10Mt/a 年常減壓裝置設備選材分析

孟亮(中海石油寧波大榭石化有限公司，浙江 寧波 315800)

1 裝置概況

恒力石化1000 萬噸/年常減壓裝置于2018 年12 月建成投產，裝置加工沙重、沙中和馬林混合原油，混合比例為2.8:1.2:1，混合原油硫含量2.88%wt，酸值0.23mgKOH/g，裝置按加工高硫高酸原油設防和選材。沙重原油硫含量3.1W%、氮含量1300ppm；沙中原油硫含量2.48W%、氮含量1000ppm。常減壓裝置由換熱、電脫鹽、初餾、常壓蒸餾和減壓蒸餾等五部分組成。

2 常減壓裝置主要腐蝕回路及部位

2.1 腐蝕回路1-初餾塔頂系統

回路起止：初餾塔頂至初餾塔塔頂油氣換熱器。介質參數：初頂油氣，溫度在134℃左右，主要腐蝕成分為HCl+H2S+H2O，銨鹽(NH4Cl、NH4HS、鹽酸銨鹽)。腐蝕機理：HCl+H2S+H2O 酸露點腐蝕和銨鹽垢下腐蝕。塔頂酸露點腐蝕主要是HCl 露點腐蝕，化學反應為2HCl+Fe=FeCl2+H2。銨鹽垢下腐蝕主要是銨鹽結垢濃縮，使得介質在金屬表面的流動和電介質的擴散受到限制，造成阻塞的空腔內介質化學成分與整體介質有很大差別，空腔內的PH 值發生較大變化，形成阻塞電池腐蝕。損傷形態：對于鈦材主要表現為換熱器出口的垢下腐蝕凹坑或穿孔。影響腐蝕的因素：原油脫鹽效果，原油脫后含鹽在保證合格的前提下，越低越好；注水量和水質，注水的氨氮含量不能超標。

2.2 腐蝕回路2-常壓塔頂循系統

回路起止：常頂循系統。介質參數：常頂循油，溫度在95～157℃左右，主要腐蝕成分為HCl+H2S+H2O。腐蝕機理：HCl+H2S+H2O 的均勻腐蝕。損傷形態：碳鋼的均勻腐蝕減薄。影響腐蝕的因素：原油脫鹽效果，原油脫后含鹽在保證合格的前提下，越低越好。

2.3 腐蝕回路3-常壓塔頂油氣系統

回路起止：從常壓塔塔頂至換熱器E201 出口止。介質參數：常頂油氣，溫度在126℃左右，主要腐蝕成分為HCl+H2S+H2O，銨鹽(NH4Cl、NH4HS、鹽酸銨鹽)。腐蝕機理：HCl+H2S+H2O 酸露點腐蝕和銨鹽垢下腐蝕。損傷形態：對于鈦材主要表現為換熱器出口的垢下腐蝕凹坑或穿孔。影響腐蝕的因素：原油脫鹽效果，原油脫后含鹽在保證合格的前提下，越低越好；注水量和水質，注水的氨氮含量不能超標。

2.4 腐蝕回路4-減壓爐出口轉油線

回路起止：減壓轉油線至減壓塔進料分布器。介質參數：常壓渣油，溫度在402℃左右，主要腐蝕成分活性硫和環烷酸。腐蝕機理：高溫硫腐蝕、高溫環烷酸腐蝕和氣液兩相區的沖刷腐蝕。損傷形態：管道彎頭處的沖刷腐蝕減薄、分布器的焊縫沖刷開裂。影響腐蝕的因素：原油的硫含量和酸值。

2.5 腐蝕回路5-減頂抽真空冷凝系統

回路起止：減壓增壓器、一級和二級噴射器的冷凝器。介質參數：減頂油氣。主要腐蝕成分為HCl+H2S+H2O，銨鹽(NH4Cl、NH4HS、鹽酸胺鹽)。腐蝕機理：HCl+H2S+H2O 酸露點腐蝕和銨鹽垢下腐蝕。塔頂酸露點腐蝕主要是HCl 露點腐蝕，化學反應為2HCl+Fe=FeCl2+H2。銨鹽垢下腐蝕主要是銨鹽結垢濃縮，使得介質在金屬表面的流動和電介質的擴散受到限制，造成阻塞的空腔內介質化學成分與整體介質有很大差別，空腔內的PH 值發生較大變化，形成阻塞電池腐蝕。損傷形態：對于鈦材主要表現為換熱器出口的垢下腐蝕凹坑或穿孔。影響腐蝕的因素：原油脫鹽效果；注水量和水質，必須保證每臺換熱器都有足夠的注水，且注水的氨氮含量不能超標。

3 設備選材原則

恒力石化1#常減壓裝置加工640 萬噸/年的沙重和360 萬噸/年的沙中的混合原油(S 含量：2.88%wt，酸值：0.23)，裝置設計按高硫低酸設防；2#常減壓裝置加工560 萬噸/年的沙重、240 萬噸/年的沙中及200 萬噸/年的馬林的混合原油(S 含量：2.48%wt，酸值：0.46)，裝置按高硫高酸設防。設備選材主要參考SH/T 3096《加工高硫原油重點裝置主要設備設計選材導則》和SH/T 3129《加工高酸原油重點裝置主要設備設計選材導則》(以下簡稱“導則”)進行，并參照國內外加工高硫高酸原油選材經驗，對裝置設備有針對性選材。

4 設備選材情況

4.1 常壓塔系統

選材分析：常壓塔頂封頭、筒體以及1-5 層塔盤是HCl+H2S+H2O易腐蝕部位，導則推薦CS+NiCu30(蒙乃爾合金)；其它筒體導則推薦CS+06Cr13(≤350℃)和CS+304L(＞350℃)。最終選材：考慮到此處腐蝕成分主要是HCl+H2S+H2O、銨鹽。由于蒙乃爾合金NiCu30 具有優良的抗腐蝕性能，常壓塔頂封頭、頂部筒體(含1-5 層塔盤)最終選用CS+NiCu30；其他筒體選用CS+304L(≤280℃)和CS+316L(＞280℃)。

4.2 常壓塔頂油氣/原油換熱器

選材分析：考慮到原料中的有機氯在加熱爐和常壓塔加熱過程中分解為HCl，在常壓塔頂5 層塔盤、常壓塔頂油氣換熱器等處形成露點腐蝕。最終選材：考慮到常頂油氣，溫度在126℃左右，主要腐蝕成分為HCl+H2S+H2O、銨鹽。初餾塔、常壓塔頂首臺換熱器最終選用鈦材全焊接板式換熱器，鈦材具有良好的抗露點和抗應力腐蝕能力。

4.3 常壓塔頂水冷器

選材分析：該處是塔頂冷凝系統中HCl+H2S+H2O 腐蝕最嚴重部位，考慮到油氣/原油換熱器導則推薦碳鋼。最終選材：考慮到常壓塔頂油氣/原油換熱器已采用鈦材全焊接板式換熱器，水冷器管束和殼體分別選用10(HSC)和Q245R(PWHT)。

4.4 減壓塔頂抽真空冷凝器

選材分析：減壓塔頂主要是HCl+H2S+H2O 酸露點腐蝕和銨鹽垢下腐蝕，導則推薦022Cr25Ni7Mo4N。最終選材：考慮塔頂露點腐蝕主要是HCl 露點腐蝕，形成酸性的電化學垢下腐蝕和蝕坑，最終導致穿孔。減壓塔頂抽真空冷凝器殼體復層及管束最終選用雙相鋼2205。

4.5 轉油線高速段/低速段

選材分析：此處溫度在310～358℃，主要腐蝕成分為活性硫和環烷酸。導則推薦出口高速轉油線304，低速轉油線CS+316。最終選材：考慮到此處高溫硫、高溫環烷酸和氣液兩相區的沖刷等腐蝕，以及爐管外部的高溫氧化和高溫蠕變腐蝕。常壓爐出口高速轉油線最終選用316L，低速轉油線最終選用Q245R+316L；減壓爐出口高速轉油線最終選用316L，低速轉油線最終選用Q245R+316L。

5 大型常減壓裝置設備選材建議

(1)常減壓裝置常壓塔塔頂、減壓塔塔頂和轉油線等部位選材時應充分考慮塔頂部位的工藝防腐和電脫鹽的脫鹽效果。嚴格控制脫后含鹽、脫后含水；監控常壓塔頂溫度和頂循返塔溫度，保證塔頂溫度在露點溫度14～28℃以上，避免濕塔操作。

(2)煉制高硫高酸高氯原油常減壓裝置長周期運行，裝置防腐采取綜合防護措施，加強一脫三注工藝管理；結合運行經驗和導則合理選用設備、管線材質。針對易腐蝕部位設備、管線應采取在線和離線相結合的監測手段，運用大數據來指導設備防腐工作。