原油硫含量升高對常減壓蒸餾裝置腐蝕的影響及應對措施

吳 健

(福建聯合石油化工有限公司，福建 泉州 362800)

隨著原油硫含量逐年升高，常減壓蒸餾裝置的設備及管線腐蝕越來越嚴重[1]。為了解決這些腐蝕問題，對裝置的易腐蝕部位及腐蝕類型進行分析研究，提出了相應的防護措施，并對初餾塔和常壓塔頂部塔盤進行了升級改造，抑制了塔盤腐蝕，保障了裝置的長周期穩定運行。

1 裝置擴能改造情況

為了提高煉油廠對加工劣質高硫原油的適應能力，常減壓蒸餾裝置經歷了多次擴能改造，加工原油中硫的質量分數已由最初設計的0.10%升高到1.80%，加工原油品種也有很大變化，具體情況見表1。

表1 裝置擴能改造情況

2 裝置易腐蝕部位及主要腐蝕類型

隨著原油加工品種的變化以及硫含量的升高，常減壓蒸餾裝置的腐蝕問題日益增多，裝置的易腐蝕部位及主要腐蝕類型見表2。

表2 裝置易腐蝕部位及主要腐蝕類型

3 硫化物的腐蝕機理

原油中硫化物的腐蝕與溫度密切相關[2-4]。溫度升高促進活性硫化物與金屬的化學反應，同時也促進非活性硫化物的分解。

在常減壓蒸餾裝置塔頂冷凝冷卻系統，溫度一般在120 ℃左右，為HCl-H2S-H2O低溫腐蝕環境。對于碳鋼為均勻腐蝕,0Cr13為點蝕,奧氏體不銹鋼則為氯化物應力腐蝕開裂。

當溫度為240～340 ℃時，原油中硫化物開始分解，生成H2S，開始對設備造成腐蝕，隨著溫度的升高，腐蝕逐漸加重；當溫度為340～400 ℃時，H2S開始分解為H2和活性S，其腐蝕性比H2S更強，S與Fe作用生成FeS，在設備表面形成一層致密的保護膜，能夠減緩腐蝕，但有酸存在時，酸與FeS反應破壞了保護膜，從而加重腐蝕；當溫度為426～430 ℃時，高溫硫化物對設備腐蝕最快；當溫度高于480 ℃時，硫化氫接近完全分解，腐蝕減輕；當溫度高于500 ℃時，不是硫化物的腐蝕范圍，此時為高溫氧化腐蝕。

4 應對措施

為了從根本上解決塔頂系統的腐蝕問題，在“一脫三注”工藝防腐蝕效果得到保證的前提下，應加強定點測厚及腐蝕監測。另外，在裝置高溫部位，應選用高等級的耐蝕材料，并對設備及管道進行結構優化。

5 塔盤升級改造及效果

5.1 2009年塔盤升級改造情況

2009年為適應阿拉伯特輕質原油加工，在保證塔的操作彈性和充分考慮塔的腐蝕裕量情況下，維持塔體不變，對塔內件進行了一次改造，初餾塔和常壓塔頂部6層塔盤材質均由原來的Q235B升級為0Cr13，具體情況見表3。2013年底設備檢查結果顯示，經過4年運行，常壓塔和初餾塔頂部塔盤腐蝕嚴重，部分出現應力腐蝕開裂，其中常壓塔頂部塔盤集油箱側板出現大面積的腐蝕穿孔，具體情況見圖1。

表3 2009年塔盤改造情況

圖1 集油箱側板腐蝕情況

經過評估，初餾塔和常壓塔頂部的塔盤現狀已難以保證裝置的安全平穩生產，五年一修的目標更難實現，需要繼續對塔盤材質進行升級。

5.2 2015年塔盤升級改造情況

2015年采用不銹鋼材料表面納米改性技術(CTS技術)對初餾塔和常壓塔頂部塔盤進行升級改造。

5.2.1 CTS技術原理

CTS技術是通過化學和電化學方法對不銹鋼表面進行改性處理的技術,先通過化學方法使不銹鋼表面形成蜂窩孔狀結構，再通過電化學的方法將耐腐蝕和抗結焦的鉻、鉬、鈀、硅等元素加入孔狀結構內，使不銹鋼表面形成致密的納米膜。

5.2.2 塔盤改造方案

采用CTS改性技術對初餾塔和常壓塔頂部6層塔盤進行材料表面防腐處理，并對相應的浮閥、卡子和緊固件等塔內件也進行材料表面改性處理。

5.2.3 塔盤改造效果

塔盤改造方案實施后，塔盤連續5 a正常穩定運行，2020年對兩塔塔盤和浮閥進行了腐蝕檢查，發現其表面CTS膜層完好，未見明顯腐蝕，其中浮閥使用前、使用后的形貌分別見圖2和圖3。工業應用表明，經過CTS改性處理的塔內件具有良好的耐蝕性能和抗結焦性能，使用壽命明顯延長。

圖2 使用前的浮閥形貌

圖3 使用5 a后的浮閥形貌

6 結 語

隨著原油加工品種的變化以及硫含量的升高，常減壓蒸餾裝置的腐蝕問題日益增多，尤其是初餾塔和常壓塔的頂部6層塔盤腐蝕嚴重，部分出現應力腐蝕開裂。采用CTS技術對塔盤進行材料表面處理后，塔盤連續5 a正常穩定運行，腐蝕檢查發現塔盤表面CTS膜層完好，其表面未見明顯腐蝕。工業應用表明，經過CTS材料表面處理的塔內件具有良好的耐蝕性能和抗結焦性能,使用壽命明顯延長。