常压塔顶空冷器腐蚀与防护

摘要:通过对常减压蒸馏装置常压塔顶空冷器腐蚀现象的分析,阐述了常减压蒸馏装置塔顶腐蚀的机理,根据实际情况,提出了加强“一脱三注”的工艺防腐以及选用耐腐蚀材料的防护具体措施。

Abstract:Through the analysis of the corrosion of the atmospheric tower air cooler, the mechanism of the corrosion of the atmospheric tower air cooler is illustrated. According to the actual situation, the thesis puts forward the corrosion technology of 1 dehydration and 3 water flooding and the specific preventive measures of adopting the corrosion-resistant materials.

关键词:常压塔顶空冷器;腐蚀;防护措施;一脱三注

Key words: atmospheric tower air cooler; corrosion; preventive measures; 1 dehydration and 3 water flooding

中图分类号:TH17 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)04-0055-01

0引言

盘锦北方沥青股份有限公司1Mt/a常减压蒸馏装置常压塔顶低温部位经常出现腐蚀,特别是常压塔顶空冷器管束经常出现腐蚀减薄与穿孔,经常运行不到一个周期便发生泄漏。为了保证装置长周期安全运行,提高经济效益,就必须采取切实有效防止空冷器腐蚀的措施。

1空冷器管束失效原因分析

蒸馏装置加工的原油经深度脱盐,可以脱去大部分无机盐(MgCl2、CaCl2),但由于本装置的原料是由多种原油混合而成,比例不确定,因此性质很不稳定,造成电脱盐合格率不稳定,所以本装置不采用电脱盐装置,致使原油中无机盐水解产生的大量HCl腐蚀介质进入冷凝系统。而腐蚀介质H2S主要来源于原油中的硫化物,加工过程中原油所含硫化物被加热分解,生成大量H2S,随着油气进入了塔顶系统。由于HCl和H2S随油气进入三塔冷凝系统,即发生了HCl-H2S-H2O系腐蚀。

常压塔顶空冷器管束腐蚀介质主要是油气中含有的H2S和HCl,在环境温度较低、有冷凝水存在时,形成H2S-HCl-H2O腐蚀环境。这种腐蚀起主导作用是HCl的腐蚀。一般气相部位腐蚀较轻,液相(有水)部位腐蚀较重,气液相变部位(即露点部位)腐蚀最为严重,腐蚀形态为空冷碳钢管束全面减薄、均匀减薄。

2防护措施

针对这种低温腐蚀问题,所采取的防护措施主要从“一脱三注”的工艺防腐以及选用耐腐蚀材料两方面加以控制。

(1)加强“一脱三注”的工艺,建立在线腐蚀监测体系。加强“一脱三注”的工艺操作是减少常压塔顶空冷器腐蚀的基本方法。“一脱三注”工艺的基本出发点就是消除HCl的产生,同时抑制其腐蚀作用。

原油电脱盐是减少CL-来源、降低轻油部位腐蚀的根本性措施。原油电脱盐实现盐体积分数在3mL/L以下,可对低温部位腐蚀进行有效的控制。此外原油电脱盐还可脱除部分Na+,防止后续加工装置的催化剂中毒。而且原油电脱盐还可有效地脱除水分,保证后续操作工作正常进行,降低加工能耗。电脱盐操作应注意以下内容:

①选用合适的电脱盐设备:电脱盐设备分为电脱盐罐和电场设备。在投资许可的情况下,电脱盐的容积越大越好。容积越大,油、水停留时间越长,分离越充分,油中含水、水中含油越低,脱盐、脱水越好。电场设备按单位电脱盐罐处理能力大小分为高速和低速电脱盐,装置扩容改造,如因投资或设备布置原因的限制,可选高速电脱盐。②优化操作条件:电脱盐二级一次注水量一般控制为3%～6%,一次排水回注二级,注水量越大对脱盐越有利,但也应根据送电情况,不可太大,特别是重质原油,注水太大可能会造成送电困难、排水带油,同时也会增加能耗。控制合适的电脱盐温度,一般控制到100～140℃,重质原油控制较高温度,轻质原油控制较低温度。提高温度能增加油、水密度差,从而提高油、水分离速度。调整混合强度,混合强度的调整可以通过调整静态混合器或混合阀压差来实现。③选用合适的破乳剂、脱盐剂:电脱盐系统能否正常操作,能否保证脱后含盐、含水低,送电正常、电流低,排水清、含油低,其关键是选用合适的破乳剂。破乳剂功能是破乳,促进油、水分离。如送电、排水正常,原油脱后盐含量高,应适当增加混合强度或注水量等,以降低原油脱后含盐。为了降低原油中的金属离子含量,可选择使用脱盐剂。

注氨是控制PH值的常用方法,可中和塔顶馏出系统的HCl和H2S,调节塔顶馏出系统冷凝水的PH值以减缓腐蚀,一般注氨的PH值最佳控制值在7以上。

加强注剂的日常管理,要做好注剂性能的监测和分析工作,同时要做好注剂的日常管理工作。缓蚀剂可在设备和管线的表面形成一层完整致密的保护膜,阻止介质对设备的腐蚀。要注意的是缓蚀剂在设备表面所形成的吸附保护膜是一种动态变化膜,一旦操作发生变动,PH值下降或缓蚀剂维持剂量不足,都可以使保护膜遭到破坏,腐蚀明显升高。目前缓蚀剂注入管道采取的方式垂直注入,建议增加弯头,使注剂顺介质流动方向注入,并增加注剂喷嘴,使注剂在塔顶挥发线介质中均匀扩散,充分防护注剂效能。

建立在线腐蚀监测体系:在线腐蚀监测可使装置在不停车的情况下对设备进行腐蚀监测,并可根据连续监测的数据,及时采用或调整防护措施,预防腐蚀破坏事故的发生,实现装置和长周期、安全、稳定运行。在腐蚀最为严重的常压塔冷凝系统安装在线腐蚀速率测定仪与PH值测定仪,随时掌握设备腐蚀情况,及时调整工艺防腐蚀参数。建议在常压塔塔顶空冷器的入口与出口管道处安装多通道电感(电阻)探针和在线PH值测定仪。

(2)选用合适的材质。常压塔顶空冷器的选材一直是个难题,采用哪一种材质不但要考虑耐腐蚀性能还得兼顾经济条件。根据选材原则:推荐使用双相不锈钢和09Cr2AlMoRE。双相不锈钢防腐蚀性能较好,但其价格相对昂贵。稀土合金钢09Cr2AlMoRE是一种含铬、铝、钼、稀土的特殊钢材,其耐蚀能力是一般钢材的5～6倍,价格相对便宜,它的主要特点是利用稀土的特殊作用来改善材料的整体性能,显示出脱硫、脱氧、细化颗粒、降低材料中有害夹杂物总量的作用。

3小结

(1)Cl-离子不但严重腐蚀一次加工装置的设备、危及安全生产,而且对二次加工装置的低温轻油部位也将产生严重腐蚀,影响催化剂的性能,为减少Cl-引起的腐蚀,首先要搞好“一脱三注”工艺防腐。(2)针对工况条件选择合适的材料,提高材料在电脱盐系统波动时的耐腐蚀能力。(3)建立腐蚀监测系统,对常减压装置塔顶系统进行动态的实时在线监测,及时了解腐蚀部位腐蚀动态,采取必要的工艺和设备防腐措施,确保装置安全长周期运行。