朱立軍，劉尚銘

（中國(guó)石油玉門(mén)油田煉化總廠，甘肅酒泉 735200）

0 引言

原油是煉化產(chǎn)業(yè)不可或缺的生產(chǎn)原料，由于原油中的成分比較復(fù)雜，包含氯化物、硫化物、酸等帶有腐蝕性的物質(zhì)，在使用常減壓裝置對(duì)原油進(jìn)行蒸餾時(shí)，這些物質(zhì)經(jīng)過(guò)不斷的加熱、蒸發(fā)及分解過(guò)程，逐步分解成為氯化氫、硫化氫、環(huán)烷酸等，但這些物質(zhì)的腐蝕性較強(qiáng)，會(huì)對(duì)常減壓裝置及管道造成不同程度的腐蝕。如果腐蝕問(wèn)題得不到重視，會(huì)對(duì)常減壓裝置造成嚴(yán)重?fù)p壞，降低常減壓裝置及管道的使用壽命，增加設(shè)備維護(hù)成本，給企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為了有效應(yīng)對(duì)常減壓裝置在處理高硫高酸原油中的腐蝕問(wèn)題，一般可以通過(guò)電脫鹽及化學(xué)藥劑的方式加以處置，提升常減壓裝置及管道的抗腐蝕能力，保障原油加工的正常開(kāi)展。

1 設(shè)備及管道腐蝕

在使用常減壓裝置加工高硫高酸原油的過(guò)程中，最容易發(fā)生腐蝕問(wèn)題的部位包括初餾塔、常壓塔、長(zhǎng)頂氣分液罐、加熱爐和減壓塔等部位，造成常減壓裝置設(shè)備及管道腐蝕問(wèn)題的原因比較復(fù)雜。對(duì)常減壓裝置及管道內(nèi)的腐蝕物分析后發(fā)現(xiàn)，在腐蝕物中包含大量的鐵元素，說(shuō)明鐵元素的銹蝕問(wèn)題是造成常減壓裝置設(shè)備及管道腐蝕的重要因素；其次，在常減壓裝置處理高硫高酸原油的過(guò)程中，由于塔頂冷回流管處于液相內(nèi)部，因此也容易在塔頂位置造成一定的腐蝕；此外，常減壓裝置的換熱器在氣側(cè)區(qū)域作業(yè)時(shí)也容易產(chǎn)生腐蝕的問(wèn)題，繼而在換熱器內(nèi)部形成大量的腐蝕坑洞。

2 腐蝕原因

2.1 高溫硫及環(huán)烷酸腐蝕的原因

高溫硫和環(huán)烷酸的腐蝕都屬于高溫腐蝕范疇，一般發(fā)生于常減壓裝置在240～400 ℃進(jìn)行原油加工的情況下，在這個(gè)溫度區(qū)間中，常減壓裝置設(shè)備及管道的腐蝕與酸的分子量具有十分密切的關(guān)系。一般情況下，常減壓裝置設(shè)備及管道發(fā)生高溫硫及環(huán)烷酸腐蝕的部位主要集中在初餾塔的底部到換熱系統(tǒng)之間的空間范圍內(nèi)，這是由于在常減壓裝置換熱期間初餾塔到換熱系統(tǒng)中的活性硫及金屬物質(zhì)會(huì)發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)，而生成的硫化物最終以硫化鐵等物質(zhì)形態(tài)殘留于初餾塔到換熱系統(tǒng)之間，繼而對(duì)常減壓裝置造成了不同程度的腐蝕。從數(shù)據(jù)分析的結(jié)果來(lái)看，當(dāng)常減壓裝置處于350～400 ℃的高溫區(qū)間的情況下所發(fā)生的高溫硫及環(huán)烷酸的腐蝕現(xiàn)象最為嚴(yán)重；隨著常減壓裝置設(shè)備及管道流速的不斷升高，也會(huì)使腐蝕的情況進(jìn)一步加劇。

2.2 保溫層下腐蝕的原因

一般情況下，發(fā)生于常減壓裝置保溫層下的腐蝕屬于低溫腐蝕，是一種容易被忽視的腐蝕問(wèn)題。發(fā)生保溫層下低溫腐蝕的情況一般是在常減壓裝置處于150 ℃以下的溫度區(qū)間中發(fā)生的腐蝕，尤其是在-10～120 ℃中最容易發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。當(dāng)使用常減壓裝置加工高硫高酸原油時(shí)，原油中包含的氯化物及硫化物在低溫環(huán)境下容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，造成氯化氫（鹽酸）腐蝕和硫化氫腐蝕[1]。

氯化氫和硫化氫腐蝕是在原油加工的傳統(tǒng)工藝中最容易發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象，造成氯化氫和硫化氫腐蝕的原因主要是氯化氫和硫化氫的沸點(diǎn)較低，在使用常減壓裝置加工高硫高酸原油時(shí)，氯化氫和硫化氫物質(zhì)很容易發(fā)生聚合反應(yīng)，在冷凝水的環(huán)境下形成濃度較高的酸性物質(zhì)，這種強(qiáng)酸會(huì)對(duì)常減壓裝置造成較為嚴(yán)重的腐蝕，給常減壓裝置的運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重影響。

保溫層下低溫腐蝕的位置主要集中在常減壓裝置初餾塔頂部的塔頂?shù)剿?、頂油氣管道、空冷器管道等位置，以塔頂部位的腐蝕最為嚴(yán)重。

3 低溫部位腐蝕的應(yīng)對(duì)措施

針對(duì)常減壓裝置低溫部位常見(jiàn)的腐蝕問(wèn)題，主要通過(guò)對(duì)高硫高酸原油采取深度脫鹽的方式進(jìn)行防腐，深度脫鹽可以有效減少在分餾塔頂部的冷卻系統(tǒng)中形成氯化氫的量，從而達(dá)到改善腐蝕問(wèn)題的作用。通過(guò)在常減壓裝置的初餾塔、常壓塔、減壓塔的頂部分別注入氨、緩蝕劑和水，也可以達(dá)到減少腐蝕的目的，這也就是常減壓裝置防腐蝕中常用的“一脫三注”處理措施。

3.1 “一脫”

“一脫三注”處理措施中的“一脫”就是采取深度脫鹽的方式應(yīng)對(duì)常減壓裝置低溫部位的腐蝕，目前最常用的手段是電脫鹽。對(duì)高硫高酸原油采取電脫鹽手段是利用乳化液中破乳劑的沉降分離過(guò)程進(jìn)行深度脫鹽，通過(guò)在高硫高酸原油中加入破乳劑，對(duì)乳化過(guò)程進(jìn)行干擾，而后利用電場(chǎng)作用促使水油分離，達(dá)到對(duì)高硫高酸原油進(jìn)行脫鹽脫水的目的。在采用電脫鹽的處理手段時(shí)，需要合理選擇破乳劑，嚴(yán)格遵循破乳劑的操作規(guī)范，精確把控破乳劑的用量和濃度，以達(dá)到最佳的脫水脫鹽效果。操作過(guò)程嚴(yán)格把控電脫鹽操作的溫度、注水量、水油混合濃度及電場(chǎng)強(qiáng)度等。在具體的電脫鹽過(guò)程中，需要注意以下問(wèn)題[2]。

（1）脫鹽溫度。通過(guò)提高操作溫度可以有效降低原油的黏稠度，降低水滴流動(dòng)所遇到的阻力，從而提高破乳劑的作用，實(shí)現(xiàn)油水的有效分離，達(dá)到更好的脫鹽效果。

（2）注水量。對(duì)高硫高酸原油進(jìn)行注水可以增加水滴的凝結(jié)效果，在脫鹽的同時(shí)達(dá)到脫水的目的。隨著原油中注水量的不斷增加，也會(huì)帶動(dòng)脫鹽效果的提升。并且，在高硫高酸原油中注入的水分中的含鹽量越低，所得到的脫鹽效果也會(huì)相對(duì)更好。

（3）油水混合的強(qiáng)度。油水混合的強(qiáng)度需要借助混合設(shè)備的壓降進(jìn)行衡量。一般而言，壓降越大就會(huì)使注入原油中的水分子越細(xì)越分散，在電場(chǎng)作用下更容易凝結(jié)，所產(chǎn)生的脫鹽效果也會(huì)越好；但如果壓降過(guò)高也容易出現(xiàn)過(guò)度乳化的情況，反而會(huì)影響脫鹽的效果。因此，在進(jìn)行電脫鹽操作前需要提前進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)反復(fù)測(cè)試掌握最為精確的油水混合強(qiáng)度，保障電脫鹽的效果。

（4）電場(chǎng)強(qiáng)度。電場(chǎng)的強(qiáng)度與水分子凝結(jié)的能力息息相關(guān)，提高電場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)提升電脫鹽的效果。目前，我國(guó)大部分煉油廠在對(duì)低溫部位腐蝕進(jìn)行電脫鹽處理的過(guò)程中都會(huì)使用全阻抗可調(diào)節(jié)的變送器，通過(guò)多擋位調(diào)節(jié)模式靈活調(diào)節(jié)電場(chǎng)強(qiáng)度，保障電脫鹽的效果。

3.2 “三注”

“三注”是通過(guò)注入中和劑、緩蝕劑和水的方式達(dá)到防腐的效果，是用于常減壓裝置低溫部位防腐的有效手段。“三注”操作應(yīng)當(dāng)注意以下問(wèn)題。

（1）注入中和劑。中和劑的注入對(duì)于緩解中和塔頂部的氯化氫等酸性物質(zhì)具有較好的效果。在進(jìn)行中和劑的注入時(shí)，需要確保冷凝水的pH 值處于7.5～8.5，在塔頂?shù)酿s出管道進(jìn)行注入。注入的方式包括兩類(lèi)：①注入10%～20%濃度的氨水進(jìn)行防腐，這種方式的成本低，但氨水易揮發(fā)，防腐效果不穩(wěn)定；②注入有機(jī)胺中和劑的方式進(jìn)行防腐，這種方式成本較高但防腐效果較好。

（2）注入緩蝕劑。緩蝕劑可以抑制腐蝕成分對(duì)常減壓裝置設(shè)備和管道造成的腐蝕，還可以起到清潔設(shè)備和管道的作用。緩蝕劑分為水溶性緩蝕劑和油溶性緩蝕劑，水溶性緩蝕劑一部位在塔頂管道注入中和劑后注入，起到保護(hù)塔頂冷凝系統(tǒng)的作用，另一部分則注入塔頂?shù)幕亓鞴艿纼?nèi)，起到塔頂防腐的作用，而油溶性緩蝕劑則全部在塔頂注入中和劑后注入。一般的常規(guī)緩蝕劑具有性狀不穩(wěn)定的問(wèn)題，在注入過(guò)程中容易造成堵塞，目前常用的有機(jī)胺型緩蝕劑可以解決常規(guī)緩蝕劑的問(wèn)題，起到良好的防腐效果。

（3）注水。在上述操作中，由于塔頂管道注入的胺容易與氯化氫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所形成的氯化銨鹽會(huì)沉積在管道內(nèi)部，從而形成腐蝕，而注水的目的就是為了解決這一問(wèn)題，增強(qiáng)常減壓裝置的防腐效果。注水的位置一般位于塔頂?shù)睦淠到y(tǒng)，注水量為塔頂餾出物總量的5%～10%。

3.3 腐蝕監(jiān)測(cè)與pH 值監(jiān)測(cè)

針對(duì)常減壓裝置在加工高硫高酸原油過(guò)程中產(chǎn)生的腐蝕問(wèn)題，為了達(dá)到更好的防腐效果，避免腐蝕問(wèn)題的進(jìn)一步發(fā)展，需要在常減壓裝置中設(shè)置腐蝕監(jiān)測(cè)與pH 值監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)常減壓裝置設(shè)備及管道的腐蝕情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)具體的腐蝕情況采取相應(yīng)的“一脫三注”處理措施，減少腐蝕問(wèn)題的嚴(yán)重影響[3]。

4 高溫部位腐蝕的應(yīng)對(duì)措施

目前，針對(duì)常減壓裝置加工高硫高酸原油過(guò)程中設(shè)備及管道高溫部位的防腐，主要通過(guò)對(duì)設(shè)備和管道進(jìn)行升級(jí)的方式加以解決。具體而言，就是在一些長(zhǎng)期處理重質(zhì)油、渣油的高溫部位使用抗腐蝕能力更強(qiáng)的合金鋼材來(lái)替代傳統(tǒng)材料，以達(dá)到更好的抗腐蝕效果。例如，在常減壓裝置的加熱爐中，通過(guò)將轉(zhuǎn)油線的材料替換為S31603 或S31703 來(lái)提高抗腐蝕性能，在換熱器中使用不銹鋼管道來(lái)提升抗腐蝕性能等。在常減壓裝置的設(shè)計(jì)當(dāng)中，還可以通過(guò)分散應(yīng)力的方式避免應(yīng)力過(guò)于集中所造成的腐蝕問(wèn)題，通過(guò)技術(shù)改造優(yōu)化常減壓裝置的結(jié)構(gòu)，避免湍流問(wèn)題，減少腐蝕的發(fā)生。

5 結(jié)論

在使用常減壓裝置處理高硫高酸原油的過(guò)程中，由于高硫高酸原油中的成分比較復(fù)雜，腐蝕性較強(qiáng)，容易對(duì)常減壓裝置的設(shè)備和管道造成較強(qiáng)的腐蝕，嚴(yán)重影響常減壓裝置的正常運(yùn)行，給生產(chǎn)加工造成不利的影響。為了應(yīng)對(duì)常減壓裝置設(shè)備及管道的腐蝕問(wèn)題，需要明確造成腐蝕的原因，再針對(duì)性地采取措施，提高常減壓裝置的抗腐蝕性能，解決設(shè)備及管道的腐蝕問(wèn)題。