常减压蒸馏装置腐蚀分析及防护措施优化

赵静 赵强

【摘要】因长周期运行，常减压装置设备的老化和腐蚀问题逐渐显现，给正常生产带来隐患。因此，为加深对腐蚀介质以及腐蚀机理的进一步研究，文章在原防腐工艺措施的基础上，参考国内先进的生产工艺，对常减压工艺流程的一些环节和设备进行了优化和生产工艺的改进，切实为防腐工作以及保障常态化作业、长周期运行提供一些参考建议。

【关键词】常减压装置  腐蚀  防护措施优化  长周期运行

1、常减压蒸馏装置的基本原理

常压蒸馏和减压蒸馏都属物理过程，经脱盐、脱水的混合原料油加热后在蒸馏塔里，根据其沸点的不同，从塔顶到塔底分成沸点不同的油品，即为馏分，这些馏分油有的经调和、加添加剂后以产品形式出厂，绝大多是作为二次加工装置的原料，因此，常减压蒸馏又称为原油的一次加工。

2、常减压蒸馏装置的主要设备

常减压蒸馏装置的主要设备为常减压装置及电脱盐罐，其主要部件为原油分配器与电级板。原油分配器的作用是使从底部进入的原油通过分配器后能够均匀地垂直向上流动，目的一般采用低速槽型分配器。电极板一般有水平和垂直两种形式。交流电脱盐罐常采用水平电极板，交直流脱盐罐则采用垂直电极板。水平电极板往往为两至三层。

3、常减压装置中易发生腐蚀部位及腐蚀机理

3.1低温部位腐蚀机理

低溫部位的腐蚀主要属于HCl-H2O型和HCl-H2S-H2O型腐蚀。腐蚀主要发生在初馏塔、常压塔和减压塔顶部，以及塔顶冷凝冷却系统的空冷器、水冷器等有液态水存在的低温部位。腐蚀因素主要取决于pH值、Cl-以及H2S的含量。其中Cl-是初馏塔、常压塔顶部腐蚀最主要的因素，主要来源于原油中的氯盐。H2S是减压塔顶部和冷凝冷却系统腐蚀的主要因素。在该腐蚀环境中，HCl溶于水生成盐酸。若水量少，盐酸浓度可达1%～2%，形成十分强烈的稀盐酸腐蚀环境。H2S的存在会使腐蚀加速，二者构成相互促进的循环腐蚀。低温H2S腐蚀表现为均匀腐蚀和湿H2S应力腐蚀开裂。湿H2S应力腐蚀开裂包括氢鼓泡、氢致开裂、硫化物应力腐蚀开裂和应力导向氢致开裂。塔顶的腐蚀，硫化氢、水、氯化氢等在一定温度下相互作用，会腐蚀得很严重。常减压装置检修时，常见到减顶水冷凝器的腐蚀，减顶有三级水冷凝器，一级比一级腐蚀得严重，其中第三级腐蚀得最为严重。

3.2高温部位腐蚀机理

高温硫腐蚀是指温度在240℃以上时，原油中的活性含硫化合物（如单质硫、硫化氢、硫醇等）与金属反应形成的腐蚀。高温硫腐蚀从250℃左右开始，并随着温度升高而逐步加剧，温度达到340～430℃时腐蚀情况最为严重。高温硫腐蚀最易发生部位为：常压炉出口炉管及转油线、常压塔进料部位上下塔盘、减压炉至减压塔的转油线、减压塔进料段塔壁与内部构件以及塔底、减压渣油转油线、减压渣油换热器等。其他硫化物虽不能与铁直接反应，但受热分解生成的活性硫则按上述反应式和铁发生反应。环烷酸是原油中烃类氧化物的通称，用CnH2n-1表示。一定温度下环烷酸与铁发生反应，主要集中于230～300℃、330～400℃两段油馏分中。此类腐蚀最易发生的部位为：常压转油线、减压转油线、常压炉及减压炉出口、常减压塔进料段塔壁、减三线等。

4、常减压蒸馏装置防腐蚀措施探讨

4.1工艺防腐措施

工艺防腐就是做好“一脱四注”（或三注、二注），即破乳剂电脱盐和塔顶注氨、注碱、注水、注缓蚀剂。注碱会增加汽柴油中的钠离子，故现在多注氨、注缓蚀剂。一般采用将两者合二为一，即注中和缓蚀剂，将有机中和剂与缓蚀剂合理调配，如HZJ-9中和缓蚀剂，避免了因氨和缓蚀剂的配比引起缓蚀效果不佳;如果再将中和缓蚀剂用水进行稀释，这样就可将“一脱四注”简化为“一脱二注”或者“一脱一注”。原油脱盐脱水是控制轻油低温部位腐蚀的有效措施，如果原油盐质量浓度脱5mg/L以下，再加上中和剂、缓蚀剂和水等措施，可以使塔顶冷凝水中的铁离子、氯离子质量浓度分别控制在1mg/L和20mg/L以下。注氨（中和剂）是一种廉价的中和氯化氢和硫化氢的措施，且与氨反应后的生成物无腐蚀，通常以氨水的形式注入。

4.2材料改进

低温部位防腐蚀，虽然不能够通过对材质的改进来进行抑制，但可以对碳钢设备进行防腐蚀处理，比如采用对冷凝器的冷凝管进行渗铝或镀镍和磷或涂防腐蚀涂层。渗铝后的金属材料表面显微硬度增加，具有良好的耐磨性能，目前已经先后开发出粉末包埋渗铝和料浆感应渗铝。在渗铝技术基础上还开发出渗钛、多元共渗等技术，并在防止硫腐蚀方面取得良好效果。还可以通过将镍基合金粘结在金属表面，在高温下烧结，形成镍基合金熔镀涂层。经涂层处理后，材料的强度、塑性无影响，经实验证明其具有优异的耐腐蚀性。

4.3材质升级

进行材质升级，就是把设备及管道更换成为更耐腐蚀的材质。提高材料耐腐蚀性的实质就是在金属材料中加入合金Cr，Ni，Mo形成一定的氧化物，合金元素生成的氧化物可以看做是一层保护膜，能够阻止金属离子的扩散，从而保护金属不受进一步的腐蚀。高温防腐蚀可以通过对工艺设备和管道材质的升级来实现，主要是选用耐高温环烷酸腐蚀、耐高温硫腐蚀材料。目前耐环烷酸腐蚀的材质主要是316L和317L不锈钢;耐高温硫腐蚀的主要措施是用1Cr5Mo材质取代碳钢。我们在材质方面做了许多升级工作，对于温度超过288℃的常减压转油线高速段管道和管件、低速段管道、阀门及阀内构件，分别选用316L、20R+316L的复合板卷管;温度位于220℃和288℃的常减压塔等管道采用超低碳的奥氏体不锈钢316L材质，减压炉转油线采用20？g内衬3？mm厚316L不锈钢，常压塔中的塔盘分别采用304以及Si-Al共渗、316L材质等，常压汽提塔中的全部塔盘，采用304不锈钢;在减压塔中采用双向切环式液体分布器，塔中的所有内件采用316L材质。为了避免换热器产生泄漏，高温侧线和回流管箱隔板采用16MnR加316L覆合材质，将高温渣油与原油换热器中小浮头焊接，采用耐腐蚀的18-8管束，利用组合垫片实现密封;在低温部位，采用金属镀Ni-P的管束;常减压顶端部位的冷却器管束采用12AlMoV材质。目前常减压蒸馏装置的腐蚀防护在材质升级方面已经获得了较成功的解决。

参考文献：

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