常减压装置中塔顶冷凝系统腐蚀状况分析及对策

2022-09-11

原油是由9 5%以上的碳、氢化合物混合而成, 其余的5%为硫, 氯、氮及及金属元素构成的有机及无机化合物。此类化合物含量虽少却影响着整个炼油厂的工艺及产品质量。这些物质有的本身就是腐蚀性介质, 如硫化氢、元素硫、硫醇、有机酸等, 有的在加工过程会转化为腐蚀性介质。实践证明, 高硫原油中含有结晶盐类, 而对这类深度脱盐, 业界公认比较困难, 原因在于这类脱盐容易造成设备腐蚀以及催化剂中毒等现象[1,2]。本文主要分析常减压装置中塔顶冷凝系统腐蚀状况。

1 冷凝系统腐蚀状况分析

塔顶冷凝系统腐蚀, 通常是以下二种情况来分析和判断:一是通过Fe2+含量分析, 二是通过方面腐蚀产物分析分析。其中的腐蚀机理为:以Fe2+含量为代表的各种元素含量推断设备整体腐蚀情况或者通过对腐蚀产物进行化验分析, 得出腐蚀产物化学元素组成。

本文研究对象是以某石化厂装置在大检修期间的冷凝系统装置。研究表明, 塔顶设备腐蚀较重。从设备中采集腐蚀产物进行化学分析, 主要成分是F e S。腐蚀现状见表。

2 腐蚀机理

常减压装置中塔顶部冷却系统的腐蚀属于低温HCL-H2S-H2O体系。对某石化厂常减压装置中塔顶部冷却系统研究表明, 腐蚀部位主要表现在液相部位, 尤其是那些直接接触的“露点”。分析可知, 造成冷凝系统腐蚀的主要腐蚀性物质是原油中的盐通过水解后形成新的物质而引起。

由于石化厂原油来源不尽相同, 其组成成份均有差异, 特别是不同产地的原油中的含盐种类和含盐量都是有着较大的差异的。我们只从共性的原理中来对研究对象进行阐释。原油中所含的盐份, 通常主要是氯盐。我们研究对象中, 氯盐的主要成分为氯化钠、氯化镁、氯化钙等。从石化厂的分析数据可知:氯化钠约占65%、氯化镁约占25%、氧化钙约占10%。由于在原油加工中, 当温度达到1 2 0℃以上时, 氯化镁和氧化钙开始水解, 并生成盐酸。

塔顶冷凝系统腐蚀简单地表述如下:原油中的盐经过加热水解, 生成氯化氢, 遇水生成盐酸, 或者转化为腐蚀性介质, 发生金属腐蚀。

3 腐蚀影响因素

(1) 氯离子 (C L--) 浓度。H C L来源于原油中的氯盐。经测定设备腐蚀速率与氯离子含量基本呈线性增加, 也就是说介质中抓离子含量越高, 腐蚀现象就越严重。 (2) pH值。常压塔顶部位置的PH值为2~3 (酸性) , 在原油脱盐后。可使溶液呈碱性。研究表明:p H<8.5 p H时, P H值升高, F e 2+浓度减小, 腐蚀减弱;然而, 当p H>8.5时, 情况就变化为pH值升高, F e 2+浓度增大。 (3) 二氧化碳 (H2S) 浓度。气态H2S几乎没有腐蚀作用, H 2 S形成的水溶液呈弱酸性, 对碳钢腐蚀不大。研究表明, 当有氢氯酸存在时, 二者相互作用, H2S浓度与腐蚀呈正向促进。 (4) 原油酸值。石油酸可促进无机氯化物水解, 3 0 0℃条件试验表明, 石油酸与原油中氯化物的水解率增大量虽不成正比, 但是有正向促进作用的。

4 防护措施

随着原油性质的恶化, 炼厂设备腐蚀问题日益严重, 通常采用化学剂防腐, 即用中和剂降低系统酸性减轻腐蚀, 再用缓腐蚀剂在金属表面形成保护膜, 保护设备免受腐蚀损害, 国内中和剂常用氨水, 但氨水的挥发性大, 中和能力差, 尤其在“露点”腐蚀区, 防护效果并不好。但就我国目前的生产工艺和生产设备而言, 在防腐上还主要以“一脱三注”的传统工艺防腐为主, 以材料防腐为辅。

4.1 工艺防腐措施

提高对装置腐蚀严重性的认识, 必须清楚地了解本企业装置对原油的适应性, 从源头抓起, 尽最大可能调配适合装置加工的原油进厂。受客观条件的限制, 一旦劣质原油进厂, 也要充分利用厂内库存进行调合, 加强工艺、设备管理, 并采取相应的措施, 将腐蚀程度降低, 并使其处于受控状态。加强计划、工艺、设备管理的融合性, 实现变更认可、信息共享、齐抓共管、互相促进和技术攻关相结合。

(1) 原油脱盐。研究表明, H C L生成量随着原油中盐含量的降低而降低, 有效地控制腐蚀, 降低H C L溶于水而生成氢氯酸, 水是没法避免的, 因成, 原油脱盐, 由此控制氢氯酸生成是重要的环节生成量, 必须对原油进行深度脱盐处理, 从而使得控制原油脱后含盐小于3mg/L。作为工艺防腐法中最重要的一个环节, 也是降低腐蚀的最直接和最根本手段。 (2) 注氨注水。注氨的效果是十分显著的, 它不仅提高了系统的p H值, 明显降低了冷凝区的腐蚀, 而且由于同时增加了H 2 S溶解度, 促使表面较快地生成F e S保护膜, 进一步降低了腐蚀。 (3) 注缓蚀剂。采取脱盐、注氨和注水措施后, 塔顶及冷凝器的腐蚀可降低9 0%以上, 严重的腐蚀基本上得以控制。尚须注缓蚀剂加以补充保护, 以便有效地控制HCL-H2S-H2O介质的腐蚀。为了更有效地控制腐蚀, 注缓蚀剂是十分必要的。目前, 广泛使用的缓蚀剂是成膜性胺类缓蚀剂, 这种缓蚀剂可在金属表面上形成一层抗水性保护膜, 遮蔽金属同腐蚀性水相的接触, 使金属免受腐蚀。但由于胺类缓蚀剂价格昂贵, 因此采用氨和胺类缓蚀剂按一定比例混注的方法, 效果也较好。

4.2 材料防腐措施

在完善工艺防腐“一脱三注”前提下, 在介质温度<2 4 0℃时, 材料选用一般可采用碳钢设备。常减压塔塔顶H C L-H 2 S-H 2 O部位 (顶层五层塔盘部位) 的壳体, 主要腐蚀类型为均匀腐蚀、点蚀、坑蚀与冲蚀, 可以考虑采用20R+OCr13复合板制造。而对于冷凝器的管束可以采用防腐涂层的办法, 如采用镍磷化学镀、7 9 1 0涂料、钛纳米聚合物涂料的方法等, 对于空冷器管束内壁可以进行涂层防腐。

摘要：高硫原油对于常减压装置设备的腐蚀影响越来越受到重视, 本文在分析常减压装置中塔顶冷凝系统腐蚀状况基础上, 探析了其腐蚀机理和影响因素, 最后针对上述问题, 提出了塔顶冷凝系统腐蚀防护措施。

关键词：常减压装置,冷凝系统,腐蚀,防护措施