化工类企业生产中设备腐蚀问题普遍存在, 也是急需解决的现实问题, 常减压装置中存在严重腐蚀情况, 装置防腐是一个系统、全方位的工作。设计阶段就要开始考虑防腐问题, 比如原料性质、腐蚀环境、材料构成、工艺防腐等;装置运行阶段正确使用与评估防腐剂, 做好相关配套技术。通过全面分析、针对性的设计、良好的运行与管理, 促进装置防腐水平的提高, 降低腐蚀概率, 提高装置使用寿命, 保证化工企业正常运转。
化工腐蚀介质种类较多, 其中氯化物是最常见的一种。原油脱水处理后会残留少量的水分, 这些残留水中大多含有盐分, 其中主要就是氯化物, 包括氯化钠 (Na Cl) 、氯化钙 (Ca Cl2) 及氯化镁 (Mg Cl2) 等, 在受热情况下Ca Cl2与Mg Cl2容易发生水解, 产生具有强烈腐蚀性的的氯化氢。
另外一种常见的腐蚀介质就是含硫化合物, 硫化物腐蚀能力与温度存在直接联系。原油中部分硫化物不耐热, 在受热情况下容易发生分解, 随着温度上升逐渐分解成相对分子质量小的硫化物。硫元素还可以与硫化氢之间相互转化, 暴露在空气中的硫化氢被氧化后生产硫元素, 而硫元素又可以与原油中的烃类物发生化学反应生成硫化氢。这一系列变化造成硫化氢可以在高温与低温间不断转化, 分布在装置的不同位置, 其中硫化氢腐蚀主要集中在装置低温部位, 而元素硫腐蚀则集中在装置高温部分。
此外, 有机酸也是一种常见的腐蚀介质, 有机酸本身具有极强的腐蚀性, 其构成主要为环烷酸与少量低分子脂肪酸。原油中还存在一些处于游离状态的氧、二氧化碳及水, 常减压装置中有原油注入后, 处于游离状态的杂志会随着温度升高而抓紧溢出, 冷凝系统处理后产生腐蚀。
针对常减压蒸馏装置存在的腐蚀情况, 可以根据腐蚀成因选择合适的防护措施, 其中常用的一种防腐技术就是工艺防腐, 这种防腐技术的效果比较明显。比如常减压装置中使用的低温腐蚀防护, 该防腐技术主要选择缓蚀剂作为防腐助剂。使用时从常顶油气馏出与减顶油气馏出的位置助入缓蚀剂。实际防护过程中, 还需要缓慢均匀的注入氨, 慢慢重视其中的缓蚀剂。技术应用过程中利用在线p H值检测仪对酸性水酸碱值及时分析, 严格管理常减压装置顶端位置的酸碱度。将控制塔顶切水p H值控制在7-9之间, 保证低温缓蚀剂可以发挥作用, 在碱性环境下有效中和其中存在的氯化氢与硫化氢;高温位的防腐蚀应该及时跟踪调整高温缓蚀剂的用量, 定期检查分析其中金属离子的含量, 掌握腐蚀动态有效控制腐蚀速率。
防腐的关键在于选择合适的材料, 设备制造中对原材料要进行化学成分、力学性以及质量等相关性能严格把关。同时, 针对不同部位的腐蚀情况, 可选取不锈钢等直接能够抗腐蚀的材料去更好的实现防腐目的。
比如, 对于既可能出现硫腐蚀的现象, 有可能发生环烷酸腐蚀的问题的常减压装置的同一位置来说, 就应该在对装置进行管理时, 根据实际情况, 根据所出现的腐蚀难易度以及实际腐蚀机理来选择最合适的防腐材料。因为抗硫腐蚀材料要求低于抗环烷酸腐蚀材料, 所以要实现最佳的防腐的目的, 在实际防腐保护措施中应该选择以抗防环烷酸腐蚀的设备材料为标准。除此之外, 材料升级也是一种有效的仿佛保护措施, 来确保装置长期、稳定的安全运行, 比如将材质316L升级为317L材质, 在增加装置强度的同时, 也增加装置的韧度。
想要做好装置防腐管理工作, 还可以引入现代化监测设备, 安装防腐在线监控系统。监控系统由多个部分构成, 主要包括监控机、检测探针及采送器, 通过在线监测系统监测装置实际腐蚀情况与某些部位的p H值, 为后续防腐工作提供数据支持。比如实际中将检测探针设置在常顶空冷器入口处管道, 该部分温度大约在130℃左右, 考虑到材质为20#, 进而测得阶段腐蚀速率为0.17mm/a。处理检测获得的数据, 进而定量判断设备设备与管道的腐蚀状况, 评估装置与设备剩余寿命, 保证结果可以知道安全生产, 帮助维修部门安排检修维修计划, 提前预警腐蚀隐患。
化工生产主要依靠动力维持, 有效缩减动力消耗也是常见的节能降耗技术。首先可以更新供热系统, 化学反应一般在高温环境下进行, 供热系统最为关键, 可以寻找与供热系统相配的组合方式。设备不同, 热能供应也存在差别, 根据设备夜店重新组合或是优化供热系统, 提高热能利用效率;其次采用变频节能设备, 减少电机拖动类系统的能耗, 将传统阀门静态调节方式变成变频式节能调速, 保证电机拖动系统实际输出输入维持动态平衡状态, 降低电机能耗。电机系统运行控制中选择变频调速等先进调速方式达成优化的目的。如果电机拖动系统长时间处于空载或轻载的运行场合, 可以选择合适的节电控制器或轻载节电器。依据电机与控制系统的负荷特点选择合适的型号, 避免出现“大马拉小车”的浪费现象;再次提高催化剂活性强度。化工生产离不开催化剂, 催化剂可以延缓或是加快反应, 提高能源生产转换率。合理利用催化剂可以避免产生副产物问题, 提高原料利用效率。比如在使用三氧化二铝与五氧化二钒时, 将三氧化二铝作为吸附材料, 将原料吸附在表面上, 改变原有结构, 提高生产效率。最后回收废水。化工生产中产生大量废水, 其中一些废水可以回收利用, 通过合理措施回收这部分废水, 实验环保目的减少水资源使用。
接下来笔者以某石化企业的常减压蒸馏装置为研究对象, 其产能为5.5Mt/a、装置型号为E1002-2, 其出口管线阀门前弯头腐蚀极为严重, 对应冲刷弯头本体已经严重腐蚀, 如图1 (a) 所示。
检修人员在检修常减压蒸馏装置中常压塔C1002、减压塔C1004过程时, 发现塔顶低温部分存在严重腐蚀, 常压塔塔顶踏板浮阀腐蚀严重, 具体如图1 (b) 所示。观察图片可以发现, 塔盘存在轻微点蚀情况。浮阀存在严重的脱落情况, 部分浮阀被腐蚀厚度减小甚至出现断裂情况, 强度不足。
常减压蒸馏装置防腐蚀处理中主要采用脱盐、注中和剂及注缓蚀剂与注水的方式。
原油电脱盐主要利用破乳剂与优化工艺实现, 通过处理后确保原油盐质量浓度不大于3mg/L, 并将水解产生的氯化氢脱除赶紧, 从源头出发控制氯化物的腐蚀;中和剂从塔顶挥发线注入, 控制冷凝水的p H值, 一般控制在7.5-8.5左右, 这样可以有效控制冷凝冷却系统的腐蚀情况。也可以选择有机胺作为中和剂, 但考虑到成本问题, 实际中并不建议单纯采用有机胺, 而是将其与氨混合后使用。同时将缓蚀剂从常顶挥发线中注入, 缓蚀剂本身并不参与化学反应, 因此不会产生不良副产物, 此外还可以形成一种致命膜覆盖在金属表面, 避免金属表面直接与腐蚀介质接触。缓和剂也有工作条件, 也就是温度低于230℃、p H呈现强酸性。通常注缓蚀剂前注中和剂, 有效控制酸碱性。如果塔顶低温部位塔顶油气线速过大, 会对保护膜的形成产生影响, 一般缓蚀剂的注入量控制为馏出物的10-20ug/g。
在选择缓蚀剂的时候, 企业要多选择、多对比, 选择出物美价廉的缓蚀剂, 严格监控器注射量, 保证适当的剂量, 充分发挥缓蚀剂的作用。
近些年原油性质发生明显改变, 其中硫含量明显增加, 大于530℃组分也明显增多, 甚至达到20%, 在这样的背景下, 原来设计的装置设备不能适应这种变化, 升级装置材质, 提高使用寿命。装置防腐材质升级具体方案如下:选择加厚的20#碳钢作为各塔顶馏出线材质;换热器壳体材质选择16Mn R, 管束则直接选择钛材, 钛材使用寿命较长。
加强设备腐蚀检测。为了及时对防腐压蒸馏装置防腐效果及时进行评估, 炼油厂采取了一系列措及检测手段来观察防腐效果及现场情况, 其中就包括腐蚀探针、红外热测试、化学分析、腐蚀挂片、定期巡查探伤等, 为避免发生严重腐蚀, 会根据这些检测结果来及时调整防腐措施。对腐蚀的重点部位, 增大监测频率, 同时密切监控注入系统的缓蚀剂和中和剂的精确性及作用情况, 严格检测常压蒸馏塔冷凝系统中铁离子含量、p H值等各项指标。
在常减压蒸馏装置采取上述防腐措施后, 经过长时间使用后2016年年末停产检修。检修设备时发现初馏塔、常压塔及减压塔的塔壁与塔内构件仅有轻微腐蚀状态。这说明本次防腐方案切实可行, 具有现实意义, 通过联合使用工艺防腐与设备材质升级改造效果明显。
为了有效的规避安全事故的发生, 保护生产过程及现场操作人员生命财产安全, 需要对常减压装置出现的腐蚀问题进行有效的防护, 寻找正确、科学的解决措施, 相关的装置管理人员需要注重防护工作的实施, 对腐蚀问题加强研究分析, 总结防护工作经验, 使得常减压装置的防腐蚀工作能够取得更大的成效, 使化工企业获得更良好的发展。
摘要：炼油厂加工原油总流程的第一道工序就是常减压蒸馏装置, 长期处于高强度运行状态。运行时间加长后, 逐渐显现出腐蚀问题, 如何控制设备腐蚀管理直接对装置平稳运行产生影响, 因此有必要做好相关研究工作。有鉴于此, 本文中笔者结合实际工作经验, 分析常减压蒸馏装置工艺防腐技术的应用, 探讨技术应用过程中需要注意的问题。
关键词：常减压蒸馏装置,工艺防腐,技术分析
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