李誠成，周 琪，王志剛，李 正

(中國石油化工股份有限公司洛陽分公司, 河南 洛陽 471012)

某石化分公司延遲焦化裝置設計加工能力1.40 Mt/a，年開工時間8 400 h，循環(huán)比0.3，采用“一爐兩塔”和“可靈活調(diào)節(jié)循環(huán)比”的工藝流程。根據(jù)生產(chǎn)要求，該延遲焦化裝置需要停工進行低負荷改造。為了防止腐蝕，對裝置停工期間設備及管道容易產(chǎn)生腐蝕的部位及原因進行了分析，提出并采取有針對性的應對措施，取得了良好效果。

1 延遲焦化裝置易腐蝕部位及原因分析

近年來，延遲焦化裝置原料中腐蝕性雜質(zhì)的含量及種類不斷增加，其中主要包括各種形態(tài)的硫化物、氮化物、氯化物、有機酸以及金屬等。在裝置停工退油期間,這些雜質(zhì)易附著在管道的彎頭處，與管道吹掃后滴落在彎頭處的液態(tài)水接觸形成電化學腐蝕環(huán)境，對設備和管道造成腐蝕。

1.1 工藝管道的腐蝕

減壓渣油在延遲焦化裝置焦炭塔中進行裂解反應，其中渣油中的含硫物質(zhì)會反應產(chǎn)生大量的硫化物,含氮物質(zhì)反應產(chǎn)生氨,氯化物易水解產(chǎn)生氯化氫，氯化氫在氣相中腐蝕較弱，但遇水溶解后能形成腐蝕性極強的鹽酸。此外，渣油中所含的金屬物質(zhì)與氧結(jié)合也容易造成設備、管道的腐蝕。在裝置停工吹掃后，管道彎頭處容易發(fā)生吸氧腐蝕，其主要原因是彎頭處容易殘留冷凝后的液態(tài)水，空氣中的氧氣易溶解于金屬表面的水膜中，從而導致金屬發(fā)生電化學腐蝕。

管道吹掃后的部分存水冷凝并附著在工藝管道表面，充當電解質(zhì)溶液，水中的氧有去極化作用，構(gòu)成腐蝕原電池，使得鋼鐵發(fā)生腐蝕。

在氧的作用下，反應進一步進行：

Fe(OH)3脫水從而形成鐵銹：

這種腐蝕由表面開始，逐漸向深層發(fā)展，形成大面積的腐蝕區(qū)域，加劇了碳鋼腐蝕。

工藝管道上金屬的腐蝕主要是這種吸氧腐蝕，吸氧腐蝕的速率與水中的溶解氧濃度成正比。氧的濃度越大，在水、垢兩相中質(zhì)量濃度差就越大，則陰陽兩極的電位差也越大，金屬越易與氧反應從而造成管道腐蝕。

1.2 設備的腐蝕

作為延遲焦化裝置進料的減壓渣油中殘?zhí)俊⒔饘偌傲蚝枯^高，此外裝置進料還包括溶劑脫瀝青裝置的輕油漿和瀝青質(zhì)，油漿中的固含量較高，致使延遲焦化裝置的設備腐蝕嚴重。在裝置停工期間更應該注意保護容易腐蝕的設備和管道。停工期間需要重點防護的易腐蝕設備包括冷卻器、冷卻水箱和分餾塔塔盤等。

冷卻器、冷卻水箱是延遲焦化裝置腐蝕最嚴重的部位，這些冷換設備的腐蝕情況見表1。

表1 冷換設備的腐蝕泄漏情況

這些冷換設備易產(chǎn)生腐蝕的原因是當金屬管束上結(jié)有水垢或有沉積水渣時，在水垢或水渣下形成垢下腐蝕。垢下腐蝕可能是堿性腐蝕，也可能是酸性腐蝕,主要取決于水中所含的雜質(zhì)以及水的pH值。延遲焦化裝置的冷換設備腐蝕類型為酸腐蝕，當水中含有MgCl2和CaCl2時，在沉積物下的MgCl2和CaCl2會與水發(fā)生反應，形成Mg(OH)2和Ca(OH)2以及HCl，使pH值下降，對鋼材形成酸腐蝕。當金屬表面有堅硬的水垢存在時，反應生成的氫難以擴散到液相中，容易滲入鋼材與碳鋼中的Fe3C(滲碳體)發(fā)生反應，造成鋼材脫碳，同時使金屬組織發(fā)生變化，形成微小晶間裂紋，造成冷換設備腐蝕損傷。

此外，延遲焦化裝置的分餾塔塔盤腐蝕情況也較嚴重，在裝置停工吹掃結(jié)束后，蒸汽冷凝形成的存水也會滯留在分餾塔塔盤上，加速分餾塔塔盤的腐蝕。

2 停工期間的防腐措施

2.1 裝置系統(tǒng)脫凈存水

裝置停工吹掃結(jié)束后，為了防止管道發(fā)生腐蝕，需要將裝置各個系統(tǒng)的存水排凈。裝置脫水主要分為排凈低點存水和氮氣充壓脫水。

2.1.1 排凈低點存水

裝置全面吹掃結(jié)束后，將裝置油系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)和水系統(tǒng)分別連接成為一個整體，將裝置所有的塔器、冷換設備及機泵的低點排凝管打開，盡可能將管道低點排凝處的存水排掉。易產(chǎn)生腐蝕的水系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)管道內(nèi)存水較多，需要多次排水，當?shù)忘c排凝處不再出水后，需要用非凈化風對這些管道進行掃線，確保管道內(nèi)的存水完全排凈，避免管道因存水發(fā)生腐蝕。

2.1.2 氮氣充壓脫水

裝置內(nèi)油系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)管道錯綜復雜，當各個系統(tǒng)管道的低點排凝處不再出水后，系統(tǒng)部分管道的彎頭處仍會有蒸汽冷凝形成的存水，易造成彎頭處的腐蝕。為了將整個系統(tǒng)的存水全部排凈，需要用氮氣對系統(tǒng)進行充壓，利用氮氣將裝置各個系統(tǒng)管道中的存水全部吹掃至低點排凝處排凈，避免存水滯留在管道中導致腐蝕。

2.2 裝置氮氣保護

裝置內(nèi)的存水全部排凈后，為了防止管道內(nèi)進入氧氣而導致管道發(fā)生腐蝕，需要對油系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)等管道充入氮氣進行保護。在充氮保護前，需要將各個塔器的排凝管及放空閥全部關閉，防止空氣進入管道。由于裝置氮氣系統(tǒng)的管道較少，因此通過氮氣管線充氮進入各個系統(tǒng)的方法容易造成某些沒有氮氣管道的系統(tǒng)保護效果差，甚至會出現(xiàn)閥門泄漏系統(tǒng)不能保壓的情況，造成氮氣浪費，增加裝置的能耗費用。為了使裝置各個系統(tǒng)均能達到氮氣保護的壓力要求，又可以節(jié)約氮氣的消耗，在延遲焦化裝置停工期間,現(xiàn)場人員采用了一種新的氮氣注入方法：將裝置界區(qū)氮氣系統(tǒng)與蒸汽系統(tǒng)相連，氮氣通過蒸汽管道進入各個系統(tǒng)進行充壓保護，這樣既可以保證各個系統(tǒng)快速充壓，又可以節(jié)省氮氣。

3 停工期間的防護效果

3.1 管道和設備防護效果

延遲焦化裝置用氮氣保護持續(xù)了3個月，各個系統(tǒng)的壓力一直維持在0.11 MPa左右。為了檢查裝置各個系統(tǒng)管線的防護效果，對裝置8個容易產(chǎn)生腐蝕的重要管道進行腐蝕跟蹤監(jiān)測，結(jié)果見表2。

表2 延遲焦化重要管道腐蝕監(jiān)測情況

從表2可以看出，裝置8個容易產(chǎn)生腐蝕的重要管道在裝置氮氣保護后的最高腐蝕速率為0.000 3 mm/月，而在裝置停工前的最高腐蝕速率為0.014 6 mm/月，由此可以看出，延遲焦化裝置停工后的氮氣保護措施取得了明顯的效果，抑制了管道的腐蝕。

3.2 經(jīng)濟效益分析

某石化分公司延遲焦化裝置通過蒸汽管線注入氮氣進行系統(tǒng)充壓保護，將氮氣的用量維持在100 m3/h ，各個系統(tǒng)的壓力維持在0.11 MPa左右，與直接通過氮氣管線進入系統(tǒng)充壓保護的其他同規(guī)模裝置氮氣用量進行了對比，具體數(shù)據(jù)見表3。

表3 不同裝置氮氣用量及系統(tǒng)壓力對比

從表3可以看出，利用氮氣通過蒸汽管線進入系統(tǒng)進行充壓保護的延遲焦化裝置比其他裝置節(jié)約氮氣220 m3/h，按照每立方米氮氣0.62元人民幣進行計算,每年可以節(jié)省約119萬元人民幣。

4 結(jié)束語

延遲焦化裝置停工吹掃后,將氮氣系統(tǒng)與蒸汽系統(tǒng)相連，氮氣通過蒸汽管道進入裝置各個系統(tǒng)進行充壓保護，既達到了裝置停工防護的效果，也降低了氮氣的消耗，節(jié)約了成本。此方法也可以用于其他需要做停工防腐保護的裝置,具有推廣價值。