常減壓蒸餾裝置高溫硫腐蝕與解決方案

王艷萍，竇仁菊

（1．中國石油遼陽石化分公司煉油廠，遼寧遼陽111003；2．四川省冶金設(shè)計研究院，四川成都610015）

常減壓蒸餾裝置高溫硫腐蝕與解決方案

王艷萍1，竇仁菊2

（1．中國石油遼陽石化分公司煉油廠，遼寧遼陽111003；2．四川省冶金設(shè)計研究院，四川成都610015）

為了研究高硫原油對常減壓蒸餾裝置的影響，特別是高溫腐蝕的問題，基于某加工俄羅斯原油的常減壓蒸餾裝置幾年來的腐蝕情況和腐蝕現(xiàn)象，對腐蝕原因和解決方案進行了討論。通過對原油評價報告相關(guān)餾分中硫含量的分析、石油餾分活性硫腐蝕機理的分析、設(shè)備和操作參數(shù)的比較，確定了腐蝕原因。最后確定采用高溫防腐蝕的思路，并推薦了一種解決方案。

常減壓 硫腐蝕 高溫 活性硫 解決方案

俄羅斯原油是國內(nèi)煉油廠目前加工的主要油種之一，俄羅斯原油屬于輕質(zhì)石蠟基原油。由于近年來俄羅斯原油的硫含量逐步增高，給煉油裝置的防腐蝕帶來較大的壓力。某煉油廠5．5 Mt／a常減壓裝置自2010年100%加工俄羅斯原油以來，高溫部位（＞250℃）持續(xù)出現(xiàn)腐蝕。現(xiàn)對幾年來腐蝕情況、腐蝕現(xiàn)象、腐蝕原因和解決方案進行分析和討論。

1 腐蝕歷史和腐蝕現(xiàn)象

腐蝕的情況和現(xiàn)象見表1。減底泵軸變細見圖1，閥桿變細見圖2。

表1 腐蝕事例和現(xiàn)象

圖1 減底泵軸

圖2 閥桿

根據(jù)腐蝕歷史記錄和腐蝕部位的特點，腐蝕的流程區(qū)域集中在減壓的下部及側(cè)線；腐蝕的溫度范圍集中在＞350℃；具體位置集中在高流速和因設(shè)備結(jié)構(gòu)造成的湍流區(qū)域。

2 腐蝕原因

2．1 原油評價

該煉油廠中心化驗室在2014年、2015年及2016年對加工的俄羅斯原油進行了7次采樣分析，其中石腦油（初餾－170℃）、柴油（170～350℃）、蠟油（350～530℃）和重油（＞530℃）中的硫含量數(shù)據(jù)見圖3。

圖3 餾分油中硫的質(zhì)量分數(shù)

從圖3可以看出：（1）各餾分中的硫質(zhì)量分數(shù)基本穩(wěn)定；（2）餾分越重，餾分中的硫含量越高。可見，如果不考慮硫的性質(zhì)，重油的高溫硫腐蝕壓力最大。

2．2 活性硫

高溫硫腐蝕速度的大小，取決于原油中活性硫的多少，同時也與總硫量有關(guān)系［1-2］。

活性硫的特點是可以和金屬直接反應(yīng)成金屬硫化物。在200℃以上，硫化氫可和鐵發(fā)生直接反應(yīng)生成 FeS。360～390℃生成率最大，至450℃左右減緩而變得不明顯。在350～400℃，單質(zhì)硫很容易與鐵直接化合生成FeS。在這個溫度下，H2S可以發(fā)生分解：

H2S＝＝＝ H2＋S

分解出的活性硫和鐵的作用極強烈。減壓塔下部以單質(zhì)硫腐蝕為主。

Fe＋S＝ ＝ ＝FeS

因此，基于高溫硫腐蝕的特點和常減壓的工藝流程，減壓塔高溫部位存在高溫腐蝕的風險。如果活性硫含量比例相同，350～400℃的部位高溫硫腐蝕的風險最大。

2．3 設(shè)備與操作參數(shù)

由于高溫腐蝕的速率與腐蝕介質(zhì)含量、流速和溫度等有關(guān)，詳見表2。重要部位材質(zhì)均為Cr5Mo。

表2 重要部位的的操作參數(shù)和設(shè)備規(guī)格

2．4 腐蝕原因

基于原油評價數(shù)據(jù)，減底線硫含量最高；基于活性硫分布，減底油屬于活性硫集中的部位；基于操作參數(shù)，減底線高溫硫腐蝕的風險最大。這與實際生產(chǎn)中腐蝕情況和腐蝕現(xiàn)象完全相符，可以認定減底線的腐蝕屬于高溫硫腐蝕。

3 解決方案

由于加工原油的性質(zhì)處于變化之中，因此解決方案包括腐蝕監(jiān)測和腐蝕控制兩部分。

3．1 腐蝕監(jiān)測

任何部位的腐蝕監(jiān)測不能只依賴單一的監(jiān)測手段。作為高溫防腐常用的監(jiān)測手段有：（1）電子探針；（2）腐蝕掛片；（3）油品分析（油品硫含量和金屬含量的分析）；（4）厚度監(jiān)測與X射線檢測技術(shù)；（5）常規(guī)的外觀檢查；（6）即時測試方法。

根據(jù)此煉油廠的現(xiàn)場情況，建議采用探針檢測油品中鐵含量并結(jié)合定點測厚。

3．2 腐蝕控制

這里推薦一種加注高溫緩蝕劑的解決方案，即加注含磷的有機化合物。緩蝕劑的活性主分與金屬Fe發(fā)生化學反應(yīng)，在設(shè)備生成一種鈍化膜。這種鈍化膜不與活性硫反應(yīng)，因而將金屬與活性硫隔離。

此方案在實施過程中，對基礎(chǔ)條件、操作參數(shù)、效果跟蹤和方案優(yōu)化都有較高的要求。建議選擇專業(yè)且經(jīng)驗豐富的公司實施。

4 結(jié)束語

俄羅斯原油作為目前國內(nèi)加工的主要油種之一，其腐蝕問題越來越突出。腐蝕的原因、裝置防腐能力的評估、腐蝕趨勢的監(jiān)測和合適的解決方案都是需要關(guān)注的問題。

［1］ 田松柏．原油及其餾分油中活性硫的測定方法［J］．石油化工腐蝕與防護，1999，16（1）：25-28．

［2］ 黃元偉．高溫硫腐蝕與防護［J］．腐蝕與防護，1997，18（6）：243-246．

Analysis and Countermeasures of High-Temperature Sulfur Corrosion in Atmospheric and Vacuum Distillation Unit

Wang Yanping1，Dou Renju2
（1．Refining Plant，CNPC Liaoyang Petrochemical Company，Liaoyang 111003，China；2．Sichuan Metallurgical Design＆Research Institute，Chendu 610015，China）

Based on corrosion history and phenomena of the atmospheric and vacuum distillation unit processing Russian crude oil，corrosion causes and countermeasures were discussed，in order to study the influence of high sulfur content in crude oil on the unit，especially under high temperature．Corrosion causes were determined based on the analysis of sulfur content in the petroleum fractions and active sulfur corrosion mechanism，as well as the comparison of equipment and operation parameters．Finally，the program of high-temperature corrosion protection was clarified and a solution was recommended．

atmospheric and vacuum distillation unit，sulfur corrosion，high temperature，active sulfur，solutions

2017-07-17；修改稿收到日期：2017-07-25。

王艷萍（1973—），高級工程師，長期從事煉油技術(shù)管理工作。E-mail：wanyanping3＠petrochina．com．cn

（編輯 王菁輝）