胡川
(中國石化長嶺分公司,湖南岳陽 414000)
2009年,根據(jù)公司質(zhì)量升級改造總體設(shè)計(jì)方案,即1 000萬t/a原油加工綜合規(guī)劃總流程中重整裝置規(guī)模由50萬t/a改建到70萬t/a,將原有的組合床重整技術(shù)改造為連續(xù)重整技術(shù),預(yù)加氫單元增設(shè)了原料預(yù)分餾塔T1102,將原來的全餾分加氫改為先分餾后加氫的流程,其目的是在T1102中脫除C5以下輕石腦油組分,既降低預(yù)加氫裝置的負(fù)荷又降低了進(jìn)料中的氧含量和水含量,提高裝置的適應(yīng)性。
石腦油原料從原料罐區(qū)經(jīng)預(yù)分餾塔進(jìn)料泵P1106A/B升壓后與預(yù)分餾塔底物流在預(yù)分餾塔進(jìn)料換熱器E1107A/B/C換熱后進(jìn)入預(yù)分餾塔T1102,在預(yù)分餾塔中將C5以下餾分拔出,并脫除原料中的水,塔底物流經(jīng)預(yù)加氫進(jìn)料泵P1101A/B升壓后進(jìn)入預(yù)加氫部分。
重整預(yù)分餾塔T1102系統(tǒng)自2009年5月至2018年12月已運(yùn)行近10年,從2018年12月起至2019年3月,連續(xù)出現(xiàn)回流管線腐蝕穿孔現(xiàn)象,水冷器管束腐蝕穿孔,空氣冷卻器管束腐蝕穿孔現(xiàn)象。具體情況如下:
2018年12月T1102回流線彎頭腐蝕穿孔,導(dǎo)致裝置局部停工見圖1。
圖1 第一次腐蝕穿孔
2019年1月、3月T1102回流線包盒子處理后,連續(xù)兩次再次泄漏,導(dǎo)致裝置局部停工。
2019年2月,發(fā)現(xiàn)循環(huán)水含油量異常,驗(yàn)證E1108管束泄漏,見圖2。
圖2 水冷器管束腐蝕堵塞
2019年3月,空冷A1103C管束泄漏,導(dǎo)致裝置局部停工。
尤其回流線2019年4月整體更新后,2020年1月管線再次腐蝕穿孔,泄漏部位為控制閥后橫管段與直管段連接處彎頭部位,直管段有不均勻減薄情況并且管線內(nèi)有大量黑色結(jié)垢物,管壁有不均勻坑蝕及溝槽狀腐蝕(坑深1~3mm)。見圖3。
圖3 管線內(nèi)腐蝕垢物
經(jīng)過對回流線及回流罐內(nèi)黑色垢污的取樣分析,結(jié)果見表1、2,T1102回流管及V1106內(nèi)腐蝕垢樣主要為鐵的氧化物和鐵的硫化物,其中,T1102回流管內(nèi)腐蝕垢樣以鐵的硫化物及氧化物(各占50%左右)為主;V1106罐內(nèi)壁腐蝕垢樣以鐵的硫化物(占比≥80%)為主,腐蝕主要為H2S、O2、H2O形成的濕態(tài)硫化氫腐蝕和氧腐蝕,因回流罐有部分H2S氣體隨罐頂氣相外排,回流線H2S腐蝕減少,造成腐蝕的差異。
表1 T1102回流線垢物組成分析
表2 V1106回流罐垢物組成分析
重整石腦油原料油主要由800萬t/a常減壓蒸餾裝置、170萬t/a渣油加氫裝置、240萬t/a汽柴油加氫裝置、100萬t/a加氫轉(zhuǎn)化裝置,以及外購石腦油提供,因此原料組分及腐蝕性雜質(zhì)含量變化大。原料中的S、Cl、酸度變化如圖4所示。
圖4 原料中的S、Cl、酸度變化趨勢
石腦油儲罐中要求S含量≯300 mg/kg,Cl含量≯5 mg/kg,酸度≯10 mgKOH/100 mL,從圖4可看出,原料中的S含量部分時間接近指標(biāo)值;酸度變化較大,主要由部分常減壓裝置使用的酸性物質(zhì)(脫鈣劑)帶入;Cl含量較低,且變化不大。
T1102系統(tǒng)中的氧主要有外購石腦油自身含有的氧和運(yùn)輸途中油品氧化以及石腦油原料罐中儲存的氧溶于罐壁水膜中,帶入預(yù)分餾塔系統(tǒng)。鐵受水中溶解氧的腐蝕是一種電化學(xué)腐蝕,鐵和氧形成化學(xué)電池,鐵的電極電位總是比氧的電極電位低,所以在鐵氧腐蝕電池中,鐵是陽極,遭到腐蝕,氧為陰極,進(jìn)行還原,在這里溶解氧起陰極去極化作用,引起氧腐蝕,腐蝕的表現(xiàn)為潰瘍和小孔型局部腐蝕造成凹陷,對金屬強(qiáng)度破壞非常嚴(yán)重。
回流管線流量控制在8~30 t/h,平均流量為13 t/h,管徑為Φ159 mm,管線流速在0.2~0.8 m/s變化較大,由于泄漏彎頭位于控制閥后橫、立管交界處,由于流量、流速及流向的變化,易在彎頭及附近區(qū)域形成湍流,腐蝕性介質(zhì)高速沖擊,易在金屬表面形成溝痕、波紋、渠槽、淚滴、馬蹄型等凹槽。
預(yù)分餾塔系統(tǒng)腐蝕主要集中在塔頂至回流管線部分,而塔底及底部管線經(jīng)測厚,壁厚減薄速率很低,主要因系統(tǒng)中的水分和H2S在塔底高溫下很難存積,都經(jīng)蒸發(fā)進(jìn)入塔頂系統(tǒng)冷凝成液態(tài)和氣相外排系統(tǒng),形成濕態(tài)的H2S、H2O、O2腐蝕。表3為2019年6月重整裝置滿負(fù)荷標(biāo)定時所采集的數(shù)據(jù)。
表3 重整滿負(fù)荷標(biāo)定采樣數(shù)據(jù)
重整原料罐由3座10 000 m3儲罐V409、V410、V411組成,后改造增加1座5 000 m3原料儲罐V408,針對石腦油原料來源多、外購石腦油組分復(fù)雜且外購石腦油直接進(jìn)罐量與時間不明確,易對設(shè)備腐蝕產(chǎn)生不良影響,通過優(yōu)化原料罐收油流程,V408、V409、V410、V411可以根據(jù)收油線、付油線、倒收線相互切換,特別將外購石腦油單獨(dú)收進(jìn)V408中然后再通過摻煉泵等比例帶煉,尤其對原料中的S及酸度變化進(jìn)行及時調(diào)整,以減輕外購石腦油對設(shè)備的腐蝕。工藝流程優(yōu)化后見圖5。
圖5 原料罐工藝優(yōu)化后流程
通過從塔頂加注除氧水,利用除氧水中含氨呈弱堿性的特點(diǎn)中和并稀釋其中的酸性介質(zhì)。同時對T1102頂揮發(fā)線增加注緩蝕劑流程,注入ZY-208B油溶性緩蝕劑;ZY-208B緩蝕劑為中和成膜及表面活性型油溶性緩蝕劑,其中和組分能有效中和介質(zhì)內(nèi)的酸性物質(zhì)降低其腐蝕作用,其成膜組分帶有極性基團(tuán)和非極性基團(tuán),能吸附在金屬設(shè)備表面上,形成分子保護(hù)膜。從而使腐蝕性介質(zhì)與金屬表面隔離,起到緩蝕作用。其表面活性組分能有效剝離金屬表面附著的腐蝕物,防止其垢下腐蝕。除氧水及緩蝕劑注入工藝流程見圖6。
圖6 除氧水及緩蝕劑注入工藝流程
因原料罐為內(nèi)浮頂常壓罐,密封性較差,空氣、水分可以通過罐頂通氣孔、呼吸閥等進(jìn)入罐內(nèi),通過封閉通氣孔,增加氮?dú)庋a(bǔ)入流程等措施,可以有效隔絕或減少氧氣和水進(jìn)入原料罐,也極大減少腐蝕介質(zhì)帶入預(yù)分餾塔系統(tǒng)。
通過采用抗硫化氫GB/T 9948—2013系列裂化無縫鋼管,將管道設(shè)計(jì)壓力等級升至2.5A5級,并增加管道壁厚。加強(qiáng)管道焊接環(huán)節(jié)的把關(guān),焊口100%熱處理,及時消氫、消除焊接應(yīng)力、改善焊縫組織和綜合性能。
1)對預(yù)分餾塔系統(tǒng)回流管線及塔頂管線等定點(diǎn)測厚,增加原料罐及回流罐下水中鐵離子、氯離子及硫化氫的分析,并將每月1次的監(jiān)測增加到每周1次。
2)對管線腐蝕速率較快的部位重點(diǎn)檢查并及時更換。
3)對原料罐中下水監(jiān)測異常時,及時調(diào)整原料組成,對回流罐下水監(jiān)測異常時,及時調(diào)整注水及注緩蝕劑量。
2020年4月對T1102系統(tǒng)采取注入除氧水及緩蝕劑等措施后,鐵離子由之前最高700 mg/L降至目前3 mg/L以內(nèi),pH值維持在7~8,腐蝕程度明顯降低,詳見表4。
表4 改善后下水分析結(jié)果
分析重整預(yù)分餾塔回流線等部位的腐蝕原因,確定該系統(tǒng)主要是濕態(tài)硫化氫、氧的腐蝕。針對腐蝕特點(diǎn),對石腦油原料組成進(jìn)行針對性調(diào)控,有效降低原料中S含量、酸值等,并對原料罐氮封改造,有效減少原料中O2、H2O的進(jìn)入;同時對T1102頂增加加注緩蝕劑及除氧水流程的優(yōu)化措施,并增加防腐檢測頻次,及時調(diào)整注入量,有效降低了T1102系統(tǒng)的腐蝕問題,對重整預(yù)加氫系統(tǒng),特別是先分餾再加氫的工藝系統(tǒng),提供良好有效的防腐措施,解決了重整預(yù)分餾塔系統(tǒng)的腐蝕難題。