常减压装置加工高硫原油防腐蚀技术.doc

常减压装置加工高硫原油防腐蚀技术 张米川ZHANGMi-chuan曰代松伟DAISong-wei （乌鲁木齐石化公司炼油厂，乌鲁木齐830019） 摘要院乌鲁木齐石化公司炼油厂二套常减压装置在加工高硫原油时，工艺设备和管道腐蚀严重。为此，采取了综合防腐蚀技术，收到了较好的效果：除了工艺“一脱三注”和采取原油分储分炼外，还在设备选材和材料表面处理方面采取了很多措施，如换热器管束渗铝；用ND钢制作空气预热器；用0Cr18Ni10Ti制作管束和16MnR+0Cr18Ni10Ti复合板制作壳体，减压塔采用20g+1Cr13和20g+316L以抗高温硫、环烷酸腐蚀等。另外在一些设备的表面采取涂敷防腐涂料的措施。 关键词院高硫原油加工；防腐蚀；一脱三注；原油分储分炼；材料选择 院TE98院A院1006-4311（xx）27-0143-02 0引言 随着国家对原油资源的调控，按照集团公司的战略部署，乌鲁木齐石化公司(以下简称乌石化公司)加工高硫原油的比例逐年增大，原油的硫含量和酸值呈现上升的趋势，由此带来一系列设备、管线的腐蚀问题，给装置安全生产留下了重大隐患。 为提高产品质量和企业经济效益，采取工艺设备综合防腐措施，以延长设备使用寿命和装置开工周期。 1工艺防腐 1.1加强“一脱三注”工艺管理乌石化公司二常减压加工原油3.5Mt/a，现有三套复式高效交直流电脱盐成套设备，单套容积162m3。xx年装置扩能改造，利用美国Petrelite公司80年代开发的高速电脱盐技术，在电脱盐罐现有容积不足情况下，采用高速电脱盐设备的处理能力比传统的低速电脱盐处理能力大0.75耀1.0倍，设备的占地空间小，实现了小罐大处理量的目标。 调整换热流程，采取原油与重油催化装置柴油热联合的方式，提高原油脱盐温度。为了适应原油加工的需要，使用新型高效油溶性破乳剂和高效脱盐剂，以提高电脱盐合格率，使脱后原油含盐量控制在3mg/l以下。 为了更好地控制三塔顶注氨量，采用CR-1000在线腐蚀监测系统，及时调整控制切水pH值在7.0耀8.0。塔顶注水原使用三塔顶切水回用，因影响到产品质量和含硫污水二次腐蚀问题，改为注除盐水，并有利于对塔顶切水铁离子含量的准确分析检测。经现场不断的实践摸索，总结出了一套塔顶注氨量、塔顶馏出量与除盐水注入量合适的匹配参数，减缓了塔顶冷凝冷却设备结铵垢的速度，减少了除盐水耗量和含硫污水的排放量。 在初馏塔顶、常压塔顶和减压塔顶注入缓蚀剂是有效的防腐方法。生产中采用“7019”缓蚀剂已多年，但不适合高硫高酸值原油，目前采用的NS-101高效缓蚀剂，确保了塔顶切水中铁离子含量低于3mg/l。 1.2原油分储分炼根据原油含硫量、含盐量和酸值高低，从入厂开始分开储存，并依据后续装置原料所需和加工过程中腐蚀情况，按比例向炼油厂两套常减压装置掺混配给,以减缓设备和管线腐蚀。 1.3在高温部位注入阻垢剂和高温缓蚀剂减底渣油系统共计7台换热器，阻垢剂注入前因腐蚀泄漏或结垢严重，检修4台次/1年，阻垢剂注入后检修2台次/2年，可见其效果非常明显。 目前中石化已研制出了缓蚀性能优于美国同类产品的高效高温缓蚀剂。在减四线抽出部位注入GX-195高温缓蚀剂，铁离子浓度最高达到197mg/l，下降到11.4mg/l。因油油品性质变化，减二三四线恢复注入高温缓蚀剂工作目前还在缓蚀剂选型阶段，据一套常减压装置试用LX-213高温缓蚀剂结果，蜡油中铁离子含量下降明显，说明高温硫-环烷酸对设备管道腐蚀程度降低。 2防腐材料 2.1ND钢的应用碳钢制成的空气预热器热管在硫酸露点腐蚀环境下的腐蚀速率极快。利用耐硫酸露点腐蚀的09CrCuSb（ND钢）制造空气预热器热管，可以延长热管的使用寿命。ND钢的耐蚀性是由于腐蚀而发生钝化，在钢管表面上生成富含Cr，Cu，Sb等合金元素的耐蚀膜。但使用ND钢热管，仍要保持排烟温度在烟气露点温度（约140益）以上。 2.2复合管和复合板的应用复合钢板已广泛应用在炼油厂的压力容器、反应器、塔、换热器的制作。随着原油加工量的增大和硫含量的增加，常减压装置的常压塔、减压塔等设备采用了20g+1Cr13和20g+316L，减底渣油换热器采用了16MnR+0Cr18Ni10Ti壳体，使用效果很好。 2.3不锈钢和合金钢在换热器应用为了减缓高温硫-环烷酸腐蚀，对于300益以上减底渣油换热器采用0Cr18Ni10Ti材质制作管束，减底渣油板式换热器采用超级不锈钢UNSS31254制作板束，端管采用316L材质制作，膨胀节采用SUS316材质制作；在空气预热器壳体内壁保温层上贴0Cr18Ni10Ti材质钢板；对于240益以上介质含硫量大的换热器管束采用1Cr5Mo材质，根据目前的使用现状效果均比较好。 2.4管线材质升级对装置介质温度240益以上的管线，全部安排进行材质升级，由原来的20号钢，更换为1Cr5Mo钢。加热炉常压炉辐射室炉管全部更换为1Cr5Mo材质，减压炉辐射室炉管更换为0Cr19Ni9（原设计有部分1Cr5Mo材质代用），对流室介质为常底油炉管升级为1Cr5Mo材质。根据材质升级前后无损检测结果对比，平均腐蚀率由0.23mm/a下降为目前的0.017mm/a。 2.5管束渗铝和冷热固化防腐固化防腐是在一定工艺条件下，金属表面均匀附着涂层，达到介质腐蚀物与金属隔离的目的。目前使用的JST-2L冷固化涂料和DH22-2热固化涂料，对于低温介质防腐蚀效果比较好，尤其是循环水冷却器防腐蚀经济有效。目前装置上有14台换热器管束经固化处理，运行正常。 2.6搞好设备和管道的外防腐采用带锈防腐涂料和优质聚氨脂涂料，对每一个项目做好表面防腐工作，对在用设备管道定期实施外防腐。带锈防腐涂料能将一般的铁锈转化成稳定的无害锈，因此只需除掉浮锈，便可进行涂敷。选用优质聚氨脂涂料，可提高涂装效果，延长防腐寿命。 2.7其它防腐措施加热炉金属内壁喷刷高温氰凝防腐漆；空气预热器冷空气采用加热盘管预热，以提高烟气局部温度过低造成的露点腐蚀；加热炉对流室炉管停工时采用化学清洗；渣油冷箱和蒸发式空冷器水箱防腐新技术的应用，水冷器管束牺牲阳极保护防止电化学腐蚀等，都取得了园满成功。 3防腐蚀监测 3.1在线腐蚀监测系统与中国科学院金属研究所腐蚀监测组合作，引进CR-1000在线腐蚀检测系统。在三塔顶冷凝冷却器前后管道上安装DGG-KF40-850-20#D05-T240P1.0电感探针6个，在减底渣油高温管道上安装ER-Y2-S05-HP-500电阻探针1个，对设备管道腐蚀情况进行监测。利用电位法原电池原理，在三塔顶回流罐底切水线上安装InPro4501PH计探头3个，监测三塔顶系统pH值变化，指导操作人员随时调整注氨量，对塔顶系统腐蚀达到了实时监控的目的。 3.2装置采用的腐蚀监测方法在装置各容器内定点挂相应材质的试片，共计47组282片，每个检修周期回收后称重，计算出各部位的腐蚀速率。 加强装置重点腐蚀部位的定点测厚及材质管理，利用网络压力容器安全管理系统和压力管道安全管理系统，绘制每台设备和每条管道的空视图，开展定点测厚，数据收集与对比工作。 利用电涡流检测技术，预测热管束寿命，安排备用管束制作计划。 利用远红外热成像技术定期对加热炉进行监测，指导加热炉安全操作运行和检修。 对装置无法检测的小接管，全面统计建立台帐，有计划进行更换，消除管理盲区。 3.3取样化验分析每年初防腐检验计划与产品检验计划一同制定上报，重视检验计划，及时收集和检验数据，有效指导装置防腐工作。 4基于风险的检测渊RBI冤应用 基于风险的检测(RBI）是是在对系统中固有的或潜在的危险发生的可能性与后果进行科学分析的基础上，给出风险排序找出薄弱环节，以确保本质安全和减少运行费用为目标，优化检验策略的一种管理方式。 xx年公司与国家压力容器与管道安全工程技术研究中心（合肥通用机械研究所）合作，在二套常减压装置开展应用工作。对全装置46台容器，108台冷换设备，5座塔，2座加热炉，514条压力管道进行评价，给出了腐蚀流、腐蚀机理和损伤模式，确定了风险等级并进行风险排序，依此制定检验策略。表1是xx-xx年间乌鲁木齐石化公司的原油加工总量和含硫原油所占比例。 分析表1发现乌鲁木齐石化公司xx-xx年间的加工含硫原油的比例是逐年增大的，原油的硫含量和酸值呈现上升的趋势，但是该公司的设备、管线腐蚀问题并没有逐年严重，反而逐渐减轻，这说明采用常减压装置加工高硫原油防腐蚀技术是可行的、有效的。 5结论 淤常减压装置的低温轻油部位及冷凝冷却系统处于H2S-HCl-H2O腐蚀环境，碳钢在此环境中会产生严重的均匀腐蚀，奥氏体不锈钢则表现为应力腐蚀开裂。此部位材料防腐使用耐氯化物应力腐蚀、耐孔蚀能力强，综合力学性能比较好的双相不锈钢，如00Cr18Ni5Mo3Si等。于在三塔顶馏出系统以工艺防腐蚀为主，结合设备抗腐蚀新材料选择；在高温硫-环烷酸腐蚀部位，以选择耐蚀材料为主，同时结合工艺注剂缓解设备管道腐蚀。盂加强原油腐蚀的预评价，针对不同的原油采取相应的”一脱三注”工艺，对延长开工周期，提高装置经济效益有重要意义。加强对现场失效事故的研究和对腐蚀机理的研究，积累