)和化學(xué)腐蝕，加上相當(dāng)高的氣相流速的沖刷，腐蝕進(jìn)一步加劇。

經(jīng)車間證實(shí)，該減壓塔的塔內(nèi)氣速，設(shè)計值為4 m/s，目前實(shí)際為9 m/s 以上。

3 結(jié)論

該煉油廠減壓塔的減三段和過汽化油段發(fā)生嚴(yán)重腐蝕的原因，一方面是由于其溫度正處在環(huán)烷酸聚集的溫度范圍，發(fā)生了環(huán)烷酸和硫的協(xié)和化學(xué)腐蝕。但更重要的原因是，在歷次擴(kuò)能改造的時候，該減壓塔塔徑未曾改變，又采用了深拔技術(shù)，從而使塔內(nèi)氣速加大，導(dǎo)致嚴(yán)重的沖刷腐蝕。

4 防腐對策

(1)調(diào)整操作。停止過汽化油打入減壓塔底，直接抽出作為催化裂化的原料;根據(jù)減三線油的殘?zhí)恐荡笮。瑴p少返回減壓塔的經(jīng)換冷后的減三線洗滌油，只有換冷后的減三線油返塔，才有利于洗滌膠質(zhì)、瀝青質(zhì)，打入的量也才會少，也才能降低塔頂冷回流。也只有這樣，才能把減壓塔全塔的氣相流速徹底降下來。

(2)理性對待減壓深拔。減壓深拔是提高減壓蠟油收率，提高煉油廠經(jīng)濟(jì)效益的好措施，尤其是減壓渣油無后續(xù)加工裝置的企業(yè)，可以說，拔得越深越好;可對于有后續(xù)加工的企業(yè)，減壓深拔不一定要拔得很深。該煉油廠的減壓渣油要進(jìn)入焦化裝置加工，應(yīng)控制減壓渣油的油含量5%～7%比較合適。如果拔得太重，不但消耗大量的能源，造成氣速過高，損壞減壓塔內(nèi)件，而且使焦化裝置的高附加值產(chǎn)品﹙汽柴油、蠟油﹚收率降低;低附加值產(chǎn)品﹙焦炭﹚產(chǎn)率增加，清焦次數(shù)大大增加，焦化裝置的效益大大下降，可能會得不償失。減壓深拔的經(jīng)濟(jì)效益一定要綜合計算。

(3)從長遠(yuǎn)看，該煉油廠應(yīng)該做好減壓塔更換新塔的準(zhǔn)備，下一周期更換新塔。

(4)從目前生產(chǎn)考慮，應(yīng)對減壓塔進(jìn)行修復(fù)。腐蝕嚴(yán)重的塔壁應(yīng)進(jìn)行貼板補(bǔ)強(qiáng)，腐蝕嚴(yán)重的填料和其它內(nèi)構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行更新。其腐蝕嚴(yán)重的填料也可以使用材質(zhì)等級更高的904L 不銹鋼。