在線腐蝕監測在煉油裝置的應用

王武鳳，劉銀堂，郭波，李永文

（山東華星石油化工集團有限公司，山東廣饒257335）

在線腐蝕監測在煉油裝置的應用

王武鳳，劉銀堂，郭波，李永文

（山東華星石油化工集團有限公司，山東廣饒257335）

在線腐蝕監測是煉油裝置設備管理中重要的基礎工作。通過采用低溫電感探針、高溫電感探針和pH值探針等技術，對設備、管線進行在線腐蝕監測，預防和控制因設備腐蝕造成的泄漏事故，有助于提高煉油設備管理的安全水平，保障裝置的“長、穩、久、滿、優”運行。

在線腐蝕監測；電感探針；pH值探針；設備管理

0 前言

華星石化加工混合重質為含硫含酸原油，設備的腐蝕問題影響裝置的穩定生產。2014年10月，煉油龍頭裝置重交瀝青車間安裝了在線腐蝕監測系統。在線腐蝕監測是對設備的腐蝕狀態、腐蝕速率或某些與腐蝕相關的參數進行在線測量，測量數據直接或間接反映了環境的變化和腐蝕狀況，從而為設備的日常管理提供依據[1]。在線腐蝕監測技術集成電感探針、pH值探針、數據采集系統、監測管理軟件于一體，可實時在線監測設備腐蝕速率，指導工藝操作和設備管理。

1 在線腐蝕監測的意義

（1）為科學的設備管理與決策提供可靠依據。根據工藝防腐要求，使用一定量中和緩蝕劑以減緩工藝設備內部的腐蝕速率。中和緩蝕劑的類型及比例是否適合于本系統，需要注入一定的量后才能得到驗證。采用腐蝕監測，可以隨時監測中和緩蝕劑的緩蝕效果，根據監測結果及時對中和緩蝕劑類型或比例做出調整。

（2）預防腐蝕泄漏事故的發生。有害物的泄漏或工藝參數的變化會導致裝置嚴重的腐蝕。采用腐蝕監測可以隨時監測介質的腐蝕狀況，如果發現腐蝕速率驟然變化，可立即檢查系統，及時找出問題所在，防止重大腐蝕泄漏事故的發生。

圖2 電源電壓波形

（3）腐蝕監測可以改善設備運行狀態，提高設備的可靠性，延長運行周期。腐蝕監控技術還可以指導生產，如指導原油混煉等，使裝置在接近于設計的最佳條件下運轉，對于保證設備安全和減少環境污染起到有益的作用[2]。

（4）腐蝕監測有利于分析腐蝕原因，通過獲取的數據及使用相應的分析軟件，了解腐蝕過程與工藝參數之間的關系，分析腐蝕原因，提出整改措施等。

2 在線腐蝕監測數據

2.1 結合取樣分析數據

在重交瀝青裝置初餾塔頂揮發線（注劑后）改善前腐蝕率0.3657 mm/a，酸性水pH值5.1～6.1，注劑改善后初頂腐蝕率0.0728 mm/a，pH值6.5～7.5。證明用塔頂探針監測腐蝕速率與pH值相結合調整裝置的生產，可以實現低溫、高溫部位易腐蝕領域的全覆蓋，以及酸性水的控制。實時控制工藝介質中的腐蝕速率，及時調整塔頂助劑、優化一脫三注操作等防腐蝕措施。可根據腐蝕速率的突變，及時檢查系統，分析變化原因，調整優化操作。根據在線腐蝕監測動態及時掌握裝置腐蝕狀況，同時還對裝置的物料進行腐蝕介質跟蹤等措施，提高了裝置防腐研判能力。監測數據見表1。

表1 重交瀝青裝置“三頂”腐蝕速率與pH值

2.2 在線腐蝕監測數據與化驗室數據分析

通過對重交瀝青裝置常壓塔頂揮發線的監測，避免了設備泄漏事故的發生。2015年1月15日21:00時帶煉3#罐，3#，2#共同進裝置1月16日2:00從在線腐蝕監測上看到常頂pH值突然由7降至4.3，及時調整有機胺的注入量，情況未好轉。1月17日8:00單煉3#罐后，常頂pH值快速降至1，化驗室檢測數據pH值最低降到1，在此期間的腐蝕速率上升到67.3 653 mm/a。1月17日13:00決定摻煉1#罐，試圖通過改變原料組成減輕不利影響。1月18日0:00發現石腦油顏色發黑，適當降低加工量，通過檢查發現常頂換熱器管殼程互串，立即全改1#罐，情況逐漸改善，緊急維修換熱器發現管束管板位置嚴重腐蝕。詳細數據見圖1~圖3。

通過安裝在線腐蝕檢測系統，有效的避免了嚴重設備泄漏事故的發生，在線腐蝕檢測數據和質檢中心化驗數據比較是互相吻合的。

3 腐蝕監測遠程數據庫及分析

根據設備防腐要求，在裝置DCS系統建立在線腐蝕監測系統，利用腐蝕監測數據，分析評價工藝防腐、設備材質適用性、工藝參數變化情況，并通過網絡訪問方式實現防腐管理人員實時查看、分析，減輕工作負擔，提高工作效率。

圖1 常頂含硫污水pH值化驗曲線圖

圖2 在線腐蝕監測常頂含硫污水pH值曲線圖

圖3 在線腐蝕監測常頂空冷入口電感探針曲線圖

3.1 系統功能

（1）對可能導致腐蝕失效的各種破壞性工況進行早期報警；（2）觀察過程參數的相關變化以及對系統腐蝕性的影響；（3）診斷特殊的腐蝕問題，識別它們的起因和控制腐蝕速率的種種參數，如pH值、Cl-和S含量、壓力、溫度、流速等；

（4）評估工藝防腐效果；

（5）提供與當前設備運行情況和各種維護要求有關的管理信息如生產、維修計劃的決策依據，設備材質的參考依據等[3]。

3.2 腐蝕速率與原油性質相關性分析

主要分析原油的酸值、密度、總硫的變化、電脫鹽、混煉比例等影響腐蝕因素的變化導致所監測設備、管線的腐蝕速率變化的相關性與規律，了解導致腐蝕速率增加的影響因素，采取相應措施控制腐蝕。例如當原油性質一定、混煉比不變的情況下，在常壓塔頂揮發線監測的腐蝕速率有所增加，氯離子含量增加時，可反觀脫鹽的效果是否達標，這樣就有辦法實現對脫鹽效果的輔助監測。

3.3 腐蝕速率與三頂裝置相關性分析

主要分析三頂裝置化驗分析的pH，Cl-，Fe2+，S2-的變化情況，中和緩蝕劑更換、注劑泵濃度調整狀態等與在線腐蝕監測腐蝕速率的關聯性。一般在三頂裝置采用低溫電感與pH共同作用監測塔頂分析項變化對腐蝕速率的影響，當塔頂低溫區腐蝕增加，pH值降低時，會增加有機胺劑、緩蝕劑的加入量來降低塔頂酸性環境并增加緩蝕，但改變注劑后腐蝕速率與pH值均無明顯效果時便要對緩蝕劑進行評價，來確定緩蝕劑的效果。

3.4 監測腐蝕速率與定點測厚

在高溫部位常用的檢測手段是在線腐蝕監測與定點測厚。當監測材料的腐蝕趨勢連續上升時，通過測厚對管壁減薄檢測輔助說明此種材料的耐腐蝕性，幫助管理者合理選材。

表2160 萬噸重交瀝青裝置在線腐蝕監測探針點

腐蝕速率與測厚數據作為基礎腐蝕數據可以幫助腐蝕檢查有針對性的進行重點檢查，同時通過停工檢修期的腐蝕檢查對設備、管線進行的評估，更科學地優化定點測厚和在線腐蝕監測部位。

3.5 腐蝕監測電感探針失效分析示例

2015年1月，華星石化重交瀝青裝置使用探針的有效壽命判定依據是500 000 nm，通過對各監測點月運行數據判斷，常頂空冷入口探針腐蝕損耗量從-211 496 nm增加到240 167 nm，腐蝕損耗累積量接近0.5 mm，此部位探針已失效（圖4）。

圖4 電感探針失效分析圖

4 裝置在線腐蝕監測系統

4.1 在線腐蝕監測點的選擇

華星石化重交瀝青裝置通過對現場的實地考察，根據不同介質環境、工況條件，結合腐蝕流程分布、不同材料的腐蝕機理等方面因素，選擇裝置的重點腐蝕管線與部位作為腐蝕監測點。在線腐蝕監測點的選擇原則：

（1）塔頂冷凝系統（管線、空冷、換熱器）有凝結水形成酸性環境的部位。根據腐蝕速率的發生及變化掌握工藝情況，可以適時調節工藝溫度減少鹽結晶而產生的垢下腐蝕、調節氨液等注劑調控塔內酸堿度。

（2）相變（汽液相轉換）較為明顯的區域。進行對比分析，預警因相變原因導致的露點腐蝕、電化學局部腐蝕等造成的設備管束穿孔。

（3）塔頂注劑部位的前后。監測緩蝕劑的緩蝕效果，根據監測結果及時對緩蝕劑類型或比例作出調整。

（4）高溫/高壓腐蝕較嚴重的管線。了解腐蝕介質，對材料腐蝕速率做出測量，輔助判定材料的適應情況。

（5）腐蝕換熱器的出入口。對塔測線含硫、酸的腐蝕情況進行監測。在裝置高溫部位監測材料的腐蝕狀態、掌握材料適應情況。在低溫部位監測塔頂pH值與腐蝕趨勢，并通過pH值與腐蝕速率變化來調節藥劑的注入量以減緩塔頂冷凝系統的腐蝕。

根據選點原則與實地考察，選取12個重點部位作為腐蝕監測點，包含9個電感監測點和3個pH值監測點，具體位置見表2。4.2裝置在線腐蝕監測系統組成

裝置在線腐蝕監測系統主要實現腐蝕速率計算、腐蝕趨勢分析、pH值實時監測等功能。通過監測pH值與腐蝕速率來調節工藝防腐劑注量，因此在線pH值監測是腐蝕監測系統的主要組成部分。華星石化重交瀝青裝置中的在線腐蝕監測數據采集器所采集到的數據需要傳輸到車間操作室，采用有線傳輸的方式，借助廠內的局域網，實現各層管理人員的分析、瀏覽。在線腐蝕監測系統主要由現場腐蝕監測儀器、腐蝕監測探針、pH值電極、電源及數據轉換器、工控主機、系統軟件、電纜等組成。圖5為電感探針現場圖片，圖6為pH值電極現場圖，圖7為腐蝕在線監測系統組成。

圖5 電感探針現場圖

圖6 pH電極現場圖

圖7 腐蝕在線監測系統組成

5 結語

在線腐蝕監測系統可以實時監控設備的腐蝕狀態、腐蝕速率或某些與腐蝕相關的參數，測量數據直接或間接反映了環境的變化和腐蝕狀況，據此調整原料摻煉比例和工藝參數，預防和控制因設備腐蝕造成的泄漏風險，有助于提高煉油設備管理的安全水平，保障裝置的“長、穩、久、滿、優”運行。

［1］梁自生，夏廷燊，崔金喜.在線腐蝕監測技術在煉油裝置上的應用研究[J].石油化工腐蝕與防護，2003，（04）.

［2］王廣兵.煉油設備的在線腐蝕監測[J].石油化工腐蝕與防護，2005，（01）.

［3］桑紹累，李全民.電阻探針與試片失重法在檢測試驗中的應用對比分析[J].全面腐蝕控制，2014，（08）.

〔編輯李波〕

TE980

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.12.21