周燕 徐波(中國石油天然氣股份有限公司蘭州石化煉油廠，甘肅 蘭州 730060)

0 引言

現(xiàn)階段隨著人們對(duì)物質(zhì)能源的需求提高，使得工業(yè)生產(chǎn)的規(guī)模也在不斷的提升當(dāng)中，因此進(jìn)行含硫含酸原油的加工也在增多。其中有催化裂化裝置低溫系統(tǒng)當(dāng)中出現(xiàn)的腐蝕問題，成為影響加工生產(chǎn)效果的重要因素，具體表現(xiàn)在分餾塔的頂部以及油氣管道當(dāng)中，為此需要明確現(xiàn)今的腐蝕基本現(xiàn)狀。

1 分餾塔頂以及冷卻系統(tǒng)腐蝕現(xiàn)狀

近些年來進(jìn)行化工生產(chǎn)的過程中，分餾塔頂循環(huán)系統(tǒng)經(jīng)常性的出現(xiàn)結(jié)鹽或者腐蝕泄露的情況。其發(fā)生故障的部位主要集中在頂循系統(tǒng)、塔頂油氣冷卻系統(tǒng)的管線或者一些冷卻儀器當(dāng)中。在對(duì)其進(jìn)行細(xì)致的檢修過程中，相關(guān)技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)在低溫系統(tǒng)塔頂油氣管線位置，發(fā)生了嚴(yán)重的腐蝕，使其出現(xiàn)管道減薄的情況，需要對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的更換。而在空冷器的入口位置也存在著嚴(yán)重的腐蝕情況，需要進(jìn)行及時(shí)的處理。

現(xiàn)階段對(duì)裝置使用的分餾塔頂以及冷卻系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的檢測(cè)，其中對(duì)含硫污水進(jìn)行抽樣檢測(cè)，可以從數(shù)據(jù)的分析得出，污水當(dāng)中含有的鐵離子流失量大于均值3，因此可以說明現(xiàn)階段設(shè)備系統(tǒng)當(dāng)中的腐蝕情況正在逐年的加劇當(dāng)中。具體的分餾塔頂系統(tǒng)腐蝕數(shù)據(jù)如表1。

表1 分餾塔頂系統(tǒng)腐蝕數(shù)據(jù)

2 分餾塔頂系統(tǒng)分析

在對(duì)原料油進(jìn)行加工的過程中，其中含有的眾多化學(xué)元素，諸如硫、酸以及氮元素的含量的提升，是加劇裝置腐蝕程度的重要因素。并且現(xiàn)階段一些企業(yè)當(dāng)中不斷的提升對(duì)原有硫的加工規(guī)模，使得加工過程中的酸值含量在不斷的提升當(dāng)中。而原料在加工過程中，產(chǎn)生的硫化物以及眾多氮化物進(jìn)行催化裂解的過程中，還會(huì)產(chǎn)生一系列H2S以及NH3等物質(zhì)，進(jìn)而在加工產(chǎn)物當(dāng)中還會(huì)讓有機(jī)氯化物進(jìn)行分解，進(jìn)而形成了HCl。這樣的化學(xué)反應(yīng)當(dāng)中，其分餾塔頂在進(jìn)行冷卻時(shí)，同吸收穩(wěn)定系統(tǒng)會(huì)形成一種基于H2S-HCN-HCl+水的電化學(xué)腐蝕介質(zhì)，對(duì)設(shè)備造成嚴(yán)重的腐蝕循環(huán)。

2.1 H2S-HCN-HCl+水的電化學(xué)腐蝕介質(zhì)

通常情況下，在催化分餾塔頂系統(tǒng)的介質(zhì)當(dāng)中，有著較高的NH3含量，因此在對(duì)污水進(jìn)行檢測(cè)的過程中，其呈現(xiàn)的pH值會(huì)在8.4左右，但是在對(duì)分餾塔頂系統(tǒng)進(jìn)行分析的過程中，其形成的腐蝕情況主要是以HCl酸性腐蝕為主，其發(fā)生腐蝕的主要位置在塔頂?shù)膿]發(fā)線以及冷卻器的部位。之后在對(duì)其進(jìn)行腐蝕反應(yīng)的詳細(xì)分析之后，發(fā)現(xiàn)是HCl同H2S在水環(huán)境中的溶解度以及平衡分壓不同的原因。例如在溫度為110℃以下的時(shí)候，當(dāng)出現(xiàn)冷凝液就會(huì)讓HCl充分的溶解到冷凝液當(dāng)中，這樣便使得冷凝液的pH值降低，并且這個(gè)過程中氨的含量正在不斷的升高，但是始終保持在露點(diǎn)的范圍之中，因此使得沒有在水中充分的溶解，而且對(duì)于H2S來說，只有在溫度降低到77攝氏度以下的時(shí)候才會(huì)發(fā)生溶解。為此，氨氣無法對(duì)該區(qū)域中的冷凝中存在的酸性物質(zhì)進(jìn)行中和，進(jìn)而使得對(duì)相關(guān)設(shè)備以及管線發(fā)生腐蝕反應(yīng)。

在這種腐蝕條件下，會(huì)由于加工原材料的區(qū)別，使得腐蝕介質(zhì)的含量也有所不同，同時(shí)對(duì)于腐蝕的實(shí)際表現(xiàn)也并不相同。在發(fā)生腐蝕的過程中，其實(shí)際的特征主要不僅會(huì)造成設(shè)備厚度的減薄，同時(shí)還會(huì)造成局部位置的穿孔，同時(shí)在特別的位置上還會(huì)出現(xiàn)一定程度的鼓泡開裂以及各種氫脆化的破壞現(xiàn)象，加強(qiáng)硫化物的應(yīng)力腐蝕效果。同時(shí)，在有著CN-存在的情況下，其H2S與鐵元素反應(yīng)而產(chǎn)生的硫化亞鐵，這兩種元素會(huì)對(duì)形成的硫化鐵的保護(hù)層產(chǎn)生腐蝕的效果，為此會(huì)產(chǎn)生絡(luò)合離子，這樣的反應(yīng)會(huì)進(jìn)一步加劇腐蝕的效果，而產(chǎn)生的絡(luò)合離子還會(huì)同鐵離子繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，從而生產(chǎn)白色的物質(zhì)。為此，在反應(yīng)過程中存在著氰化物或者氯化物的時(shí)候，其擁有著較多的活性離子，在該系統(tǒng)加工過程中會(huì)有著較為嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象。

2.2 分餾塔的結(jié)鹽腐蝕現(xiàn)象

在系統(tǒng)當(dāng)中發(fā)生結(jié)鹽或者發(fā)生腐蝕反應(yīng)，都會(huì)對(duì)設(shè)備發(fā)生嚴(yán)重的侵蝕效果，這樣便對(duì)設(shè)備的使用周期造成嚴(yán)重的影響。一般來說，在催化裝置發(fā)生結(jié)鹽的位置主要發(fā)生在分餾塔頂循系統(tǒng)以及揮發(fā)線空冷系統(tǒng)當(dāng)中，同時(shí)在發(fā)生結(jié)鹽的分餾塔頂循系統(tǒng)的塔盤當(dāng)中，經(jīng)常性的發(fā)生結(jié)鹽，就會(huì)嚴(yán)重的影響塔頂?shù)恼＿\(yùn)行。例如在一些例行監(jiān)測(cè)的過程中，相關(guān)檢修人員對(duì)分餾系統(tǒng)進(jìn)行了水洗鹽的操作，其進(jìn)行操作之后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，表明在催化反應(yīng)以及油品分餾當(dāng)中所產(chǎn)生的氯化氫、氨以及硫化氫都在分餾塔當(dāng)中，伴隨著油氣而在上升。在上升的過程中，會(huì)同頂循水蒸氣進(jìn)行冷卻反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生的冷凝水會(huì)與含有銨離子以及氯離子的水蒸氣進(jìn)行傳質(zhì)，從而有著大量的氯離子以及硫氰化銨產(chǎn)生，進(jìn)而形成鹽垢。同時(shí)由于產(chǎn)生了大量的氰化物以及氯離子對(duì)銹蝕層有著較強(qiáng)的破壞性，使其形成的鹽垢發(fā)生疏松，進(jìn)而形成大面積的剝落，之后會(huì)在分餾塔頂循系統(tǒng)的塔盤內(nèi)產(chǎn)生堆積，形成塔盤的堵塞。這樣較多的腐蝕介質(zhì)以及各種腐蝕產(chǎn)物在進(jìn)入到了冷凝冷卻系統(tǒng)當(dāng)中后，會(huì)讓其中的冷卻器的管束以及相關(guān)設(shè)備發(fā)生堵塞或者發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕，進(jìn)而降低了管束以及空冷器的有效使用。

2.3 頂循環(huán)系統(tǒng)銨鹽結(jié)晶腐蝕

在頂循環(huán)系統(tǒng)當(dāng)中，發(fā)生的結(jié)晶會(huì)嚴(yán)重的腐蝕相關(guān)設(shè)備。裝置當(dāng)中的結(jié)鹽一般來說都是在分餾塔頂循系統(tǒng)當(dāng)中，并且在對(duì)其形成的鹽塊進(jìn)行取樣分析之后可以得出，其鹽塊的主要成分為NH4Cl，因此在進(jìn)行催化裂化反應(yīng)的過程中，會(huì)使原材料當(dāng)中的氮化物受熱發(fā)生一定程度的分解，讓其生成眾多的產(chǎn)物，同時(shí)產(chǎn)生的成分并不能有效的與水發(fā)生溶解，并且在分餾塔進(jìn)行下流的過程中，溫度的升高會(huì)加劇水分的流失，進(jìn)而會(huì)形成具有較強(qiáng)黏著力的半流體，進(jìn)而在降液槽的下部產(chǎn)生沉積，這樣長期下去就會(huì)形成較強(qiáng)的酸性環(huán)境。

3 優(yōu)化流程

現(xiàn)階段以某一石化公司的重油催化裂化裝置為例，由于在富氣壓縮機(jī)的入口處實(shí)際測(cè)量的溫度發(fā)生了瓶頸，因此需要對(duì)其進(jìn)行合理化的操作，使其控制好熱水反應(yīng)罐的溫度，進(jìn)而提升分餾塔頂冷卻系統(tǒng)當(dāng)中產(chǎn)生的冷卻效果，同時(shí)還能夠?qū)⒋呋b置換熱水的終溫下降。其中氣分裝置則需要，利用一些低壓的蒸汽，使其對(duì)熱水進(jìn)行加熱，這樣的利用情況下使得利用率較低。因此為了改善這樣的技術(shù)瓶頸，就需要對(duì)其使用的設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造，同時(shí)還需要充分的結(jié)合其裝置低溫?fù)Q熱網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，對(duì)其分餾塔頂冷卻系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)性的優(yōu)化，以此來提升設(shè)備的使用性能，進(jìn)而降低設(shè)備的耗能情況。

裝置所采用的分餾塔頂油氣空冷器是屬于干濕聯(lián)合空冷，在使用了之后，隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷提升，在進(jìn)行實(shí)際加工生產(chǎn)的過程中，使得管束外部翅片出現(xiàn)了管結(jié)垢，同時(shí)管束的翅片有著較為嚴(yán)重的脫落，進(jìn)而導(dǎo)致風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)了明顯的效率下降，故障頻發(fā)。并且，在使用的過程中，由于每一個(gè)空冷器之間存在的間隙較小，這樣便會(huì)使得出現(xiàn)了互相搶風(fēng)的情況發(fā)生，直接導(dǎo)致系統(tǒng)當(dāng)中的冷卻能力的下降，在分餾塔頂出的實(shí)際溫度不與當(dāng)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)溫度相符。雖然在之前已經(jīng)做過一定的優(yōu)化處理，但是實(shí)際效果來看，還是沒有從根本上解決低空冷入口的溫度值。同時(shí)采用的定期調(diào)整空冷偏流，以及相關(guān)技術(shù)人員對(duì)其管束的表面進(jìn)行沖洗的措施，效果并不理想。使用的分餾塔頂?shù)臏囟纫恢倍荚?0℃左右，這樣就會(huì)導(dǎo)致氣壓機(jī)的入口溫度有著明顯的上升，其富氣量有著明顯的提升，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)當(dāng)中的氣壓機(jī)無法進(jìn)行平穩(wěn)的運(yùn)行，使其長期處于性能的瓶頸期。

3.1 腐蝕與防護(hù)的方式

在上文進(jìn)行腐蝕現(xiàn)象的描述之后，其明確了發(fā)生嚴(yán)重腐蝕的具體原因，因此在進(jìn)行系統(tǒng)的檢修過程中需要進(jìn)行相關(guān)的設(shè)備改造。

(1)加強(qiáng)原油脫鹽脫水。在原料的預(yù)處理階段，需要設(shè)置電脫鹽罐，這樣便可以有效的將原料當(dāng)中的無機(jī)鹽以及大量的水分進(jìn)行去除，同時(shí)還能夠有效的降低原料當(dāng)中的無機(jī)鹽氯化鈉、氯化鎂以及氯化鈣，這樣便會(huì)有效的降低系統(tǒng)當(dāng)中的氯化物對(duì)設(shè)備產(chǎn)生的嚴(yán)重腐蝕，并且在分餾塔頂以及頂循環(huán)系統(tǒng)當(dāng)中發(fā)生的結(jié)鹽等現(xiàn)象進(jìn)行有效的處理。

(2)提升管反應(yīng)器注水含有硫氨污水轉(zhuǎn)變?yōu)閮艋?。在?yōu)化的過程中，需要將管反應(yīng)器當(dāng)中原有的含硫氨污水，在進(jìn)行維修的過程中，將其轉(zhuǎn)變?yōu)檐浕?，這樣便可以有效的控制住整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中硫、氮以及氯的含量。

(3)新增頂循環(huán)除鹽系統(tǒng)。在使用的分餾塔頂頂循環(huán)當(dāng)中，需要進(jìn)行事先的在線脫鹽處理，是指可以有效的降低頂循環(huán)系統(tǒng)當(dāng)中的含鹽總量，進(jìn)而起到防止腐蝕發(fā)生的情況。

(4)材質(zhì)升級(jí)和改造?？梢詫⒃静捎玫姆逐s塔塔盤全部進(jìn)行優(yōu)化和升級(jí)，而另一部的換熱器管束則需要將10號(hào)鋼升級(jí)為08crcusb的鋼材。

(5)設(shè)置循環(huán)水側(cè)漏系統(tǒng)。在對(duì)其塔頂?shù)挠蜌饫鋮s器進(jìn)行詳細(xì)的檢測(cè)之后，對(duì)于發(fā)生的各種泄露需要進(jìn)行及時(shí)的解決，進(jìn)而避免在日后的使用過程中出現(xiàn)嚴(yán)重的水污染。降低污水的方式，能夠直接降低污水處理裝置當(dāng)中的工作負(fù)荷。

3.2 水溶性緩蝕劑的使用

在進(jìn)行優(yōu)化的過程中，還可以使用一種水溶性的緩蝕劑。這樣便可以在使用的過程中，能夠同金屬發(fā)生一定程度的反應(yīng)，之后再通過物理吸附以及各種化學(xué)吸附在金屬的表面形成一個(gè)完整的保護(hù)膜，這樣的保護(hù)膜就是緩蝕劑當(dāng)中的極性基團(tuán)在金屬的表面形成了一個(gè)雙電層結(jié)構(gòu)類型，這樣的結(jié)構(gòu)可以有效的提升金屬離子化當(dāng)中的活化能。并且在互換實(shí)際當(dāng)中的非極性基團(tuán)，能夠有效的避免在金屬的表面形成橫定向的排列，因此會(huì)形成一個(gè)疏水性的保護(hù)摸。在形成了一個(gè)保護(hù)膜之后，便可以避免腐蝕反應(yīng)物發(fā)生一定的擴(kuò)散，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)腐蝕反應(yīng)的抑制作用。

3.3 設(shè)備優(yōu)化方案設(shè)計(jì)

可以對(duì)系統(tǒng)當(dāng)中所使用的空冷EC-2201進(jìn)行設(shè)備的更換，這樣便可以實(shí)現(xiàn)分餾塔頂冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化改造工程。

首先需要對(duì)分餾塔頂當(dāng)中所使用的干式聯(lián)合空冷進(jìn)行拆除，將其全部更換為六個(gè)濕式板空冷器。之后再將分餾塔頂油氣當(dāng)中的換熱水冷換氣進(jìn)行更滑，使其采用的管束將其變成螺旋折流板換熱器，同時(shí)還需再額外加設(shè)兩個(gè)不同規(guī)格的換熱器，使其在工作的過程中進(jìn)行協(xié)調(diào)工作，這樣便可以有效的改善在分餾塔頂冷卻系統(tǒng)當(dāng)中長期存在的冷卻性能不佳的情況，同時(shí)這樣還可以有效的降低油氣側(cè)的壓降問題。同時(shí)，還需要對(duì)低換熱的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相關(guān)優(yōu)化處理，這樣便可以在操作過程中更好的對(duì)油中存有的熱量進(jìn)行吸收。

4 結(jié)語

綜上所述，在對(duì)催化裂化裝置分餾塔頂及冷卻系統(tǒng)腐蝕分析與優(yōu)化過程中，首先需要明確在進(jìn)行化工生產(chǎn)過程中其容易造成腐蝕的幾種類型，之后才能夠針對(duì)發(fā)生的故障問題來進(jìn)行有針對(duì)性的解決以及處理。