常減壓蒸餾裝置工藝防腐應(yīng)用及進(jìn)展研究

李科(中國石油廣西石化分公司，廣西 欽州 535008)

1 石化常減壓蒸餾裝置

1.1 裝置簡介

常減壓蒸餾內(nèi)容物在經(jīng)過預(yù)處理后，原油可以流經(jīng)一系列的熱交換器，并與蒸餾產(chǎn)物和溫度較高的返回油進(jìn)行熱交換，隨之產(chǎn)物進(jìn)入一級蒸餾塔，在塔底原油繼續(xù)換熱反應(yīng)，進(jìn)入加熱爐加熱到一定溫度之后，會再次進(jìn)入下一層的蒸餾塔，這時(shí)候分離物質(zhì)的方式是降低外部壓力以降低分離物質(zhì)的沸點(diǎn)[2]，故而油料可以從常壓重油中蒸餾出來，在這個(gè)裝置中，石油腦在塔頂產(chǎn)生，而柴油煤油等從側(cè)線產(chǎn)生，塔底的產(chǎn)物一般是常壓重油。如果重油繼續(xù)在常壓下蒸餾，重油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和一些熱不穩(wěn)定成分將被裂解。因此，不再繼續(xù)蒸餾，若要進(jìn)一步處理常壓重油必須在真空下蒸餾。

1.2 常減壓蒸餾原理

在煉油廠的生產(chǎn)過程中，石油原油主要是根據(jù)沸點(diǎn)不同，能夠分離出不同的餾分，在不同餾分中分離出來的物質(zhì)也是混合物，并不能實(shí)現(xiàn)完全提純，因此，原油本質(zhì)上是一種非常復(fù)雜的混合物，而通過不同流程的餾分區(qū)分，能夠提取出多種燃料和潤滑油，在原油分化過程中，可以分為烴類和非烴類。常減壓蒸餾裝置根據(jù)組分的沸點(diǎn)不同，或者根據(jù)組分的蒸汽壓不同，可以將液體混合物分離成不同的物質(zhì)，如清餾分重餾分或者近似純產(chǎn)品。建立在不同油品的需求之上，能通過不同的工藝去除非理想的組份，通過常減壓蒸餾裝置能夠完成此效果，同一種原油中硫分的干點(diǎn)，增加烴的含量會降低非烴類的含量增加，因此，通過加熱塔頂?shù)慕萎a(chǎn)生汽化現(xiàn)象，不平衡的氣液兩項(xiàng)經(jīng)過蒸汽的冷凝和蒸發(fā)會逐漸達(dá)到之間的平衡。

1.3 常減壓蒸餾裝置的沿革和進(jìn)展

常減壓蒸餾裝置的核心設(shè)備是分餾塔，分餾塔的質(zhì)量直接影響到裝置的建設(shè)運(yùn)行性能，而為了獲得更高的傳輸效率，采用微型閥提升流速，提升傳播效率已經(jīng)成為一個(gè)行業(yè)中的共同認(rèn)識，原油經(jīng)過脫鹽脫水處理之后，提高到230 ℃，會進(jìn)入一級蒸餾塔，進(jìn)行完精餾之后，油氣和未分開的原油一起進(jìn)入常壓塔，在常壓的條件下會得到煤油、柴油和底部重油。如果只有頂部和底部產(chǎn)物的蒸餾段而沒有提餾段，要想保證整體的效果，就需要保證加熱的程度，過期化的程度一般在2%～4%左右，提升傳熱效率和降低壓強(qiáng)就需要開發(fā)一些新的熱交換器和冷卻系統(tǒng)。常減壓蒸餾裝置中配有煙氣余熱回收系統(tǒng)，由空氣預(yù)熱器，對進(jìn)入顱內(nèi)的空氣進(jìn)行加熱，并且冷卻煙氣熱管是一個(gè)封閉的熱管，外部有翅片，煙氣和空氣分別通過外部的蒸發(fā)段和冷凝段，在內(nèi)部蒸發(fā)和冷凝過程中進(jìn)行熱交換[1]。

2 常減壓蒸餾裝置的腐蝕情況及問題分析

2.1 常減壓蒸餾裝置的腐蝕情況分析

早在20世紀(jì)20年代，人們就發(fā)現(xiàn)在原油蒸餾過程中，環(huán)烷酸引起設(shè)備腐蝕，主要原因是影響環(huán)烷酸腐蝕的因素很多，高溫硫腐蝕往往與環(huán)烷酸腐蝕共同作用，使問題復(fù)雜化。研究表明，加工酸性重油的常減壓蒸餾裝置中，原油中的鹽組成和硫化物與影響常壓塔腐蝕的主要因素有關(guān)。加工酸性重油的常減壓蒸餾裝置，在加工酸性重油過程中仍存在環(huán)烷酸腐蝕，腐蝕介質(zhì)主要是常壓塔頂?shù)蜏夭糠值腍Cl和H2S。

2.2 常減壓蒸餾裝置的腐蝕問題

2.2.1 低溫部位腐蝕問題

(1)注入口附近腐蝕。常減壓裝置啟動一年左右，常壓塔頂部“三注”注入口下游區(qū)域往往會出現(xiàn)腐蝕區(qū)域位置減薄和穿孔等問題。在“三注入”注入口腐蝕減薄的問題較為常見。一方面，電脫鹽操作整體上較為不穩(wěn)定，而在脫鹽之后，整體的含鹽量高且存在較大的波動，這樣會導(dǎo)致Cl-大量產(chǎn)生，導(dǎo)致塔頂氯化物腐蝕介質(zhì)濃度高；另一方面，如果在注入口管道中存在不合理的設(shè)計(jì)問題，也會造成油氣揮發(fā)線附近造成下部HCl-H2S-H2O腐蝕，對注入點(diǎn)周圍碳鋼產(chǎn)生較大的影響。

(2)304SS 膨脹節(jié)開裂。常壓塔頂框架平臺水平放置的伸縮縫材料為304，下方有數(shù)十處縱向裂紋和麻點(diǎn)，標(biāo)高為伸縮縫槽內(nèi)壁Φ0.5 mm以下。腐蝕的主要原因是304材料在110～140 ℃對硫化氫應(yīng)力腐蝕不敏感，產(chǎn)生腐蝕依然是由腐蝕介質(zhì)Cl-和H2S引起。

(3)空冷器腐蝕?？绽淦鞴苁鴥?nèi)壁產(chǎn)生大量鐵銹沉積物，管箱兩端聚集大量腐蝕產(chǎn)物?？绽淦鞴苁g產(chǎn)物的化學(xué)成分主要是FeS。這是由材料選擇不當(dāng)引起的低溫HCl-H2S-H2O腐蝕的典型部分。

2.2.2 高溫部位腐蝕問題

(1)大氣進(jìn)料段腐蝕。常壓塔的進(jìn)料段由20 # 鋼制成，最嚴(yán)重的部分是油氣直接沖擊塔壁的地方。塔壁的最大腐蝕速率為2.5 mm/a。(2)減三線泵出口腐蝕。由于管道運(yùn)行溫度為350～370 ℃，高溫環(huán)烷酸腐蝕速度最快，管道腐蝕變薄，加工原油的硫和酸含量長期超過裝置的保護(hù)值，裝置管道腐蝕非常嚴(yán)重[3]。(3)出口彎頭腐蝕。原油酸值長期超過設(shè)計(jì)值，導(dǎo)致高溫環(huán)烷酸腐蝕和泄漏。(4)常壓爐出口管道腐蝕。加熱爐北側(cè)底部出料管道的腐蝕減薄和斷裂會導(dǎo)致物料泄漏。

3 常減壓蒸餾裝置的防腐措施分析

3.1 使用中和緩蝕劑延緩腐蝕

針對常減壓蒸餾裝置的防腐問題，正確選擇緩蝕劑是必須要遵守的原則。常減壓蒸餾裝置自投入使用起，做好各類原油的加工，因?yàn)楦黝愒偷募庸に枰姆磻?yīng)不同，所以說在實(shí)際的操作過程中也更容易出現(xiàn)裝備腐蝕的問題，為了解決該問題，在裝置的減壓塔塔頂中增加注水的工序，減緩腐蝕的發(fā)生，在水中加入適量的中和緩蝕劑，緩蝕劑通過塔頂注入，注入位置從傳統(tǒng)水冷器口轉(zhuǎn)化為揮發(fā)線，針對揮發(fā)線位置的材料，需轉(zhuǎn)化為較厚的材質(zhì)。因?yàn)樵谥泻途徫g劑工藝中添加了注水工序，所有具有控制pH值上漲的效果。在合理控制緩蝕劑量與水量的情況下，可以結(jié)合最小注水量并采用計(jì)算的方式得到實(shí)際需求量。一般情況下，可以利用脫鹽罐控制氯離子含量，也可以對沖洗水中的氯離子濃度進(jìn)行調(diào)整，在氯離子百分比濃度低于160的時(shí)候，可以有效緩解對常減壓蒸餾裝置的腐蝕壓力。另外，在選擇緩蝕劑的時(shí)候，以選擇具有清潔效果的緩蝕劑為主，如氨基酸類的緩蝕劑，就具有易降解、無毒無害等特點(diǎn)。在單一緩蝕劑無法起到抗腐蝕效果的時(shí)候，可結(jié)合常減壓蒸餾裝置的實(shí)際情況聯(lián)合使用多種緩蝕劑，期間需合理對緩蝕劑的使用量進(jìn)行分配。

3.2 強(qiáng)化原油電脫鹽技術(shù)的應(yīng)用

在常減壓蒸餾裝置工藝的防腐中，除了使用緩蝕劑外，還需要加強(qiáng)原油電脫鹽技術(shù)在防腐工作中的應(yīng)用。常減壓蒸餾裝置在加工原油的過程中，如原油中含有過量水分，同時(shí)在脫鹽罐容積不夠的情況下，會使原油無法得到沉淀，在原油中水含量無法得到降低的情況下可能會導(dǎo)致沖塔事故的發(fā)生，因此有必要加強(qiáng)電脫鹽技術(shù)的應(yīng)用。首先可以利用增加電脫鹽罐的方式促進(jìn)電脫鹽水平提升，其次在電脫鹽技術(shù)的基礎(chǔ)上利用交流變壓器實(shí)現(xiàn)電脫鹽，進(jìn)一步調(diào)整原油沉淀周期，以延長沉淀周期的方式有效提高脫水率。針對混合閥與混合器的問題，對對其位置進(jìn)行調(diào)整，并結(jié)合原油、水、破乳劑的配比強(qiáng)化脫鹽效果[4]。

3.3 做好原油雜質(zhì)的控制

如常減壓蒸餾裝置需要對多種類型的原油進(jìn)行加工，且原油性質(zhì)存在較大差異，則可通過調(diào)整原油摻煉比例的方式對裝置的腐蝕程度進(jìn)行控制，這也是常減壓蒸餾裝置工藝防腐工作中常用的一種方法。為了延長常減壓蒸餾裝置運(yùn)行時(shí)間，可以通過不同比例摻煉后進(jìn)行加工，進(jìn)而對裝置的腐蝕情況進(jìn)行控制。比如在加工高含酸原油的時(shí)候，為了避免環(huán)烷腐蝕的問情況，可在電脫鹽工序后在原油管線上注入堿，通過這樣的方式來達(dá)到防腐的效果。

4 結(jié)語

總而言之，常減壓蒸餾裝置的腐蝕問題是影響整體化工生產(chǎn)效能的重要問題，而在未來的研究中，也需要著重關(guān)注腐蝕產(chǎn)生的問題，并對防腐工藝進(jìn)行了一定的探索與研究，加強(qiáng)整體的設(shè)備防腐，優(yōu)化工藝提升整體的設(shè)備運(yùn)行效果。