常減壓裝置腐蝕及防護分析

1、常減壓裝置腐蝕及防護分析摘要：隨著經(jīng)濟的發(fā)展與成品油需求量的增加，以常減壓裝置為代表的原油基 礎(chǔ)處理裝置使用日益廣泛。而隨著油田開采后期邊遠(yuǎn)，小型油田的開采導(dǎo)致了井 口油質(zhì)情況相對惡劣，給常減壓裝置生產(chǎn)負(fù)荷帶來一定的影響，裝置腐蝕問題日 益嚴(yán)重。關(guān)鍵詞：常減壓裝置腐蝕；防護；隨著進口原油數(shù)量增加，常減壓裝置加工的原油品種和結(jié)構(gòu)變化很大，裝置 防腐面臨新的問題和挑戰(zhàn)。一、腐蝕的危害據(jù)報道，在工業(yè)化國家，腐蝕破壞造成的經(jīng)濟損失約占國民生產(chǎn)總值(GNP) 的3%5%。每年因腐蝕造成的經(jīng)濟損失約為3000億美元，若采用當(dāng)時最好的 防腐措施，是可以避免的。盡管各煉油企業(yè)加工的原油性質(zhì)、裝置設(shè)防和生產(chǎn)工

2、況存在差異，冷換和空冷設(shè)備內(nèi)外泄漏，有的部位出現(xiàn)裂紋等較為嚴(yán)重的低溫腐 蝕問題。某企業(yè)3號常減壓裝置，發(fā)現(xiàn)有一重油高溫管線壓力表接管焊縫泄漏； 進一步擴大檢查時發(fā)現(xiàn)，大部分常壓重油高溫管線減薄非常嚴(yán)重。該管線從開工 到出現(xiàn)泄漏僅運行18個月，平均減薄35mm ；常壓爐輻射出口管線最薄處只有 3mm。另一家企業(yè)5000kt / a常減壓裝置檢修后運行一年多時間，常壓爐出口管 集合管腐蝕穿孔造成火災(zāi)事故，采取包套處理維持運行，測厚普查發(fā)現(xiàn)高溫重油 線減薄嚴(yán)重，平均減薄34mm。還有一家常減壓裝置減壓塔內(nèi)構(gòu)件大梁、降液 板、填料嚴(yán)重垮塌，給生產(chǎn)帶來極大威脅。常減壓裝置主要用途為原油預(yù)鹽、脫 水并進行

3、基礎(chǔ)性常/減壓蒸餾，將原油預(yù)處理至一定標(biāo)準(zhǔn)后進行下步的外輸和煉化。 該過程常設(shè)立于油田煉化站或煉化廠，具有設(shè)備撬裝化，操作簡便故障率低等特 點。但由于井口原油往往大量含水且地層水含鹽量高，所以設(shè)備的日常維護保養(yǎng) 是正常運行的關(guān)鍵。二、腐蝕情況分析氯化物影響。地層水含有大量鹵化物，其中CaCl2、MgCl2等氯化物在一定 濃度和溫度下會對設(shè)備金屬產(chǎn)生不同程度腐蝕，結(jié)垢。而原油中的硫化物還會與 腐蝕產(chǎn)生的鐵離子和水產(chǎn)生進一步反應(yīng)產(chǎn)生硫化鐵和二氧化硫，其腐蝕性更強， 能對不銹鋼材質(zhì)零部件產(chǎn)生保護膜破壞并進行有毒物質(zhì)的釋放，同時硫化氫會傾 入金屬內(nèi)部對其產(chǎn)生脆化作用。脆化作用和設(shè)備震動的共同影響會對工

4、藝管線和 動設(shè)備產(chǎn)生致命損壞，所以材質(zhì)的選擇和設(shè)備的負(fù)荷調(diào)配是保證正常生產(chǎn)的關(guān)鍵。環(huán)烷酸影響。原油為烴類化學(xué)物混合體，其中有機酸含量豐富，環(huán)烷酸在 高溫下會和任何金屬產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成環(huán)烷酸鹽，對設(shè)備及其相關(guān)工藝管線產(chǎn)生 影響。根據(jù)筆者工作經(jīng)驗，該種影響會對加熱爐管道、轉(zhuǎn)油管線、分餾塔側(cè)線、 塔底等部位產(chǎn)生不同程度的影響，且和溫度息息相關(guān)。其主要腐蝕機理為：環(huán)烷 酸與金屬表面或硫化鐵表面膜直接發(fā)生反應(yīng)生成烷酸鐵，該物質(zhì)是一種油溶性腐 蝕產(chǎn)物，在工藝物流中立刻溶解，使金屬表面不斷暴露并受到腐蝕。煙氣低溫露點影響。常減壓裝置的蒸餾操作需要加熱，而加熱爐在燃料油 和溫度的共同影響下也是腐蝕重點。其中燃

5、料油由于使用了含硫重油，所以在煙 氣中會存在三氧化硫，這些硫化物在高溫?zé)煔庀?，在加熱爐中形成的水合物酸性 蒸汽冷凝吸附在金屬設(shè)備表面產(chǎn)生腐蝕。同時煙塵中也會存在大量硫化物，若不 及時清理，久而久之也會產(chǎn)生煙道不暢產(chǎn)生的排煙損失和腐蝕發(fā)生。根據(jù)筆者工 作經(jīng)驗，該種影響會對加熱爐的空氣預(yù)熱器、對流式爐管等部位產(chǎn)生不同程度腐蝕。三、常減壓裝置防護分析工藝防腐措施。工藝防腐就是做好一脫四注，即破乳劑電脫鹽和塔頂注氨、 注堿、注水、注緩蝕劑。由于注堿會增加原油中Na-的含量，所以現(xiàn)在工藝去除 注堿流程，用注氨、注緩蝕劑來代替該流程?，F(xiàn)在設(shè)備工作中將注氨和緩蝕劑中 和起來，進行適度合理的調(diào)配，如緩蝕劑，可

6、以提高緩蝕效果，從而避免了配比 不合適造成的缺陷；該流程中再進一步把中和緩蝕劑進行注水稀釋，從而可將一 脫四注簡化為“一脫二注或者“一脫一注。其中設(shè)備運行過程中，對原油進行脫 鹽、脫水是有效減少設(shè)備低溫部位腐蝕的有效辦法，如果原油中鹽含量的濃度降 低至5mg/L以下，同時配合中和劑、緩蝕劑、水等有效程序，可以有效控制塔頂 冷凝水中的Fe+、CL-含量的濃度降低到1mg/L、20mg/L以下。中和劑是一種物美 價廉物質(zhì)中很好的中和HCL和H2S，并且與氨元素結(jié)合，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成無腐 蝕的物質(zhì)，該物質(zhì)大部分情況下以氨水的形式運轉(zhuǎn)。緩蝕劑是含有硫、氮、氧的 活性劑，該活性劑極易吸附在金屬表面形成分

7、子保護膜。工藝防腐措施的升級。設(shè)備在工藝防腐的流程中，要遵循塔頂三注的原則， 要用有機胺作為中和緩蝕劑，來減低腐蝕性程度。氨水的酸堿性值沒有中和緩蝕 劑穩(wěn)定，因此使用中和劑來避免有機胺迅速進入初凝區(qū)并快速與冷凝的HCl進行 化學(xué)反應(yīng)，進而很大程度上降低腐蝕性。再者，HCl與H2S產(chǎn)生腐蝕的原因和條 件都是有區(qū)別的，HCl的形成由電脫鹽殘留的鹽分中的物質(zhì)高溫水解而成，而 H2S主要是由隱藏在原油中的硫醇、硫醚等非活性硫在高溫條件下生成的，因此 大部分情況下，常壓塔塔頂?shù)腍2S含量要少于減壓塔，然而HCL的含量常壓塔塔 頂比較多。原油中所含氯Mgcl2和Cacl2分解形成鹽，這些鹽遇到合適的環(huán)境水

8、 解生成HCL，該物質(zhì)極易揮發(fā)，伴隨水蒸氣注入塔頂，當(dāng)溫度下降到一定條件時 候，該鹽分將大量溶解變成液體鹽酸，從而對設(shè)備的頂板各個設(shè)備和減壓塔真空 操作系統(tǒng)等造成不可逆轉(zhuǎn)的強腐蝕。材料與材質(zhì)的優(yōu)化升級。對設(shè)備低溫部位的防腐蝕，雖然不可以改進材質(zhì) 來減少腐蝕，但可以通過對碳鋼設(shè)備進行防腐蝕操作，例如：在冷凝器的冷凝管 表面涂抹鋁或鍍鎳或磷的涂層來進行防腐。金屬材料滲入金屬鋁后，設(shè)備表面的 微硬度會進一步加強，同時耐磨性能加固，當(dāng)前領(lǐng)先的技術(shù)設(shè)備開始使用包裝滲 鋁以及涂料感應(yīng)式滲鋁。采用這些技術(shù)可以對設(shè)備進行滲鋁，對設(shè)備防止硫腐蝕 有很好的效果?，F(xiàn)在國際領(lǐng)先的設(shè)備不僅僅有滲鋁技術(shù)，其中滲鈦、多元素

9、共滲 技術(shù)也相繼開發(fā)出來，在設(shè)備防止硫腐蝕方面取得了可觀的成績。對設(shè)備的材質(zhì) 升級，就是把常減壓設(shè)備及管道用更加耐腐蝕的材質(zhì)進行替換。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)， 在金屬材料中摻入Cr，Ni，Mo等合金可以形成氧化物，從而形成一層保護膜， 該保護膜阻止金屬離子的擴散，從而保護金屬不受進一步的腐蝕。利用好管道設(shè) 備材質(zhì)升級技術(shù)，可以很大程度提高設(shè)備的利用率，有效提高生產(chǎn)效率。定期工藝參數(shù)檢測。設(shè)備的防腐過程中，對塔頂溫度、加熱爐出口溫度、 側(cè)線抽出溫度、回流量、原油量等主要操作參數(shù)，要嚴(yán)格控制與及時檢測，加強 設(shè)備的保護力度和增強利用率。查看換熱器的使用、停用等周期規(guī)律，進一步提 高設(shè)備操作的規(guī)范性，對換熱器泄漏或者氣阻現(xiàn)象及時處理。同時，使用在線腐 蝕檢測儀，對常壓塔頂空冷器的腐蝕情況進行實時在線檢測，進而及時分析腐蝕 規(guī)律，加強設(shè)備的保護措施。綜上所述，常減壓裝置是原油預(yù)處理的關(guān)鍵設(shè)備，其使用頻率高、損耗大， 需加強日常維護與巡檢。系統(tǒng)分析了腐蝕發(fā)生后通過確定腐蝕發(fā)生的各位置及程 度，隨著原油資源緊缺，原油性質(zhì)變劣，常減壓裝置防腐出現(xiàn)了許多新的問題和 困難，須引起高度重視。由于原油劣質(zhì)化而有可能導(dǎo)致腐蝕加劇的裝置、設(shè)備及 輔助系統(tǒng)，有必