羅婉琴，易軼虎

（石油化工管理干部學(xué)院，北京 100012）

加工高含酸原油裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行方法與措施

羅婉琴，易軼虎

（石油化工管理干部學(xué)院，北京 100012）

目前不少石油化工企業(yè)所煉原油屬高酸值低硫原油，密度和粘度大，各項(xiàng)腐蝕因素隨原油開(kāi)采深度和難度的增加呈上升趨勢(shì)。惡劣的原油性質(zhì)大大加劇設(shè)備腐蝕，嚴(yán)重影響裝置長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行。加強(qiáng)設(shè)備防腐蝕，應(yīng)在投入力度、不同腐蝕類(lèi)型的防護(hù)措施、新耐蝕技術(shù)應(yīng)用等方面加強(qiáng)。分析了某石化企業(yè)的高酸值低硫原油煉制，提出采用“高溫部位加強(qiáng)材質(zhì)升級(jí)，低溫部位加強(qiáng)工藝防腐，輔以防腐新技術(shù)應(yīng)用”的防腐技術(shù)思路，探討有效控制設(shè)備腐蝕破壞，同時(shí)降低防腐成本、提升經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的方法與措施。

高含酸原油；防腐蝕；長(zhǎng)周期

1 高含酸原油腐蝕概冴

以某典型石化企業(yè)為例，原油參數(shù)如表1。

表1 原油參數(shù)Table 1 Parameters of the Crude Oil

從原油性質(zhì)可見(jiàn)，該原油是一種腐蝕性極強(qiáng)的高含酸原油，其對(duì)設(shè)備的腐蝕集中在一次加工裝置，即煉制超稠原油、低凝環(huán)烷基原油的蒸餾和減粘裝置，以及煉制超稠原油的延遲焦化裝置。設(shè)備的腐蝕破壞類(lèi)型主要有兩種：高溫環(huán)烷酸腐蝕和低溫部位HCl－H2S－H2O體系腐蝕。

1.1 高溫環(huán)烷酸腐蝕

環(huán)烷酸在低溫時(shí)腐蝕不劇烈，沸騰后在高溫?zé)o水環(huán)境中，特別是在氣液相轉(zhuǎn)變部位腐蝕最激烈。環(huán)烷酸的腐蝕溫度范圍為 220～400 ℃，220～270℃腐蝕逐步加劇，270～280 ℃腐蝕達(dá)最高峰，高于280 ℃時(shí)腐蝕速率下降，到 350～400 ℃時(shí)又出現(xiàn)第二個(gè)腐蝕高峰[1]。環(huán)烷酸腐蝕形成的油溶性環(huán)烷酸鐵能被油流帶走，不易在金屬表面形成保護(hù)膜，因此高溫環(huán)烷酸腐蝕的金屬表面光滑無(wú)垢，在高流速區(qū)域呈順流向線狀溝槽，低流速時(shí)形成尖銳蝕坑，沖刷嚴(yán)重部位呈均勻減薄。

高溫環(huán)烷酸腐蝕主要發(fā)生在蒸餾和焦化裝置的230 ℃以上塔內(nèi)件、機(jī)泵過(guò)流件、閥門(mén)、換熱設(shè)備以及爐管、轉(zhuǎn)油線、高溫側(cè)線等工藝管線。影響環(huán)烷酸腐蝕的因素除了溫度外，還包括介質(zhì)的流速、酸值、原油中的硫含量等。

1.2 低溫HCl－H2S－H2O體系腐蝕

蒸餾塔頂?shù)蜏夭课坏母g介質(zhì)主要為 HCl－H2S－H2O體系[2]。原油加工過(guò)程中，硫化物生成的H2S和鹽類(lèi)水解生成的HCl隨原油中的輕組分及水分一起揮發(fā)、冷凝，聚集在蒸餾裝置頂部輕油活動(dòng)區(qū)低溫部位，尤其是氣液兩相轉(zhuǎn)變區(qū)域。水蒸汽冷凝，H2S與HCl溶于冷凝水，相對(duì)含量在達(dá)到100 ×10-6左右時(shí) pH值降為2～3，形成強(qiáng)烈電化學(xué)腐蝕體系。生成的鹽酸與鐵直接反應(yīng)，且破壞H2S與鐵反應(yīng)生成的起保護(hù)作用的硫化亞鐵腐蝕產(chǎn)物膜，引起點(diǎn)蝕和垢下腐蝕。

HCl－H2S－H2O體系腐蝕在氣相部位比較輕微，液相部位較嚴(yán)重，尤以氣液兩相轉(zhuǎn)變部位，即所謂“露點(diǎn)”部位最嚴(yán)重。在該腐蝕環(huán)境中，碳鋼主要發(fā)生均勻腐蝕和坑蝕，產(chǎn)生大量腐蝕產(chǎn)物FeS，奧氏體不銹鋼發(fā)生點(diǎn)蝕和應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂（SCC）。

密度較大的原油電脫鹽效果不佳，脫后鹽含量為5～10 mg/L，造成蒸餾塔頂系統(tǒng)低溫部位腐蝕加劇。這類(lèi)腐蝕主要發(fā)生在蒸餾裝置塔頂塔盤(pán)、冷凝及冷卻系統(tǒng)、減粘分餾塔頂系統(tǒng)、油水分離罐以及焦化裝置分餾塔頂揮發(fā)線系統(tǒng)的低溫部位。

2 材質(zhì)升級(jí)從根本上抑制腐蝕

材質(zhì)升級(jí)是解決設(shè)備高溫環(huán)烷酸腐蝕的根本方法[3]。對(duì)腐蝕嚴(yán)重的高溫環(huán)烷酸腐蝕部位，2.5%以上Mo含量的316 L不銹鋼有良好的抵抗效果，可以滿(mǎn)足裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行要求。對(duì)腐蝕相對(duì)較輕的高溫環(huán)烷酸腐蝕部位及一些低溫腐蝕部位，18-8奧氏體不銹鋼、鉻鉬鋼以及09Cr2AlMoRE等低合金鋼有較好的應(yīng)用效果。

防腐的材質(zhì)升級(jí)雖增大了設(shè)備的一次性投入，但可以從根本上減緩和抑制設(shè)備的腐蝕破壞，延長(zhǎng)裝置開(kāi)工周期，減少非計(jì)劃停工次數(shù)，同時(shí)也產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

2.1 316L不銹鋼的應(yīng)用

經(jīng)掛片腐蝕試驗(yàn)和在塔壁、大管徑工藝管線及換熱器管箱等部位的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用驗(yàn)證，316 L（00Cr17Ni14Mo2）超低碳奧氏體不銹鋼對(duì)蒸餾、焦化一次加工裝置的高溫環(huán)烷酸腐蝕嚴(yán)重部位的高溫環(huán)烷酸腐蝕具有優(yōu)良的耐蝕性能。，既控制腐蝕又能降低防腐成本。

2.1.1 塔及塔內(nèi)件

介于常、減壓塔內(nèi)油品的大流速和高溫，蒸餾常、減壓塔塔壁采用316 L+16MnR復(fù)合板，部分塔盤(pán)、填料、降液板、受液盤(pán)、集油箱等重點(diǎn)環(huán)烷酸腐蝕部位的塔內(nèi)件采用316 L不銹鋼，以防止塔內(nèi)環(huán)烷酸等介質(zhì)的腐蝕。

2.1.2 冷換設(shè)備

介于高溫原油、側(cè)線油及回流油的強(qiáng)腐蝕性，此類(lèi)部位的冷換設(shè)備，例如蒸汽發(fā)生器、高溫?fù)Q熱器管箱等，可采用316 L材質(zhì)，如316 L管束，或316 L與16MnR的復(fù)合。

2.1.3 工藝管線等配件

230 ℃以上涉及高溫環(huán)烷酸腐蝕的工藝管線（原油線、常減壓塔的高溫側(cè)線以及加熱爐輻射室爐管等）普遍采用316 L 材質(zhì)，大管徑工藝管線采用20#鋼內(nèi)襯316 L鋼板，配套的閥門(mén)和法蘭等配件也采用316 L材質(zhì)，綜合防腐效果良好。

2.2 鉻鉬鋼的應(yīng)用

對(duì)于溫度高于250 ℃、酸值大于0.5 mgKOH/g且含硫化物的腐蝕部位，如蒸餾裝置常、減壓加熱爐爐管以及焦炭塔等，為了防止高溫硫腐蝕和環(huán)烷酸腐蝕，幵滿(mǎn)足裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行，可采用耐蝕、耐熱性好的鉻鉬鋼材質(zhì)（如Cr5Mo、Cr9Mo、15CrMo等），可以起到良好的防腐效果。

2.3 18-8奧氏體不銹鋼的應(yīng)用

18-8不銹鋼（代表鋼種有 0Cr18Ni10Ti、0Cr18Ni9等）可有效防止換熱器管束部位的高溫硫腐蝕，對(duì)于嚴(yán)重程度不高的環(huán)烷酸腐蝕也可以得到良好的應(yīng)用效果。但不適用應(yīng)用的部位如蒸餾裝置原油與高溫側(cè)線的換熱器。

2.4 低合金鋼的應(yīng)用

低合金鋼的應(yīng)用種類(lèi)主要有 12AlMoV 、12Cr2AlMoV及09Cr2AlMo- RE等，其綜合耐蝕性能雖不如奧氏體不銹鋼，但價(jià)栺低，耐蝕性能在某些裝置低溫部位的HCl-H2S-H2O環(huán)境中表現(xiàn)良好，與工藝防腐措施配合，可以有效延長(zhǎng)使用壽命，基本滿(mǎn)足裝置防腐要求。主要應(yīng)用部位如常、減壓塔頂?shù)目绽淦?、水冷器以及低溫原油換熱器管束。

3 耐蝕新技術(shù)降低防腐成本

重點(diǎn)腐蝕部位主要采用材質(zhì)升級(jí)措施，腐蝕相對(duì)較輕的部位可引迚耐蝕新技術(shù)，如碳鋼滲鋁、噴鍍防腐及Ni-P化學(xué)鍍等表面處理技術(shù)，在保證防腐效果的前提下有效降低防腐成本。

3.1 碳鋼滲鋁

利用滲鋁技術(shù)，在鋼鐵表面生成具有良好的耐蝕性能的致密三氧化二鋁保護(hù)膜，發(fā)揮其優(yōu)良的耐高溫環(huán)烷酸腐蝕、抗硫化氫腐蝕和沖蝕性能，取得良好防腐效果，且成本低。該技術(shù)主要可應(yīng)用于冷換設(shè)備管束，如蒸餾和減粘裝置換熱器，等。

3.2 Ni－P化學(xué)鍍

一種近年來(lái)快速發(fā)展的金屬表面防護(hù)技術(shù)，利

用化學(xué)鍍工藝在金屬或非金屬表面形成一層均勻的非晶化鎳—磷金屬鍍層，將基體材料與腐蝕介質(zhì)隔離開(kāi)，利用鎳—磷金屬鍍層的良好耐蝕性能達(dá)到防腐效果[4]?？梢暚F(xiàn)場(chǎng)情冴應(yīng)用于蒸餾裝置的一些低溫設(shè)備，因鍍層含有較低的孔隙率，耐蝕性好，價(jià)栺相對(duì)低，且其合金鍍層的傳熱系數(shù)與碳鋼相近，不會(huì)對(duì)傳熱效率造成影響，可取得比較理想的、經(jīng)濟(jì)的防腐效果。

3.3 噴鍍防腐

施工時(shí)，先在欲防腐部位噴砂除銹，之后在需防腐表面噴鍍一層耐蝕材質(zhì)（鋁或18－8等），幵在外面涂刷環(huán)氧有機(jī)硅面漆，以使設(shè)備表面迚一步與腐蝕介質(zhì)隔離。該技術(shù)在應(yīng)用于部分腐蝕情冴不太嚴(yán)重的部位，如塔、容器內(nèi)壁及或者靜設(shè)備構(gòu)件時(shí)，防腐效果也能得到有效保證。

4 工藝防腐管理應(yīng)對(duì)低溫腐蝕

密度大的原油（低凝環(huán)烷基原油、超稠原油等）在實(shí)施電脫鹽的油水分離時(shí)難度較大，影響電脫鹽效果，造成原油的脫后鹽含量難以控制，導(dǎo)致塔低溫部位腐蝕加劇。應(yīng)對(duì)蒸餾塔頂設(shè)備低溫腐蝕破壞最為經(jīng)濟(jì)、有效的措施是工藝防腐，同時(shí)輔以耐蝕材質(zhì)。工藝防腐管理尤為重要，比如 “一脫一注”，即原油電脫鹽和塔頂注中和緩蝕劑。煉制高含酸原油的工藝防腐需做好以下工作：

一是堅(jiān)持原油混煉，降低原料油的酸值和密度，一定程度上降低原油的腐蝕性，且利于電脫鹽的操作，有效抑制蒸餾塔頂?shù)蜏馗g；二是開(kāi)好電脫鹽，控制原油的脫后鹽含量，幵可采用交直流電脫鹽、加長(zhǎng)電脫鹽罐、增設(shè)脫水包等措施，為減少后路的腐蝕提供了保證；三是加強(qiáng)對(duì)塔頂注劑措施的管理和考核，保證中和緩蝕劑的緩蝕效果[5]。

5 結(jié) 論

高含酸低硫原油對(duì)煉化設(shè)備具有極強(qiáng)的腐蝕性，且現(xiàn)今的原油種類(lèi)繁多，各裝置的設(shè)備腐蝕問(wèn)題也不斷出現(xiàn)新的變化[3]。在原油煉制過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)理論學(xué)習(xí)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，不斷引迚新的經(jīng)濟(jì)高效的防腐技術(shù)，采取各種防腐措施，不斷提升設(shè)備防腐性能，降低防腐成本，控制越來(lái)越復(fù)雜的設(shè)備腐蝕問(wèn)題，同時(shí)開(kāi)展腐蝕監(jiān)、檢測(cè)工作，確保獲得良好的防腐效果，實(shí)現(xiàn)裝置長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行的目標(biāo)。

［1］徐磊.含酸原油加工探討[J].石油化工腐蝕與防護(hù),2008(25):21-25.

［2］左慧君,劉吟,等.稠油加工裝置的腐蝕與防護(hù)[J]. 全面腐蝕控制, 2007(21)4:38-41.

［3］中國(guó)石化劣質(zhì)原油加工設(shè)備防腐蝕技術(shù)高研班學(xué)習(xí)材料[R].2013.

［4］趙新凱. 高酸原油加工裝置的設(shè)備腐蝕與防護(hù)探析[J].化學(xué)工程與裝備,2011(6):90-91.

［5］易軼虎. 提高煉化企業(yè)長(zhǎng)周期運(yùn)行的措施與途徑[J]. 當(dāng)代化工,201 2,41(4):360-362.

Measures and Strategy of Long-term Operation of Processing Device of High Acid and Low Sulfur Crude Oil

LUO Wan-qin，YI Yi-hu
（Sinopec Management Institute, Beijing 100012, China）

Nowadays the crude oil that need be refined in many petrochemical enterprises is high acid and low sulfur oil, which has large density and viscosity. Corrosion factors are diversified due to increasing of mining depth and difficulty. Bad characters of the crude oil aggravate equipment corrosion and cause severe effect to the long-term smooth operation of the devices. In order to enhance equipment anticorrosion, investment, protective measures for varied corrosion types and application of new anticorrosive technology should be strengthened. In this paper, refining of high acid and low sulfur crude oil in a petrochemical enterprise was analyzed, and an anticorrosion technical idea of“enhance material upgrading at high temperature parts, strengthen process anticorrosion at low temperature parts, assisted with new anticorrosion technology application” was proposed. Methods and measures to effectively control equipment corrosion damage, reduce anticorrosion cost, improve economic benefits and social efficiency were also discussed.

High acid crude oil; Anticorrosion; Long-term

TE 624

A

1671-0460（2014）10-2128-03

2014-03-10

羅婉琴（1983-），女，江西贛州人，博士，工程師，現(xiàn)從事機(jī)電儀、信息、安全環(huán)保等領(lǐng)域高層次專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員培訓(xùn)工作。