600万吨/年常减压蒸馏装置加工高酸值原油腐蚀防护探讨
时间：2020-08-08 03:57:00 来源：达达文档网 本文已影响 人 
夏伟健 谢海兵 胡伟
摘要：高酸值原油的高腐蚀性，在加工过程中必然带来大量的设备腐蚀问题，尤其是加工高酸值原油的龙头装置--常减压蒸馏装置将面临着更为严重的设备腐蚀问题，探索高酸值原油在常减压蒸馏过程中行之有效的设备防腐措施，将对企业的安全生产和经济效益有着重要的现实意义。本文介绍了某公司600万吨/年常减压蒸馏装置为应对加工高酸值原油，采取的系列防护措施;并对今后的优化方向进行了一定的探讨。
Abstract：
The high corrosivity of high-acid crude oil will inevitably bring a lot of equipment corrosion problems during processing， especially the atmospheric and vacuum distillation device， which is the leading device for processing high-acid crude oil， will face more serious equipment corrosion problems. Exploring the effective equipment anti-corrosion measures of high-acid value crude oil in the atmospheric and vacuum distillation process will have important practical significance for the safety production and economic benefits of enterprises. This article introduces a series of protective measures adopted by a company"s 6 million tons/year atmospheric and vacuum distillation unit in response to the processing of high-acid crude oil， and also discusses the direction of future optimization.
关键词：高酸值原油;防腐;材质升级
Key words：
high-acid crude oil;corrosion protection;material upgrade
中图分类号：TE986 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2020）22-0135-02
0 引言
随着我国原油开采进入中后期，高质量原油资源的存量日益减少，大量劣质原油，特别是高酸原油的加工量日渐增加，而这些原油中所含的环烷酸腐蚀严重威胁着常减压装置的安全生产。在目前原油品质变重，酸值增高，加工深度越来越大，产品的质量标准要求越来越严的情况下，开展常减压装置腐蚀与防护措施研究对解决目前炼化装置设备腐蚀和延长装置使用周期具有重要意义，是炼厂安全生产工作的一个重要方面[1]。
某炼化公司600万吨/年常减压装置（简称Ⅱ常）于2009年投产，主要以加工渤海湾高酸原油为主，采用常减压-减粘联合工艺，装置设备按原油酸值■2.5mgKOH/g设计。多年来，常减压装置长期加工劣质原油，其中流花、蓬莱、秦皇岛等原油酸值均高达3mgKOH/g以上，严重超过设计酸值。高酸值原油在加工的过程中，带来严重的环烷酸腐蚀。为装置长周期安全运行带来诸多不利因素，同时也增加了下游装置的加工难度。
Ⅱ常装置通过技术升级和精准防护等手段，最大限度的降低了高酸原油对装置的腐蚀，在腐蚀防护方面取得了一定成效。下文将对Ⅱ常装置为应对加工高酸值原油，采取的系列防腐措施进行介绍，并对今后的优化措施进行探讨。
1 装置存在问题
1.1 原油劣质化为装置带来的问题（以Ⅱ常装置为例）
Ⅱ常裝置设计的原料油为绥中36-1原油、曹妃甸原油和西江原油，原油酸值按2.57mgKOH/g设计。多年来，Ⅱ常装置长期加工劣质原油，其中流花、蓬莱、秦皇岛等原油酸值均高达3mgKOH/g以上，严重超过设计酸值。高酸值原油在加工的过程中，带来诸多问题，其中以电脱盐脱盐难度增加和装置腐蚀严重，两点问题尤为突出。原油劣质化、酸值超设计值情况详见表1。
1.2 电脱盐运行情况较差（蓬莱19-3为例）
由于劣质原油体积质量大、黏度大，尤其是沥青或胶质含量较高，原油电脱盐难度增加。再加上环烷酸及其盐类，具有很强的乳化性能，造成原油脱盐困难，难以达到深度脱盐要求。电脱盐在加工高酸原油期间电流波动较大，电脱盐切水含油较多，电脱盐运行不稳定。
掺炼蓬莱19-3初期，所取样品数据中：脱前原油含盐量均值22.95mg/L，峰值达到了48.1mg/L;脱后原油原油含盐量均值12.85mg/L，峰值达到了61mg/L。虽经过电脱脱盐工艺调整脱后含盐明显下降，但仍高于控制指标（指标4.5mg/L）。脱盐效果欠佳。
1.3 装置腐蚀情况较严重
Ⅱ常装置由换热部分、电脱盐部分、闪蒸部分、常压蒸馏部分、减压蒸馏和减粘裂化部分等组成。本装置自2009年开工运行至今，共经过四个运行周期，在第四运行周期停工大检修期间发现常压塔、常压汽提塔、减压塔、渣油换热器等设备、管线存在较严重腐蚀。
1.4 上检修周期，重点设备存在的腐蚀问题
①减压塔减三线至洗涤油段塔壁内衬北偏东位置约1/3塔圆周面积存在大片麻点状腐蚀;②常压塔、常压汽提塔塔顶封头与筒体的连接焊缝处发现整圈裂纹;③换热器E1212/1～6共6台换热器管箱及浮头盖等严重腐蚀;④常压塔、常压汽提塔上部塔盘大量腐蚀;⑤39台换热器管束存在不同程度的腐蚀减薄;⑥工艺管道腐蚀减薄主要发生在常压炉出口;⑦电脱盐罐V1201/1环缝自底部往上约500mm有一处长度为50mm的裂纹，打磨消缺至10mm深位置未能将裂纹完成消除。
2 应对措施
为了应对上述问题，Ⅱ常装置通过优化操作、技术升级、源头控制、降低高酸原油掺炼量、精准防护、加强腐蚀监测、技改技措和材质升级等措施，做到最大程度降低高酸原油对装置安全生产带来的危害。现分别介绍如下：
2.1 电脱盐困难应对措施
①做好原油分析评价工作，选定合适的掺炼比，使混合原油保持合理的粘度和酸值;②通过对比试验选定适合相应油种的破乳剂;③精准控制电脱盐电场强度、温度、注水量、界位等工艺指标，使电脱盐始终运行在最佳脱盐区间。加强跟踪观察，对化验数据及时分析跟踪，并进行相应的调整;④技术升级：在一级电脱盐前增上一级膜脱盐处理单元。试验结果表明，通过一级膜处理，可将重质原油中的灰分脱除85%、盐含量降至1.8mgNaCl/L，水含量降至0.04%;三脱后原油中的钙脱除率为77.07%，铁脱除率为54.04%。实验数据见表2。
2.2 常顶循管线腐蚀泄漏应对措施
由于原油切换频繁，造成Ⅱ常常压塔运行工况不稳定，上部存在带水运行问题，加上劣质原油、污油回炼等因素影响，促使露点腐蚀前移，常压塔上部发生HCl-H2S-H2O腐蚀问题较为严重，多次出现常顶循管线泄漏，给生产带来较大的安全隐患。
经调研研究后，决定在常顶循系统增设除盐脱氯设施，该系统于2018年4月24日开始投用运行至今，系统运行正常。目前进除盐脱氯设施的平均氯含量为3.7mg/kg，出除盐脱氯设施的平均氯含量为0.95mg/kg，脱除率约为74.31%，對常顶循防腐起到了较为理想的效果。（表3）
2.3 做好精准防护，保证数据达标
①结合历年设备腐蚀情况和腐蚀机理特性，梳理制定Ⅱ常装置腐蚀机理回路图，根据回路图针对不同部位，采取不同的防护手段;②充分利用好在线腐蚀探针等先进监控手段，实时掌握管线腐蚀速率，为工艺防腐提供数据支持。二套常减压装置中腐蚀危害比较大的管道上引进了7个腐蚀探针监测点。建立了腐蚀在线监测系统，目前，该系统已投用正常，均能及时反映实时腐蚀状况，为精准防护提供数据支撑。
2.4 充分利用在线测厚系统，实时掌握管线腐蚀速率
2018年在重点腐蚀部位安装了5台Permasense高精度在线测厚探头，在线测厚技术克服侵入式监测探针施工风险大、监测数据不准确、维护不方便且成本较高的缺点，实现了对炼油企业管线厚度的不间断准确监测，准确给出所监测管线的剩余厚度和腐蚀速率，为及时发现管线腐蚀减薄，避免企业发生泄漏着火、人生伤亡和环保事故等提供了可靠依据;另外该技术有利于对管线做到预知维修，降低检测人员劳动强度，使检修计划更科学合理。
2.5 加强设备管理、材质升级改造
为适应装置长期加工海洋高酸劣质原油需要，梳理本企业选材存在较薄弱部位提出材质升级方案。委托设计院重新选材料、设计，计划对600万吨/年常减压装置常压塔T1202、常压汽提塔T1203、减压塔T1204和换热系统进行技术改造（材质升级）。通过改造，使常压塔、常压汽提塔、减压塔和换热系统能满足高硫、高酸原油生产环境使用，使用寿命不低于设计寿命，同时扩大装置产能，降低装置能耗。
3 总结与优化
随着原油劣质化程度的加深，仅靠一般的防腐措施已经不能完全避免设备腐蚀问题，因此继续加强与改进现有防腐措施的同时，还需要探索更行之有效的方法。建议二常装置从以下几个方面入手提高装置整体防护水平：
①开展高酸原油评价工作，根据评价数据制定适合二常装置的原油加工计划和高酸原油掺炼比例，从源头减轻装置的腐蚀压力;
②通过优选对比和工业试验，针对不同批次和不同品种的原油，选定合适的防腐助剂，油种切换时及时更换助剂;对助剂系统进行技术改造，增设助剂自动控制系统，根据在线监测数据及时调整助剂量，达到实时防护的目的;
③常减压蒸馏系统管线各个部位所接触的腐蚀介质各异，应根据腐蚀因素和失效形式辩证地选取相应防护措施。综合考虑介质类型、流速、温度等物性对腐蚀的影响，进行合理的管线选材与设计。
参考文献：
[1]李素辉.常减压蒸馏装置腐蚀与防护研究[D].西安石油大学，2015：61-62.
[2]张战军，吴世逵，于洪颖.原油中氯的来源、危害及其防护措施[J].广东石油化工学院学报，2013（4）.
[3]刘建锟，杨涛，方向晨，蒋立敬.高氯原油加工问题分析及对策[J].现代化工，2014（11）.
作者简介：夏伟健（1985-），男，河北衡水人，毕业于中国石油大学（华东）化学工程与工艺专业。
