常减压塔顶系统腐蚀控制

收稿日期:2003-09-09;修稿日期:2004-03-08。作者简介:邵建雄(1958-),男,浙江宁波人。1982年毕业于浙江工业大学化机专业,现任镇海炼化公司副总经理。

常减压塔顶系统腐蚀控制

邵建雄

(镇海炼油化工股份有限公司,浙江宁波315207)

摘要:在原油加工品种杂(既有高硫又有高酸)且切换频繁的情况下,常减压塔顶系统的腐蚀问题仅靠传统方法已很难从根本上解决。镇海炼油化工股份有限公司一方面采取原油混炼措施,另一方面,采用最新的腐蚀在线监测方法和建立塔顶系统的离子平衡模型及时调节缓蚀剂、中和剂的投加量与注水量,最终使该系统的腐蚀得到有效控制。

关键词:混炼　腐蚀在线监测　离子平衡模型　缓蚀剂　中和剂

中图分类号:TE985.9 文献标识码:A 文章编号:1007-015X (2004)03-0016-03

镇海炼油化工股份有限公司自1994年首次尝试加工伊朗轻质原油获得成功后,以中东原油为主的含硫或高硫原油的加工量保持逐年增加的势头:2000年共加工原油10.72Mt ,其中中东原油4.03Mt ;2001年加工原油10.72Mt ,其中硫含量大于1.5%的原油超过4.98Mt (平均硫含量1.123%),

平均酸值为0.529mgK OH/g ,酸值大于 1.0mgK OH/g 的原油超过2.30Mt (酸值最大的是罗凯利亚原油,达3.4mgK OH/g );2002年加工原油11.89Mt ,其中硫含量大于1.5%的原油超过6.06Mt (平均硫含量1.11%,平均酸值0.429mgK OH/g ),酸值大于1.0mgK OH/g 的原油超过1.90Mt 。

中东原油的加工在拓展该公司原油采购渠道、提升原油加工量、降低原油成本和提高经济效益等方面均起到了重要作用。但是,大量加工高硫及高酸原油,加上原料切换频繁,使设备、管道的腐蚀日趋严重,设备防腐蚀管理工作难度加大。常减压蒸馏装置作为炼油的龙头装置,首当其冲经受着严峻的考验。这些年来,公司从原油的加工工艺、腐蚀在线监测到在线腐蚀控制等方面做了大量有效的工作,取得了可喜的成效。1　优化含硫原油加工工艺路线

镇海炼油化工股份有限公司加工的含硫或高硫原油主要有伊朗轻质、伊朗重质原油以及沙特轻质、沙特中质和沙特重质等原油。几年来,通过多次技改和不断完善,目前已初步形成具有自身特点的加工流程。加工流程的主要特点为灵活加氢裂

化-催化裂化组合、焦化-CF B 锅炉一体化和产品全加氢精制工艺等。

在一次加工中,含硫或高硫原油的加工采取混炼方案,这样可降低原油硫含量。须注意的是要避免与酸值较高的原油混炼,以防止高硫和高酸值产生共同效应加剧对设备的腐蚀。沙特中质原油因其减压渣油是生产1号高等级道路沥青的好原料,则采用单炼方案。由于加工流程中没有渣油加氢脱硫装置,同时脱碳工艺的能力占了相当大的比例,因此高硫渣油主要是通过焦化装置消化,部分作为生产道路沥青原料或作燃料油出厂。焦化装置在处理高硫渣油时,所生产的蜡油进加氢裂化、精制装置处理后供催化裂化装置作原料,高硫焦则作为CF B 锅炉燃料。另外,在催化裂化加工时,为均衡原料的硫含量、满足产品质量要求,适当掺炼一些低硫蜡油。

2　含硫原油加工过程的工艺防腐蚀

低温部位的工艺防腐蚀措施重点在一次加工装置,并应继续坚持做好传统的“一脱三注”工艺防腐蚀。近年来在电脱盐方面引进了BAKER PETRO LITE 公司的电脱盐专利技术,先后在Ⅲ套和

Ⅰ套常减压蒸馏装置上应用,其技术关键是在原油分配器的结构设计及原油进入电场的位置确定上,

专 论

石油化工腐蚀与防护

C orrosion &Protection in Petrochemical Industry

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其特点是高速分配和低停留时间,适合密度、粘度范围较宽的原油脱盐。目前该设施运行稳定,是值得推广的电脱盐技术。在破乳剂的筛选方面,先是筛选出适合含硫或高硫原油加工的NS-21及NS -31破乳剂,在Ⅰ套和Ⅱ套装置上使用,后来又选用BAKER PETRO LITE公司的E-2714破乳剂在Ⅲ套装置试用,对轻质和重质原油均有较好的脱盐效果。另外,选用油溶性缓蚀剂以替代20余年一直不变的水溶性缓蚀剂,在注氨的同时注入一定量的有机胺中和剂以调节pH值。Ⅰ套装置从2000年12月底起使用了国产SF-121B缓蚀中和剂,Ⅲ套装置使用了BAKER PETRO LITE公司的E-8237有机胺中和剂。2001年还对Ⅲ套装置进行了包括在塔顶每一组换热器分支都增加注入系统并增加分配器保证油溶性缓蚀剂均匀注入的改造,使工艺防腐蚀设施进一步完善。

3　腐蚀在线监测技术的应用

从国外管理先进的炼油厂所采取的腐蚀监测措施以及国内的经验来看,对装置的设备与管道进行大规模定点测厚,是一项行之有效的措施。定点测厚可以避免其它几种腐蚀监测手段的局限性。例如:电阻探针,使用温度受到较大限制;极化电阻法腐蚀速率测定仪,只适用于电解质溶液;旁路釜,监测面较窄;挂片试验,只能在大修期间放入和取出。而超声波测厚具有简单、可靠、直接、全面的优点,可以监测设备与管道的均匀腐蚀和冲刷腐蚀。公司从1996年开始进行装置定点测厚的研究与试验工作,目前定点测厚工作已经覆盖主要炼油生产装置。

电感探针是通过测量敏感元件的阻抗变化来测定腐蚀速率的。与具有类似形状的电阻传感器的电阻值2～60mΩ相比,电感阻抗的数值可达到1～5Ω。因此,若采用与电阻探针法相类似的测量准确度(±2/3μΩ)来衡量,则电感探针的响应时间可由几天缩短至几十甚至十几分钟,分辨率可提高100～2500倍。所以说,电感抗法是把线性极化方法的快速响应和电阻探针方法的广泛适用的优点结合起来,克服了它们各自的不足之处,使得快速准确地测量腐蚀速率成为可能。

III套常减压塔顶系统的腐蚀主要集中于常顶热交换器E102与常顶空冷器AC-102,因此监测和控制这两个部位的设备腐蚀显得尤为重要。在2001年大修期间,在常顶挥发线,E102/GH,E102/ AB及空冷器AC-102入口、出口等五个位置安装了电感探针监测系统,用于快速评价这些部位的腐蚀状况,使用效果较为满意。

目前Ⅲ套常减压常顶工艺防腐蚀采用注栗田公司的油溶性缓蚀剂E1572和有机胺中和剂E8237,缓蚀剂注入量为30kg/d,有机胺中和剂注入量为100kg/d。从安装在常顶挥发线的电感探针监测到的腐蚀速率数据分析,2001年10月份常顶挥发线位置的碳钢腐蚀速率在逐渐变大,取10月20日8点至22日8点二天的数据分析,第一天的平均腐蚀速率在0.89mm/a波动,第二天腐蚀速率有上升趋势,最大腐蚀速率为1.17mm/a。

针对腐蚀速率上升情况调整了中和剂量,从2001年11月13日12点至18日8点,中和剂注入量调整为150kg/d;18日8点至20日10点,中和剂注入量调整为200kg/d;20日10点至28日10点,中和剂注入量调整为150kg/d;28日10点以后,中和剂注入量调整为100kg/d。通过对中和剂量进行调整后,电感探针监测到的腐蚀率也大大降低(最低0.19mm/a)。经过一段时间的摸索和对各助剂注入量的优化,现常压塔顶的腐蚀已处于受控状态。除塔顶挥发线的腐蚀速率有个别稍微偏高外,其它各点的腐蚀均得到了有效控制,腐蚀速率在0.0254mm/a左右(控制指标0.254mm/a),说明改进的塔顶工艺防腐蚀方案是成功的。

塔顶注氨存在以下三方面的问题:

(1)在常顶一段冷凝中,氨不会与初期冷凝水一同冷凝,NH3与HCl的沸程不同。有报道认为,常压塔塔顶系统全部的HCl集中在初期冷凝水中,在水的露点温度下,NH3对HCl的中和作用不大,所以仍然有HCl的腐蚀作用。V-02切水的pH值一般在5～7,所以注氨解决不了常顶至V-02段初期冷凝的露点腐蚀问题。

(2)稳定的pH值控制对于塔顶系统的腐蚀控制相当重要。当pH<6时,HCl的腐蚀会很严重;而当pH>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的范围内较合适,而使用无机氨作中和剂时,很难将pH值控制在这一范围。

(3)NH3与HCl反应易形成NH4Cl垢堵塞管道。氯化铵的升华点在350℃,而常顶系统温度远低于这一温度,沉积在塔内和空冷器传热表面上的

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