常压塔顶管线腐蚀案例分析及定期检验对策

合集下载

常减压装置塔顶腐蚀原因分析及防护策略研究

常减压装置塔顶腐蚀原因分析及防护策略研究常减压装置是炼油加工的重要工序，常称之为龙头装置。

随着炼油装置的大型化发展，我国的原油储量已经无法满足生产需求，多数采用国外原油混炼。

由于国内油井的枯竭，因此采用国外原油，而国外原油含硫，盐量较高，加快了塔器的腐蚀速度。

本文针对常减压装置塔顶腐蚀的原因进行分析，同时提出了有效地防护措施。

标签：常减压装置；塔顶腐蚀；原因分析目前，石化行业的工艺变得越来越复杂，需要在高温和高压的环境下作业，在这种情况下，各种工艺设备发生腐蚀越来越常见。

在实际的生产过程中，常减压是炼厂的第一道加工工序，由于原油的性质劣化，导致常减压装置腐蚀情况越来越严重。

1常减压装置塔顶腐蚀的原因分析1.1电化学腐蚀电化学腐蚀是导致减压装置塔顶腐蚀的一个重要原因，原油中含有很大含量的盐，在加工过程中，这些盐会溶解在水中，发生水解产生大量的氢离子，另外，原油中含有的H2S溶解在水中也会电离出大量的氢离子，发生电极反应。

阳极反应会使金属电离成金属离子，而在阴极，则会发生一系列的析氢反应，电离出大量的氢离子。

在酸溶液中，还会发生氧化还原反应，生成氢氧根离子，同时出现金属沉积。

如果有氧化物存在，发生电化学腐蚀的速度会加快。

阳极：M=M2+ne，阴极：①析氢：2H+2e=H2，②氧还原（酸溶液）：O2+4H++4e=4OH-，③氧还原（中性或碱性溶液）：O2+2H2O+4e=4OH-，④金属离子还原：M3++e=M2+，⑤金属沉积：M++e=M。

1.2化学腐蚀减压装置塔顶腐蚀的一个重要因素就是化学腐蚀。

在炼油过程中，原油中含有大量的无机盐，包括NaCl、MgCl2和CaCl3等，并且这些无机盐会跟随者水被带入到蒸馏塔中，当达到一定的温度，就会发生水解，最终生成氯化氢、硫化氢等。

原油中也含有一定的硫化氢，这些硫化氢会和生成的硫化物发生分解。

经过一定的化学反应，生产工艺中会生成大量的硫化物和氯化氢，在加热的条件下，会发生反应，生成硫化氢气体，这些气体会跟随者挥发的原油进入到分馏塔顶部和冷凝冷却系统中。

常压塔顶空冷器腐蚀机理分析及预防措施

工业·生产石化技术，2012，19（1）：18PETROCHEMICAL INDUSTRY TECHNOLOGY收稿日期:2011-10-28。

修改稿收到日期:2012-01-30。

作者简介:赵文锋，工程师，硕士，2007年毕业于中国石油大学（北京）机电工程学院材料科学与工程系材料学专业，现主要从事炼油装置防腐蚀工作。

联系电话：010-69341859；E-mail:zhaowf.yssh@ 。

中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司炼油一厂8Mt/a 常减压蒸馏装置于2007年7月开工，主要生产欧Ⅳ高品质成品油和航空煤油。

作为该装置的重要设备之一，常压塔顶空冷器（简称空冷器）在维持常压塔顶温度和压力稳定方面起着至关重要的作用。

该装置原设计加工沙特阿拉伯轻质原油、阿曼原油和俄罗斯原油，混合原油的设计硫含量小于或等于1.17%。

装置开工后空冷器运行不到两年，2009年4月便有1台空冷器因腐蚀发生管束泄漏，之后多台空冷器也因腐蚀发生泄漏。

由于空冷器位于高温换热器的上部，从其管束泄漏的常顶汽油极易流到高温换热器上面而引发火灾，对安全生产构成极大威胁。

为了保证安全生产，2010年9月中旬开始陆续将空冷器全部更换，更换设备导致生产成本增加。

因此，分析空冷器腐蚀原因，寻找预防其腐蚀的方法，对确保装置平稳运行具有重要的意义。

1常压塔顶回流系统工艺流程从常压塔顶出来的常顶油气经过空冷器直接冷却，再经水冷器冷却后变成常顶汽油，一部分常顶汽油出装置，另一部分常顶汽油经常压塔顶回流泵送回常压塔顶以控制常压塔顶温度和压力。

常压塔顶回流系统工艺流程示意见图1。

2空冷器的结构和材质8Mt/a 常减压蒸馏装置共有12台空冷器，每台空冷器由276根翅片管（规格为25.0mm ×2.5mm ）并排组成，翅片管有效换热面积为196m 2。

翅片管管壁材质为09Cr2AlMo ，每根翅片管入口端衬有450.0mm ×0.7mm 的钛管以防介质对翅片管端口管壁的冲蚀。

常压塔顶系统腐蚀原因分析及对策

Ｃｌ钢为产任务的完成。常顶换热器泄漏程中受热发生水解，生成强腐蚀对碳钢为均匀腐蚀，对０ｒ３
故障统计如表２。性的盐酸，其反应如下：
Ｍｇ１Ｈ２Ｃ２Ｏ￣ＭｇＯＨ）ＨＣ＋（２＋１Ｃａ２Ｈ２－Ｃ（Ｃ１Ｏ－ａＯＨ）ＨＣ１＋－，２＋
Ｅ
－
￣
，
ｖｃ／ｍ
ｏ
，
… 最直接最有效手段。
，一
；
ｔ相邻水滴间中心距离，一
。
：，，：
Ｈ士ｈ凸
曼操竺
票呈制效朝謇蠢耄入注喜晓操的２羹妻耄
个应，并随温度的升高而迅速加措施不力，空冷寿命最短３月便
２常压塔顶系统的腐蚀类型及成因
快，如图４。实验发现，在３３可发生腐蚀穿孔。４℃ 时，Ｍｇ１Ｈａ２Ｃ２ＣＣＩ￣的水解率可达
以上分析表明，ＨＣｌ成生
１１３～－，形成一个十分强烈的 “ 稀盐酸腐蚀环境 ” ，腐蚀金属设
备，生成可溶性的ＦＣ：ｅ１。另外，
原油中溶有少量的Ｈｓ：，在原油加
图１常顶空冷出口弯头冲蚀减薄穿子Ｌ图２换热器入口短节冲蚀减薄穿孔
工过程中，一些硫化物受热分解也产生Ｈ：，生成的Ｈｓｓ在塔顶与ＦＣ２ｅ１生成不溶于水的ＦＳｅ往ｅ，ＦＳ
￣Ｍｇ１ｌ和９％和１％，结合工艺流程和腐量随原油中盐含量（ｌＣ２０

常压塔顶循系统结盐腐蚀问题的讨论及对策

常压塔顶循系统结盐腐蚀问题的讨论及对策摘要：总结了某炼化公司运行过程中常压塔顶腐蚀问题以及建议。

关键词：常压塔；PH值；结盐；腐蚀；措施1.顶循系统结盐原因分析装置加工原料为塔河劣质稠油,针对塔河原油高硫、粘度大、低酸的特性，电脱盐设计在工艺上采用了三级脱盐、脱水技术，电脱罐为φ4200×28848×34mm，采用平流鼠笼式结构。

2013年10月大检修时对电脱盐系统进行改造，新增四级脱盐罐，电脱罐为φ5800 mm×36000 mm（T/T）,采用智能调压交直流复合电脱盐技术，脱后盐含量一直保持在5-6mg/l之间至今。

脱后原油的含盐高给装置的安全运行产生了威胁，原油含盐中NaCl约占75％，蒸馏后盐类大多留在重馏分油和渣油中。

原油中的盐主要来自两个方面：一个方面是无机盐，主要是MgCl2和CaCl2，盐类的水解产生大量的氯化氢和氨。

另一方面是有机盐，主要是原油开采过程中加入的一些药剂，还有一部分氯来自于原油自身有机氯的分解，虽然有机氯很难分解，但是在常压炉出口温度条件下有机氯分解率明显增大，这也是氯离子增加的一个方面。

顶循系统结盐的种类主要是NH4Cl，其氯离子来源于原料中有机氯（R-Cl）和无机氯盐（CaCl2、MgCl2、NaCl）高温水解生成的HCl，NH4+离子来源于原料中氮化物反应生成的NH3，反应过程中，原料油中的氮约有5％转化为氨。

当塔顶温低于塔顶水分压下的沸点时，塔内上部就会出现冷凝水，与油气中的NH3和HCL结合生成NH4CL溶液，其沸点高于水，在较低的温度下逐步下流、提浓、析出结晶、沉淀，附着在塔板和降液板等处，不断积累，使局部堵塞，导致液体下流阻力增加，降液管液面上涨直至液泛，随着塔盘液层厚度增加，导致气相带液量增加甚至冲塔。

2.顶循系统腐蚀的原因分析盐类水解产生了HCl，同时原油中的有机硫化物分解产生大量的H₂S加上系统中存在的水形成了具有腐蚀性的环境，反应式如下：Fe+2HCl=FeCl2+H2(气体)FeCl2+H₂S= FeS+ 2HClFe+ H₂S= FeS+ H2(气体)FeS+2HCl= FeCl2+H₂S这种腐蚀中最强烈的就是HCl，检查发现塔顶Cl-,增多时腐蚀就明显增强，其腐蚀速率最大处就是酸浓度最大处，对应在装置上就是露点相变部位。

常压塔顶双相不锈钢腐蚀原因分析及对策

用２５０７双相不锈钢。
图１５０到５ｌ层塔盘之间塔壁腐蚀
２０１６年５月对装置进行检修，发现常压塔顶
双相不锈钢塔壁及内构件腐蚀严重。为此针对常压塔顶双相不锈钢腐蚀问题展开现场检查与检
腐蚀穿孔，见图４。第４８层东北侧塔盘支撑圈与
塔壁焊道出现环向裂纹，打磨焊道至塔壁仍能见裂纹，塔盘支撑圈多处出现径向裂纹，裂纹可能贯
穿复层，见图５。
１．３组织检测
针对常压塔顶塔壁及内构件腐蚀严重、塔内
双相不锈钢具有良好的抗孔蚀和耐应力腐蚀开裂性能，在石油化工行业得到了广泛应用，尤其是在含氯盐和硫化氢的工业介质环境中更加显示
出其特有的耐蚀性，解决了许多石化工业生产中
存在的腐蚀问题，积累了成功使用的经验 ¨ 引。但由于加工油品劣质化，油品的酸值、盐含量呈上升趋势，装置腐蚀问题日益加剧。某公司常减压蒸馏装置年加工量１．５Ｍｔ／ａ，主要由常压蒸馏、减压蒸馏、减黏裂化（该部分停用）和一脱三注等部分组成，以加工海洋原油为主。该原油的密度为９６８．５ｋｇ／ｍ，酸值高达３．６ｌ
常压塔顶双相不锈钢腐蚀原因分析及对策
董健，晋西润，薛光亭，王宁，马方义

常压蒸馏装置塔顶系统腐蚀机理分析及措施

常压蒸馏装置塔顶系统腐蚀机理分析及措施摘要：常压蒸馏装置塔顶系统低温部位氯含量较高。

建议根据塔河原油的性质，优化全厂原油库存，使得原油进电脱盐前有足够沉降时间；在设备条件满足时，提高电脱盐操作温度，筛选优质高效破乳剂，降低脱后原油盐含量；根据生产及塔内设备构件情况，对塔顶回流分布进行合理改造；结合国内外常压蒸馏装置所采用的先进除盐技术，将盐从常压蒸馏装置塔顶系统脱除，达到减少结盐和减缓腐蚀的目的。

关键词：常压蒸馏装置；塔顶系统；腐蚀机理；措施1腐蚀机理原油加工过程中导致设备腐蚀的主要原因是原油中所含有的杂质。

原油中的杂质主要是硫化物、氯化物、氮化物以及环烷酸等。

各种杂质由于其腐蚀机理不同可以分为低温部位盐、水的腐蚀（HCl-H2S-H2O）和高温部位硫化物及其化合物腐蚀、环烷酸腐蚀。

低温HCl-H2S-H2O腐蚀主要发生在常压塔上层塔盘、塔体、及部分挥发线，塔顶冷凝系统管线和设备以及减压塔部分挥发线和冷凝冷却系统设备，造成碳钢均匀减薄、坑蚀以及氯化物开裂等。

高温硫、环烷酸腐蚀主要发生在加热炉炉管、加热炉炉管出口转油线管线、常压塔下部以及减压塔下部等高温部位。

高温硫腐蚀造成材料的均匀减薄，高温环烷酸腐蚀在管线、设备表面形成尖锐孔洞，在介质流速较高的区域有明显流线槽，对碳钢、低合金钢以及部分普通不锈钢设备能够形成连续性的腐蚀穿孔和破坏。

2腐蚀原因分析2.1电脱盐的影响塔河劣质稠油为中国石化塔河炼化有限责任公司单一原油来源，其密度大（接近水的密度）、黏度高。

该原油和水混合常出现油包水、水包油现象，导致脱盐难度加大。

近年来，脱后盐质量浓度为 7 ～ 10 mg/L，远高于盐质量浓度 5mg/L 的控制指标。

原油在常压塔内经过蒸馏，部分盐类随油气到达常压塔顶部，生成盐附着在顶部塔壁和上部塔盘之上，长时间积累会影响到产品质量及常压塔操作。

顶部结盐的清除方法是常压塔降低加工负荷，边水洗边生产。

水洗过程中加入更多水，对塔盘造成严重腐蚀。

常减压装置中塔顶冷凝系统腐蚀状况分析及对策

常减压装置中塔顶冷凝系统腐蚀状况分析及对策1 塔顶冷凝系统腐蚀产生例如，某石化分公司常减压蒸馏装置的流程设计、主要工艺设备及管道的选型能适应一、二期两种工况，材质选择按原油的硫含量为2%（w）、酸值1mgKOH/g 考虑。

装置设计采用美国UOP/PCS 公司提供的工艺包，充分吸取和借鉴了国内外先进的设计理念和先进技术，所采用的主要技术均为目前先进、成熟、可靠且在同类生产装置中得到应用的技术，达到了国内领先、国际一流水平。

1.1 塔顶冷凝系统腐蚀产生一期工况装置加工的原料为苏丹1/2/4 区混合原油。

苏丹1/2/4 区混合原油（原油含硫0.05%，酸值0.32mgKOH/g）为低硫低酸值原油，沙特轻质原油（原油含硫1.91%，酸值0.04mgKOH/g）为高硫低酸值原油，沙特中质原油（原油含硫2.42%，酸值0.24mgKOH/g）为高硫低酸值原油。

随着某石化分公司二期改造常减压蒸馏装置加工高硫原油，加速了蒸馏装置低温轻油和高温重油部位的损失，目前，国内炼油厂加工高硫、高酸值的原油及高含盐原油的比例越来越大，广西石化分公司也是如此，使装置腐蚀防护面临着更大的困难。

因此，探讨、研究常减压蒸馏装置塔顶冷凝系统的腐蚀机理，分析该装置的易腐蚀部位及影响因素，制定相应的防腐措施，对常减压装置安全平稳可靠运行具有极其重要的作用。

1.2 低温部位H2S-HCl-H2O型腐蚀在常减压蒸馏装置初馏塔、常压塔顶部和塔顶冷凝冷却系统的低温部位容易产生H2S-HCl-H2O腐蚀。

原油中的氯盐，在120℃以上发生水解生成HCl，加工含硫原油时塔内有H2S，当HCl和H2S为气体状态时只有轻微的腐蚀，一旦进入有液体水存在的塔顶冷凝区，不仅因HCl生成盐酸会引起设备腐蚀，而且形成了H2S-HCl-H2O的介质体系，由于HCl和H2S相互促进构成的循环腐蚀会引起更严重的腐蚀，反应方程式如下，见式（2-1）、（2-2）、（2-3）。

常压塔塔顶循环管线结垢腐蚀的原因分析及解决措施

工作。
根据能谱分析结果，结合离子色谱和元素分
析等分析方法，详细分析其水溶液的成分，确定垢
通讯联系人：崔蕊，Ｅ — ｍａｉｌ：ｃｒ７２９＠１２６．ｃｏｍ。参加本工作的还有韩仿，王连超。
氮的质量分数为２７０８．４４ｇｇ／ｇ，小于垢样中总有机
收稿日期：２０１４ — ０９ — １８；修改稿收到日期：２０１５－０２ — １３。。
作者简介：崔蕊，硕士，工程师，主要从事炼油化工方面的研究
项目数据
由表４可知，４批次样品的盐含量均超出了设
计值（不大于３ｒＬｇ／ｇ）的要求，且有机氯的质量分数
均大于１ｐｇ／ｇ，为垢物的形成提供了有利条件。目前，电脱盐工艺仅仅是脱除原油中可溶于水的无机盐类，对于硫酸盐、碳酸盐及氯代烃等，是无法脱除的，它们将进入塔顶馏分而造成设备管线
腐蚀。
第６期
崔蕊，等．常压塔塔顶循环管线结垢腐蚀的原因分析及解决措施
∞（氨氮）／（ “ ｇ・ｇ）
ｗ（ＮＯ；－）／（ “ ｇ・ｇ一）ｗ（ＮＯ￣－）／（ｇｇ・ｇ一）ｗ（Ｃ１一）／（ “ ｇ・ｇ一）
２．１塔顶物料分析

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

ｓｃｈｅｍｅ，ｍａｃｒｏｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ，ｃｏｒｒｏｓｉｖｅｍｅｄｉｕｍｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ，ａｎｄｔｈｉｃｋｎｅｓｓｄｅｔｅｃｔｉｏｎｗｅｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｔｈｕｓａｃｈｉｖｉｎｇｏｂｖｉｏｕｓｅｆｆｅｃｔｓ．
ｇｅｔｈｅｒｗｉｔｈｔｈｅｐｉｐｉｎｇｃｏｒｒｏｓｉｏｎｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎｃａｓｅｏｆｔｈｅａｔｍｏｓｐｈｅｉｒｃｃｏｏｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｖｅｒｈｅａｄａｎｄｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅｒｅａ — ｓｏｎｓｆｏｒｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌａｎｄｅｘｔｅｎａｒｌｃｏｒｒｏｓｉｏｎｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．ａｎｄｔｈｅｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓｏｆｐｅｒｉｏｄｉｃｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎｗｉｔｈｒｅｓｐｅｃｔｔｏｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ
失效事故越发频繁。文中通过一起常压塔顶冷却系统管线腐蚀检验案例，结合生产工艺，分析了该管
线内外腐蚀的原因，并提出了定期检验过程中制订有针对性的检验方案、重视宏观检验、加强腐蚀介质监测和有针对性的厚度检测等应对措施，效果明显。
关键词：常压塔；管线；腐蚀；定期检验；宏观检验；厚度检测中图分类号：ＴＱ０５５文献标识码：Ｂ文章编号：１００４ — ９６１４（２０１５）０５－００３９ — ０３
ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅＣｏｒｒｏｓｉｏｎａｎｄＰｅｒｉｏｄｉｃＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅＰｉｐｉｎｇｏｆＯｖｅｒｈｅａｄＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＴｏｗｅｒ
２０１５拄
老道技术５设各
ＰｉｐｅｌｉｎｅＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔ
２０１５
第５期
Ｎｏ．５
常压塔顶管线腐蚀案例分析及定期检验对策
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｔｍｏｓｐｈｅｉｒｃｔｏｗｅｒ；ｐｉｐｉｎｇ；ｃｏｒｏｓｉｏｎ；ｐｅｉｒｏｄｉｃｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ；ｍａｃｒｏｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ；ｔｈｉｃｋｎｅｓｓｄｅｔｅｃｔｉｏｎ
ＰＥＮＧＺｅ－ｊｕｎ，ＺＨＥＮＧＬｉａｎ — ｘｕｅ，ＹＡＯＹｏｎｇ
（ＷｕｈａｎＢｏｉｌｅｒａｅｃｔｉｏｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｗｕｈａｎ４３００２４，Ｃｈｉｎａ）
彭泽军，郑连学，姚勇
４３００２４）（武汉市锅炉压力容器检验研究所，湖北武汉
摘要：常压塔是炼化厂常减压装置中的关键设备，常压塔顶冷凝冷却系统的腐蚀问题影响着装置
的长周期安全运行。特别是近些年来随着炼化厂原油的硫含量越来越高，常压塔顶冷凝冷却系统腐蚀
ｉｎｇｏｆｔｈｅｓｕｌｆｕｒｃｏｎｔｅｎｔｏｆｃｒｕｄｅｏｉｌ，ｏｖｅｒｈｅａｄｃｏｎｄｅｎｓｉｎｇｃｏｏｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍｃｏｒｒｏｓｉｏｎｆａｉｌｕｒｅｉｎｃｉｄｅｎｔｓｂｅｃｏｍｅｍｏｒｅ￣ｅｑｕｅｎｔ．Ｔｏ —
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｔｍｏｓｐｈｅｉｒｃｔｏｗｅｒｉｓｔｈｅｋｅｙｅｑｕｉｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅａｔｍｏｓｐｈｅｉｒｃａｎｄｖａｃｕｕｍｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｕｎｉｔｓｏｆｔｈｅｒｅｉｆｎｅｒｙ，ａｎｄｏｖｅｒ — ｈｅａｄｃｏｎｄｅｎｓｉｎｇａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｃｏｒｒｏｓｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｓａｆｆｅｃｔｔｈｅｌｏｎｇｐｅｉｏｒｄｓａｆｅｏｐｅｒａｔｉｏｎ．ＥｓｐｅｃｉＭｌｙｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓ —