常壓塔頂系統(tǒng)腐蝕及防護技術應用研究

龐婭靜

（西安石油大學，陜西西安710065）

常壓塔頂系統(tǒng)腐蝕及防護技術應用研究

龐婭靜

（西安石油大學，陜西西安710065）

在石油加工工序中，常壓蒸餾裝置是第一道工序，是煉油廠的“龍頭”裝置。常壓塔又是常壓裝置中重要的設備之一，常壓塔的腐蝕與防護問題直接影響到全廠的生產(chǎn)。因此，為降低常壓塔頂腐蝕，車間采取了定期采樣分析常壓塔頂酸性水質數(shù)據(jù)、常壓塔頂注劑后腐蝕速率、定期測厚、通過電脫鹽、塔頂注水、注中和緩釋劑、控制工藝參數(shù)達到了預期目標，實現(xiàn)了裝置的長周期平穩(wěn)運行。

常壓蒸餾裝置；防腐；工藝操作參數(shù)；中和緩蝕劑

在煉油裝置中，設備的腐蝕是經(jīng)常遇到的，不僅因更換設備造成直接經(jīng)濟損失，嚴重情況下更導致火災、爆炸等重大惡性事故。而煉油廠的龍頭裝置是常壓蒸餾裝置，原油經(jīng)換熱器、加熱爐加溫后，在常壓塔內(nèi)分離成各種沸點范圍的產(chǎn)品和二次加工原料。常壓塔的工藝技術條件、運行狀況直接影響裝置的產(chǎn)品質量、產(chǎn)品收率、裝置能耗、經(jīng)濟效益和設備運行周期。因此對常壓塔頂系統(tǒng)腐蝕原因進行研究并制定防護措施降低腐蝕具有十分重要的意義。

表1 監(jiān)測方法

圖1 常壓塔頂系統(tǒng)

1 腐蝕情況

煉油廠加工原油硫含量最高為0.14 mg/kg，酸值最大為0.12 mgKOH/g，為低硫低酸原油。由于加工原油性質變化，導致常壓塔頂系統(tǒng)設備輕微腐蝕，換熱器、空冷器管束泄漏，裝置不能夠進行正常的氣液相傳質傳熱，使塔頂循環(huán)抽出量不夠，泵處于半抽空狀態(tài)，嚴重影響了產(chǎn)品質量和平穩(wěn)生產(chǎn)。造成裝置負荷降低，生產(chǎn)成本升高。同時造成員工日常工作任務加重，工作難度加大。怎樣降低常壓塔頂系統(tǒng)腐蝕是當前要進行的頭等問題。通過對常壓塔頂酸性水水質監(jiān)測及注劑后腐蝕速率監(jiān)測（見表1、圖1），分析原因，采取措施（見表2）。

表2 常壓塔頂D-103酸性水監(jiān)測數(shù)據(jù)（檢修前）

2 腐蝕原因分析

加工原油為低硫低酸原油，通過數(shù)據(jù)分析主要是常壓塔頂酸性水中鐵離子變化，以及酸性水中氯離子波動，引起常壓塔頂?shù)蜏夭课畸}類腐蝕。鹽類腐蝕主要是水解出來的Cl-與金屬反應而造成的管線減薄。主要表現(xiàn)形式為“HCl-H2S-H2O”腐蝕，如果塔頂溫度過低，低于這個溫度壓力下的塔上部水蒸氣的露點溫度，水會在塔內(nèi)冷凝，造成塔頂內(nèi)壁、塔板的腐蝕。常壓塔頂揮發(fā)線及換熱器系統(tǒng)的腐蝕也屬于這種腐蝕。

2.1 HCl-H2S-H2O的化學腐蝕

原油加熱后，在水蒸氣的補助作用下進行蒸餾，加熱過程中生成的腐蝕介質氯化氫和硫化氫同原油中輕組分一同揮發(fā)，當它們都以氣體狀態(tài)存在時是沒有腐蝕性的，或者說腐蝕性很輕，但是，在冷凝區(qū)域出現(xiàn)液體水時，便形成腐蝕性很強的HCl-H2S-H2O環(huán)境。在最先冷凝的區(qū)域，尤其是氣液兩相轉變的“露點”部位，劇烈的腐蝕是由于低pH值的鹽酸引起的。因為最先冷凝水是少量的且飽和了大量氯化氫，其pH值可達到1，其反應式如下[2]：

不論原油含硫高低，只要含鹽，均會引起這些部位的嚴重腐蝕。這些反應交替進行，加速了金屬設備的腐蝕。一方面表現(xiàn)為均勻腐蝕，另一方面表現(xiàn)為點蝕。

2.2 塔頂溫度較低使水汽在塔頂冷凝造成塔板腐蝕

由于此前汽油干點的控制指標不大于170℃，且沒有下限，要是塔頂溫度處于90℃以下，使得塔內(nèi)的水蒸氣在塔頂冷凝，此時HCl氣體溶于水滴中形成鹽酸，由于初冷區(qū)水量有限，使鹽酸濃度增高，腐蝕性強烈，對塔板造成強烈腐蝕[7]。

3 采取的措施

對于塔頂?shù)蜏馗g，定期分析常壓塔頂D-103的水質：含F(xiàn)e2+、Cl-和pH值來判斷腐蝕狀況。指標：Fe2+≯3 mg/L，pH=7～9[2]。

3.1 塔頂注水

為節(jié)能降耗，常壓塔頂注入凈化水，注水量保持在7.0 t/h。塔頂注水可將冷凝水的酸性降低，使露點前移，降低腐蝕速度。減輕冷換設備的腐蝕[3]。

3.2 提高電脫鹽技術

監(jiān)控原油的酸值，調整電脫鹽注水量。電脫鹽是原油加工的第一個環(huán)節(jié)，它運行的好壞關系到后續(xù)裝置的防腐效果。做好電脫鹽操作，是控制常壓裝置腐蝕的根本手段。自2013年8月12日開始投用一級超聲波破乳系統(tǒng)，進行電脫鹽，保證脫后含鹽在3 mg/L。隨之，控制pH在7～9時，F(xiàn)e2+濃度明顯下降，能夠達到3 mg/L，所以要通過嚴格的控制脫后含鹽、中和劑注入量及濃度來控制pH值，降低腐蝕[4]。

3.3 塔頂注中和緩蝕劑

根據(jù)腐蝕速率和鐵離子濃度隨時調整注劑量，維持在20 mg/L～30 mg/L。緩蝕劑能吸附在金屬表面上，形成單分子層的抗水性保護膜，使腐蝕介質不能與金屬表面接觸，從而保護金屬表面不受腐蝕[5，6]。

3.4 調整工藝參數(shù)控制塔頂溫度在100℃～129℃

通過以上措施的應用，2014年9～10月監(jiān)測常壓塔頂D-103的水質（見表3）。通過對D-103水質分析，pH值、氯化氫含量、鐵離子含量的監(jiān)測，鐵離子明顯降低，pH也控制在了7～9，腐蝕速率也相應的降低[2]。

表3 常壓塔頂D-103的水質監(jiān)測

4 結論

通過對常壓塔頂D-103水質分析，pH值、氯化氫含量、鐵離子含量的監(jiān)測，裝置測厚（對主要腐蝕設備及管線），找出腐蝕的主要原因，并且隨即采取加強電脫鹽、塔頂注水、注中和緩釋劑、控制工藝參數(shù)等措施，在9～10月測得的數(shù)據(jù)可分析腐蝕有所降低，保證了裝置安、穩(wěn)、平、滿、優(yōu)運行。

［1］殷德清，李茂盛，張兆寬，等.常減壓蒸餾裝置的腐蝕與防護［J］.齊魯石油化工，2008，36（2）：144-146.

［2］王兵，胡佳，高會杰.常減壓蒸餾裝置操作指南［M］.北京∶中國石化出版社，2006.

［3］張煒強，秦立高，李飛.腐蝕監(jiān)測/檢測技術［J］.腐蝕科學與防護技術，2009，21（5）：477-479.

［4］李飛，周永峰，胡科峰，等.腐蝕防護監(jiān)測檢測技術研究的進展［J］.全面腐蝕控制，2009，21（5）：477-479.

［5］陳明，等.硫化氫腐蝕機理和防護的研究現(xiàn)狀及進展［J］.石油工程建設，2010，36（5）∶1-3.

［6］曾彥華.腐蝕監(jiān)測技術在煉油裝置上的應用［J］.全面腐蝕控制，2004，18（5）∶34-36.

［7］常減壓蒸餾裝置操作工［M］.北京∶中國石化出版社，2008.

Anticorrosion technology applicated summary of atmospheric tower

PANG Yajing
（Xi'an Shiyou University，Xi'an Shanxi 710065，China）

In petroleum processing,atmospheric and vacuum distillation unit is the first procedure,and also the"leading"device in refinery.Atmospheric tower is one of the important equipment in atmospheric distillation unit.Corrosion and protection of atmospheric tower directly affect the production of the plant.Therefore,in order to reduce the corrosion of atmospheric tower,the workshop adopted the regular sampling analysis of the top acid water quality data,the top note agent after the corrosion rate,periodic thickness,through the electric desalting,injection,infusion of neutralizing tower sustained release agent,control of process parameters to achieve the desired goal,realize the long-term and stable operation of the device.

atmospheric distillated device；corrosion；process operation parameters；neutralizers

TE986

A

1673-5285（2016）01-0098-03

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.01.026

2015－11-11

龐婭靜，女（1986-），工程師，畢業(yè)于西安石油大學化學工程與工藝專業(yè)，現(xiàn)在中國石油寧夏石化公司工作，西安石油大學化學工程專業(yè)工程碩士。