裂解裝置腐蝕分析與腐蝕監測方式的設置

康強利，趙 敏，孔朝輝，馬紅杰，崔軻龍

(中國石油天然氣股份有限公司獨山子石化分公司，新疆 獨山子 833699)

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裂解裝置腐蝕分析與腐蝕監測方式的設置

康強利，趙 敏，孔朝輝，馬紅杰，崔軻龍

(中國石油天然氣股份有限公司獨山子石化分公司，新疆 獨山子 833699)

通過對乙烯裂解生產裝置工藝介質的腐蝕性分析，依據腐蝕介質在裝置內存在的含量大小及基于風險評估的設備檢驗技術(RBI)和危險與可操作性分析(HAZOP)的分析結果，根據實際發生腐蝕問題部位及國內同類裝置腐蝕發生問題的部位，來確定裂解裝置的易腐蝕單元或系統。用幾種通用的腐蝕監測手段對已劃分腐蝕系統或腐蝕單元進行監測,設立腐蝕監測體系。通過腐蝕監測數據來評判裝置的腐蝕程度及腐蝕的發展趨勢，實現對裂解裝置腐蝕發展趨勢及腐蝕嚴重程度的有效監控，可及時發現裝置腐蝕問題及腐蝕隱患并采取措施，消減裝置突發性腐蝕問題的發生。

裂解裝置 腐蝕分析 監測點設置 腐蝕監控

裂解裝置是整個乙烯生產系統的龍頭，裝置出現的任何波動會給后續生產裝置帶來極大影響。裝置原料油中帶有的腐蝕性介質及高溫、高壓產生的腐蝕性介質會貫穿裂解裝置主要生產單元，對裝置中主體設備都有腐蝕性。工藝介質易燃、易爆，任何腐蝕泄漏都會使生產產生波動，甚至發生著火、爆炸等惡性事故，因此腐蝕是嚴重的安全隱患。在裂解裝置中腐蝕現象很普遍，由于無法從根本上去除原料油中的腐蝕介質，只能在生產過程中采用工藝防護、材質升級等措施予以減緩腐蝕。該文對已選出的裝置腐蝕單元，在合適的部位采用通用、有效的腐蝕監測手段，設立腐蝕監測體系，并通過腐蝕監測數據來評判裝置的腐蝕程度及腐蝕的發展趨勢，防止突發腐蝕問題的發生。

1 裂解裝置概況

某企業乙烯裂解裝置規模為1 Mt/a乙烯，主要原料有：石腦油、加氫尾油、輕烴和液化石油氣。主要產品聚合級乙烯，聚合級丙烯和氫氣，并有副產品裂解碳四和加氫汽油等。為后續的聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯和橡膠等裝置提供原料。裝置由裂解、急冷、壓縮、冷分離、熱分離、汽油加氫和公用工程等單元組成，裝置生產單元見表1。

2 原料中腐蝕性介質的分析

根據對裝置原料物料組分分析，石腦油原料含有酸、硫直接腐蝕成分，加氫尾油A、加氫尾油B及液化石油氣物料中含有硫，這些直接物質的帶入必定會給裝置帶來明顯的腐蝕隱患；另外由于裂解裝置的生產過程有高溫、裂化、加氫等工藝過程，原料中的有機物與其它介質組合可形成CO2、有機酸等腐蝕性介質，這些腐蝕性介質的混合作用，將對裂解生產裝置的主要單元產生腐蝕。分離單元則不會發生明顯的腐蝕問題。

表1 裂解裝置生產單元

3 主要腐蝕單元的確定

依據腐蝕介質在裝置內存在的含量大小及基于風險評估的設備檢驗技術(RBI)和危險與可操作性分析(HAZOP)分析結果，根據實際發生腐蝕問題部位及國內同類裝置腐蝕發生問題的部位，確定裂解裝置產生腐蝕的單元及腐蝕部位見表2。

表2 裂解裝置產生腐蝕的單元及部位匯總

4 腐蝕監測方式的分析及設置

4．1 裂解單元進料系統

由罐區而來的輕烴經過輕烴預熱器加熱到60 ℃，進入閃蒸罐，罐底液相混合到新鮮石腦油管線，罐頂氣相進入氣相進料線；由罐區而來的石腦油混合加氫碳五后經急冷水預熱，再混合輕烴中液相組分后經過來自油洗塔循環輕質油加熱至80 ℃后，進入液相進料線；由罐區而來的液化石油氣與循環丙烷餾分混合在蒸發器中氣化后，在70 ℃左右的溫度下進入氣體裂解爐；加氫尾油與來自油洗塔的循環輕質油混合加熱至80 ℃后進入加氫尾油爐。進料系統腐蝕監測方案見表3。

表3 進料系統的腐蝕監測方案

4.2 急冷單元

由裂解爐急冷器出來的含有腐蝕性介質的高溫裂解氣，在220 ℃左右進入油洗塔，用來分離油氣并冷卻裂解氣；從油洗塔頂部出來的裂解氣進入水洗塔，洗去裂解氣中腐蝕性介質并使裂解氣冷卻至38 ℃左右去壓縮單元。油洗塔系統沒有較大的腐蝕性，大量的腐蝕性介質留存在水洗塔中，尤其是急冷水及工藝水系統，工藝水系統包含工藝水及稀釋蒸汽兩個系統。

4.2.1 急冷單元急冷水系統

由水洗塔底部抽出的(溫度為83 ℃左右)含有腐蝕性介質的急冷循環水，經過QW用戶取熱，再經兩組急冷水冷卻器返回水洗塔頂部，循環進行。為了控制急冷水系統的腐蝕，一般在急冷水泵入口注入堿液，急冷水系統腐蝕監測方案見表4。

表4 急冷水系統的腐蝕監測

4.2.2 急冷單元工藝水系統

由水洗塔底部抽出的(溫度為83 ℃左右)含有腐蝕性介質的另一部分為工藝水，工藝水經汽油/水分離罐分離后，進入工藝水汽提塔脫除工藝水中烴類及腐蝕性介質，汽提后的工藝水經工藝水預熱器預熱后進入稀釋蒸汽分離罐。工藝水系統腐蝕監測方案見表5。

表5 工藝水系統的腐蝕監測

4.2.3 急冷單元稀釋蒸汽系統

由稀釋蒸汽分離罐出來含有腐蝕性介質的工藝水經過兩組稀釋蒸汽發生器發生蒸汽，蒸汽再經稀釋蒸汽過熱器后分兩路，一路進入裂解爐爐區，另一路為水洗塔提供熱源,稀釋蒸汽系統腐蝕監測方式見表6。

表6 稀釋蒸汽系統的腐蝕監測

4.3 壓縮單元

來自水洗塔含有腐蝕性介質的裂解氣經過五段壓縮后進入分離單元。在壓縮單元，來自加氫工段、分離工段等帶有腐蝕性介質的氣體經分離后返回壓縮單元的一、二、三段吸入罐。而帶有腐蝕性介質的前四段壓縮機吸入罐凝液則返回前一段繼續壓縮、分離。在第四段出口，為了降低含有酸性介質的裂解氣對后續系統的腐蝕及脫除裂解氣中的雜質，在四段與五段之間設置了裂解氣堿洗工藝，裂解氣經過堿洗工藝及第五段壓縮后進入分離單元，這時的裂解氣已經非常純凈，基本不含腐蝕性介質。本身具有腐蝕性的堿洗系統在洗劑裂解氣酸性物質的循環過程中，堿液逐漸被污染，需要不斷排除廢堿液，廢堿液同樣具有較強的腐蝕性。

4.3.1 壓縮機段間冷卻系統

來自水洗塔的裂解氣，混合脫戊烷塔塔頂的氣相、燃料氣進料加熱器、脫辛烷塔氣相四段吸入罐出口部分氣相及廢堿汽提塔中氣相混合后，進入一段吸入罐，經一段壓縮、冷卻后，與汽油穩定塔氣相、汽油二段加氫分離罐氣相、脫辛烷塔氣相及來自三段吸入罐底的凝液進入二段吸入罐，經二段壓縮、冷卻后，與來自汽/油廢堿分離罐、汽油洗滌罐、裂解氣逆流換熱器的氣相組分及四段吸入罐凝液進入三段吸入罐，經四段壓縮、冷卻后進入堿洗單元，隨后經五段吸入、壓縮、冷卻后進入裂解氣分離單元。壓縮機段間腐蝕系統腐蝕監測方式見表7。

表7 壓縮機段間系統的腐蝕監測

4.3.2 堿洗系統及廢堿氧化系統

由第四段壓縮后的裂解氣經堿洗塔入口分離罐后，進入堿洗塔脫除酸性物質及雜質，洗滌后的裂解氣進入壓縮五段。堿洗塔有上中下三段堿洗回流，洗滌后的廢堿液經堿洗塔塔底并與五段吸入罐含有汽油和廢堿液混合后進入汽油/廢堿分離罐，分離出的廢堿與汽油洗滌罐廢堿混合后進入廢堿汽提塔，塔頂氣相進入壓縮一段吸入罐，底部廢堿依次進入廢堿儲罐1、廢堿氧化罐及廢堿儲罐2。失效廢堿由廢堿氧化罐底部出界區，新鮮堿液在堿洗塔上端補充。堿洗及廢堿氧化系統腐蝕監測方式見表8。

表8 堿洗及廢堿氧化系統的腐蝕監測

4.4 汽油加氫單元

汽油加氫單元由汽油穩定、汽油一、二段加氫、脫辛烷、脫戊烷及汽油汽提6部分組成，主要目的是對裂解系統的汽油組分進行加氫、分離及提純。水洗塔塔底汽油/水分離器及壓縮機二段吸入罐底汽油/水分離器中含有腐蝕性介質的汽油經過汽油穩定塔后的汽油進入一段加氫，被加氫后的汽油去脫辛烷塔脫除辛烷，C8以上組分去二段加氫后進入脫戊烷塔區分C5及C6以上重組分。一段加氫及二段加氫的部分汽油需要通過汽油汽提塔進行汽提。從腐蝕系統分析，確定為3個腐蝕系統，分別是汽油穩定及一段加氫腐蝕系統、脫辛烷及二段加氫腐蝕系統及脫戊烷及汽油汽提腐蝕系統。

4.4.1 汽油穩定及一段加氫單元

來自水洗塔塔底汽油/水分離器及壓縮機二段吸入罐底汽油/水分離器中含有腐蝕性介質的汽油進入汽油穩定塔，含有硫化物及酸性物質的塔頂氣相返回壓縮機單元，液相經一段加氫進料緩沖罐后進入一段加氫反應器，反應餾出物經一段加氫熱分離罐后大部分去入脫辛烷塔，部分返回一段加氫反應器。汽油穩定及一段加氫系統腐蝕監測方式見表9。

表9 汽油穩定及一段加氫系統的腐蝕監測

4.4.2 脫辛烷塔及加氫二段

來自一段加氫熱分離罐作為選擇性加氫的汽油部進入脫辛烷塔進一步處理，其余進入汽油汽提塔。脫辛烷塔塔頂含有腐蝕性介質的溜出物經冷凝后脫辛烷塔頂回流罐，罐中含腐蝕性介質的輕組分返回裂解壓縮單元，罐底液相(汽油)部分返回脫辛烷塔頂，其余去加氫二段，罐中凝結水去裝置排污罐。塔底流出物經換熱后C9及重組分部分去壓縮單元其余出界區。加氫二段塔底流出物經二段分離罐后，部分返回二段加氫，其余去脫戊烷塔。脫辛烷塔及加氫二段單元腐蝕監測方式見表10。

表10 脫辛烷塔單元的腐蝕監測

4.4.3 脫戊烷塔及汽油汽提塔單元

來自加氫二段分離罐部分汽油與開工石腦油及汽油汽提塔塔頂組分混合后進入脫脫戊烷塔。塔頂溜出物經冷凝后進入塔頂回流罐，回流罐氣相進入壓縮單元。罐底液相除部分回流外其余作為碳五產品去界區，罐中分離水去排污系統。塔底的C6、C8出界區。來自加氫一段熱分離罐的部分汽油與石腦油及二段分離罐部分汽油混合后進入汽油汽提塔，塔頂氣相部分作為脫戊烷塔進料其余去壓縮三段。塔底的C6、C8出界區。脫戊烷塔及汽油汽提塔單元腐蝕監測方式見表11。

表11 脫戊烷塔及汽油汽提塔系統的腐蝕監測

5 結束語

裂解裝置是乙烯生產系統的龍頭，工藝復雜，腐蝕是導致裂解裝置生產波動和產生安全隱患的決定因素，根據多年的腐蝕監測經驗，通過總結、歸納，在裝置易腐蝕單元及腐蝕部位上列出了相應的腐蝕監測、檢查手段，及時有效地控制了裝置突發腐蝕事件的發生，為裝置安全生產提供保障。

[1] 白天相.裂解氣壓縮機段間換熱器的防腐蝕技術探討[J].煉油與化工,2008，19(3):34-35.

[2] 陸向東.換熱器管束結垢和腐蝕原因及分析[J].化工設備與管道,2009，46(6):67-69.

[3] 蘇敏，馮忠亮，郭建新.裂解裝置H-1238換熱器腐蝕原因分析[J].化學工程師,2009(7)：62-64.

[4] 章炳華.乙烯EA1123稀釋蒸汽發生器腐蝕原因分析[J].腐蝕與防護, 2007，28(9)：479-485.

[5] 楊敏，徐國良，紀琳，等.乙烯裂解加氫脫C5系統腐蝕原因分析及防護[J].全面腐蝕控制, 2006，20(5):28-31.

(編輯 寇岱清)

Analysis of Corrosion in Ethylene Cracking Unit and Design of Corrosion Monitoring

KangQiangli,ZhaoMin,KongZhaohui,MaHongjie,CuiKelong

(PetroChinaDushanziPetrochemicalCompany,Dushanzi833699,China)

Through the corrosivity analysis of process fluid in ethylene cracking unit and based upon the results of analysis of the amount of corrosive media in the unit, the HAZOP study, and corrosions in the similar units both in China and abroad, the units or systems which are subject to corrosion are determined. The corrosions in the corrosion system or corrosion units are monitored by several general corrosion detection and monitoring measures, and corrosion monitoring system has been established. The corrosion monitoring data have been applied to evaluate the corrosion and corrosion trend development of the system so as to realize the effective corrosion monitoring. The corrosion problems and corrosion hazard can be timely discovered and corrective measures can be timely taken to reduce equipment corrosion.

cracking unit, corrosion analysis, monitoring point design, corrosion monitoring

2015-10-21；修改稿收到日期：2015-12-03。

康強利，高級工程師，碩士，2008年畢業于西安石油大學機械工程領域，現在該公司主要從事煉油與化工裝置防腐蝕技術研究、腐蝕監測及腐蝕控制技術工作。E-mail:yjy_kql@petrochina.com.cn