常減壓裝置常壓塔頂一級回流罐含硫污水PH自控系統的應用

張嘯 王龔 陳明非

摘 要：介紹了由NALCO公司開發的煉油廠常減壓裝置常壓塔頂回流罐V02含硫污水PH值TrueSense COMS自動控制技術的應用，通過在線PH值監測系統、注劑自動控制器和變頻控制器實現對注劑泵的控制，從而使PH值被穩定控制在設定范圍內。現場應用表明該系統達到了煉油裝置低溫部位工藝腐蝕的要求以及系統設計的預期目標，該系統的研制成功為煉油裝置工藝防腐蝕提供了先進的科技手段。通過在常減壓蒸餾裝置實施緩蝕劑自動加劑系統，從而提高了常頂系統緩蝕劑注劑的平穩率，可將緩蝕劑的加注量控制在緩蝕效果最佳的控制點。

關鍵詞：常減壓；緩蝕劑；自動控制；工藝防腐蝕

1常頂系統腐蝕機理

常頂系統的主要腐蝕環境為低溫H2S-HCI-H2O腐蝕，主要以HCI腐蝕為主。H2S在參加反應過程中，沒有被消耗，實際起到催化劑的作用，加快腐蝕電池的陽極和陰極的電化學反應，從而大大加快了碳鋼在鹽酸溶液中的腐蝕速率。主要腐蝕部位為常壓塔上部6層塔盤，塔體及部分揮發線，塔頂冷凝系統。一般氣相部位腐蝕較輕微，液相腐蝕較嚴重，尤其以氣液兩相轉變的“露點”部位腐蝕最為嚴重。常頂腐蝕控制最關鍵的就是常頂PH值的控制。PH值在水腐蝕控制中占有舉足輕重的地位，這是因為PH值直接體現了氫離子在水中的含量，而作為酸性質子的氫離子是驅動腐蝕的主要力量。而且，PH值也是間接指示結垢傾向的指標。單一Cl離子并不能代表系統內的所有酸，而PH卻可以體現為系統內所有酸堿平衡后的結果，也可以反映出腐蝕或結垢的傾向。并不是PH值越高，腐蝕速率就越低。PH值從2提高到5.5的過程中腐蝕速率持續下降，而當PH高過4.5后其腐蝕速率斜率遞減。PH值高過5.5，不同的腐蝕原理又開始驅動腐蝕速率的提高，當在6.5-10之間時，腐蝕率在7.5左右又會急速提升。因此初餾點PH值控制范圍最好在5-6之間。常頂分離器的PH值通常比初餾點高0.5-1.5個，因此應該通過合適的中和劑控制在5.5-6.5之間。而超過6.5會使垢下腐蝕趨勢加劇。當PH值持續升高，氣相中的弱酸及H2S就會大量進入液相，從而產生更嚴重的腐蝕。另外酸堿也會通過如酸性水汽提、電脫鹽洗水以及裝置補水涌入常減壓蒸餾系統，從而影響或表現為PH的變化。通過在線測量和控制，能快速檢測到偶發的pH值變化，從而盡量減少此類問題的影響。

2加注前常頂的PH值控制情況

有學者研究指出，穩定的PH值控制對于塔頂系統的腐蝕控制相當重要。當PH值小于6時，HCI的腐蝕會很嚴重；而當PH值大于8時，H2S的腐蝕作用最強。因此塔頂回流罐的PH值應控制在7-7.5較合適。目前西太石化常減壓裝置常頂系統加注某牌號的中和型緩蝕劑，通過試驗分析得出，常頂系統PH值控制在5.5-6.5之間緩蝕劑效果比較好。

在未采取緩蝕劑自動加注系統措施之前，控制常頂系統緩蝕劑加注量時主要通過人工定時測定常壓塔頂回流罐V02含硫污水PH值，然后調節計量泵控制緩蝕劑的加注量，該方法不僅勞動強度大，而且難以及時、有效的調節緩蝕劑加注量。

未采取緩蝕劑自動加注系統前常頂系統的PH值控制不穩定，波動較大，這樣勢必會造成緩蝕劑加注量不穩定而影響緩蝕效果，同時也會造成緩蝕劑加注過量而引起浪費。

3中和劑自動加注系統原理

將常頂緩蝕劑加注所使用的計量泵改造為變頻控制，由服務器提供控制信號，同時在常壓塔頂V02的冷凝水管線上安裝在線PH計進行在線測量，PH值數據采集頻次為1次/min，采集數據同步傳送至服務器，緩蝕劑自動加注控制軟件隊PH值進行分析后，將信號傳送至變頻器，通過調節變頻器頻率來調節常頂緩蝕劑加注泵的流量。直至緩蝕劑加注量接近系統設定的PH值，從而實現對常頂系統緩蝕劑加注的自動控制。系統控制軟件采用通用電氣實業（上海）有限公司自動加藥控制COMS系統，根據對該牌號的緩蝕劑室內緩蝕效果評定結論，將軟件中常頂系統PH值設定值為7，考慮流程因素，為了準確的控制塔頂系統的實時PH值，軟件的自控響應時間對于在線PH值，軟件的自控響應時間相對于在線PH值測量值滯后30min進行變頻調節。

4加注后常頂的PH控制情況

中和劑自動加注系統服務器與大連西太石化公司局域網相連接，技術人員可以隨時從服務器或局域網上的任何一臺計算機上觀察常頂系統的PH值變化及緩蝕劑加注情況。

目前為止，系統壓降正常、溫度正常、PH值指示正常、加藥泵、增壓泵運行正常。

4.1經過一段時間的調試，目前此系統運行狀況如下

（1）增壓泵P62A/B最大量運行，進入PH分析儀的含硫污水量為1—3L/min，PH自控系統的PH設定值目前為6.3，可根據腐蝕速率變化情況跟蹤調整PH設定值。

（2）加劑泵P63A/B根據V02含硫污水PH值變化自動變頻調節注劑量，變頻范圍根據廠家建議控制在900—1500轉/min。

（3）V02含硫污水PH值自動調節的情況下目前控制在5.5—6.8之間。

4.2使用效果

V02含硫污水PH值自動調節的情況下目前控制在5.5—6.8之間。

在四月份投用之前和之后相比，V02PH趨勢明顯穩定，而且腐蝕速率明顯下降，說明PH值的平穩控制對常頂餾出線的腐蝕速率影響很大。

5結論

此系統注劑泵雖然具備一定范圍的變頻調節功能，但不足以完全應對低硫油、高硫油以及瀝青工況的相互切換，車間經過一段時間的摸索，目前采用的辦法是：配置一定濃度的中和劑，在各種工況下調節注劑泵的沖程旋鈕（瀝青工況下60%，高硫油30%，低硫油20%），余下的控制由注劑泵變頻調節完成。PH值控制仍有一定范圍的波動，PH值分析儀內PID參數設置仍需進一步調教以保證PH值的平穩。

參考文獻

[1]孫家孔主編，石油化工裝置設備腐蝕與防護手冊[M].北京：中國石化出版社，1996.80-84

[2]邵佳雄，常壓塔頂腐蝕控制[J].石油化工腐蝕與防護，2004，21（3）：16-18

作者簡介

張嘯，1981年8月出生，2005年畢業于大連理工大學化學工程與工藝（英語強化）專業，學士學位，中級職稱，2017年9月前為大連西太平洋石油化工有限公司運行二部工藝工程師，主管常減壓生產工藝。2017年9月開始擔任運行二部安全總監。

（作者單位：大連西太平洋石油化工有限公司）