常减压装置常压塔顶一级回流罐含硫污水PH自控系统的应用

张啸 王龚 陈明非

摘 要：介绍了由NALCO公司开发的炼油厂常减压装置常压塔顶回流罐V02含硫污水PH值TrueSense COMS自动控制技术的应用，通过在线PH值监测系统、注剂自动控制器和变频控制器实现对注剂泵的控制，从而使PH值被稳定控制在设定范围内。现场应用表明该系统达到了炼油装置低温部位工艺腐蚀的要求以及系统设计的预期目标，该系统的研制成功为炼油装置工艺防腐蚀提供了先进的科技手段。通过在常减压蒸馏装置实施缓蚀剂自动加剂系统，从而提高了常顶系统缓蚀剂注剂的平稳率，可将缓蚀剂的加注量控制在缓蚀效果最佳的控制点。

关键词：常减压；缓蚀剂；自动控制；工艺防腐蚀

1常顶系统腐蚀机理

常顶系统的主要腐蚀环境为低温H2S-HCI-H2O腐蚀，主要以HCI腐蚀为主。H2S在参加反应过程中，没有被消耗，实际起到催化剂的作用，加快腐蚀电池的阳极和阴极的电化学反应，从而大大加快了碳钢在盐酸溶液中的腐蚀速率。主要腐蚀部位为常压塔上部6层塔盘，塔体及部分挥发线，塔顶冷凝系统。一般气相部位腐蚀较轻微，液相腐蚀较严重，尤其以气液两相转变的“露点”部位腐蚀最为严重。常顶腐蚀控制最关键的就是常顶PH值的控制。PH值在水腐蚀控制中占有举足轻重的地位，这是因为PH值直接体现了氢离子在水中的含量，而作为酸性质子的氢离子是驱动腐蚀的主要力量。而且，PH值也是间接指示结垢倾向的指标。单一Cl离子并不能代表系统内的所有酸，而PH却可以体现为系统内所有酸碱平衡后的结果，也可以反映出腐蚀或结垢的倾向。并不是PH值越高，腐蚀速率就越低。PH值从2提高到5.5的过程中腐蚀速率持续下降，而当PH高过4.5后其腐蚀速率斜率递减。PH值高过5.5，不同的腐蚀原理又开始驱动腐蚀速率的提高，当在6.5-10之间时，腐蚀率在7.5左右又会急速提升。因此初馏点PH值控制范围最好在5-6之间。常顶分离器的PH值通常比初馏点高0.5-1.5个，因此应该通过合适的中和剂控制在5.5-6.5之间。而超过6.5会使垢下腐蚀趋势加剧。当PH值持续升高，气相中的弱酸及H2S就会大量进入液相，从而产生更严重的腐蚀。另外酸碱也会通过如酸性水汽提、电脱盐洗水以及装置补水涌入常减压蒸馏系统，从而影响或表现为PH的变化。通过在线测量和控制，能快速检测到偶发的pH值变化，从而尽量减少此类问题的影响。

2加注前常顶的PH值控制情况

有学者研究指出，稳定的PH值控制对于塔顶系统的腐蚀控制相当重要。当PH值小于6时，HCI的腐蚀会很严重；而当PH值大于8时，H2S的腐蚀作用最强。因此塔顶回流罐的PH值应控制在7-7.5较合适。目前西太石化常减压装置常顶系统加注某牌号的中和型缓蚀剂，通过试验分析得出，常顶系统PH值控制在5.5-6.5之间缓蚀剂效果比较好。

在未采取缓蚀剂自动加注系统措施之前，控制常顶系统缓蚀剂加注量时主要通过人工定时测定常压塔顶回流罐V02含硫污水PH值，然后调节计量泵控制缓蚀剂的加注量，该方法不仅劳动强度大，而且难以及时、有效的调节缓蚀剂加注量。

未采取缓蚀剂自动加注系统前常顶系统的PH值控制不稳定，波动较大，这样势必会造成缓蚀剂加注量不稳定而影响缓蚀效果，同时也会造成缓蚀剂加注过量而引起浪费。

3中和剂自动加注系统原理

将常顶缓蚀剂加注所使用的计量泵改造为变频控制，由服务器提供控制信号，同时在常压塔顶V02的冷凝水管线上安装在线PH计进行在线测量，PH值数据采集频次为1次/min，采集数据同步传送至服务器，缓蚀剂自动加注控制软件队PH值进行分析后，将信号传送至变频器，通过调节变频器频率来调节常顶缓蚀剂加注泵的流量。直至缓蚀剂加注量接近系统设定的PH值，从而实现对常顶系统缓蚀剂加注的自动控制。系统控制软件采用通用电气实业（上海）有限公司自动加药控制COMS系统，根据对该牌号的缓蚀剂室内缓蚀效果评定结论，将软件中常顶系统PH值设定值为7，考虑流程因素，为了准确的控制塔顶系统的实时PH值，软件的自控响应时间对于在线PH值，软件的自控响应时间相对于在线PH值测量值滞后30min进行变频调节。

4加注后常顶的PH控制情况

中和剂自动加注系统服务器与大连西太石化公司局域网相连接，技术人员可以随时从服务器或局域网上的任何一台计算机上观察常顶系统的PH值变化及缓蚀剂加注情况。

目前为止，系统压降正常、温度正常、PH值指示正常、加药泵、增压泵运行正常。

4.1经过一段时间的调试，目前此系统运行状况如下

（1）增压泵P62A/B最大量运行，进入PH分析仪的含硫污水量为1—3L/min，PH自控系统的PH设定值目前为6.3，可根据腐蚀速率变化情况跟踪调整PH设定值。

（2）加剂泵P63A/B根據V02含硫污水PH值变化自动变频调节注剂量，变频范围根据厂家建议控制在900—1500转/min。

（3）V02含硫污水PH值自动调节的情况下目前控制在5.5—6.8之间。

4.2使用效果

V02含硫污水PH值自动调节的情况下目前控制在5.5—6.8之间。

在四月份投用之前和之后相比，V02PH趋势明显稳定，而且腐蚀速率明显下降，说明PH值的平稳控制对常顶馏出线的腐蚀速率影响很大。

5结论

此系统注剂泵虽然具备一定范围的变频调节功能，但不足以完全应对低硫油、高硫油以及沥青工况的相互切换，车间经过一段时间的摸索，目前采用的办法是：配置一定浓度的中和剂，在各种工况下调节注剂泵的冲程旋钮（沥青工况下60%，高硫油30%，低硫油20%），余下的控制由注剂泵变频调节完成。PH值控制仍有一定范围的波动，PH值分析仪内PID参数设置仍需进一步调教以保证PH值的平稳。

参考文献

[1]孙家孔主编，石油化工装置设备腐蚀与防护手册[M].北京：中国石化出版社，1996.80-84

[2]邵佳雄，常压塔顶腐蚀控制[J].石油化工腐蚀与防护，2004，21（3）：16-18

作者简介

张啸，1981年8月出生，2005年毕业于大连理工大学化学工程与工艺（英语强化）专业，学士学位，中级职称，2017年9月前为大连西太平洋石油化工有限公司运行二部工艺工程师，主管常减压生产工艺。2017年9月开始担任运行二部安全总监。

（作者单位：大连西太平洋石油化工有限公司）