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(合肥通用機(jī)械研究院，國(guó)家壓力容器與管道安全工程技術(shù)研究中心，安徽 合肥 230031)

1 裝置介紹

某石化廠10 Mt/a常減壓蒸餾裝置主要由電脫鹽系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)、常壓蒸餾系統(tǒng)和減壓蒸餾系統(tǒng)等部分組成，2014年1月投產(chǎn)。

1.1 裝置原料

常減壓蒸餾裝置原料為混合原油，包括哈薩克斯坦原油、南疆原油、北疆原油和俄羅斯原油等，生產(chǎn)裝置產(chǎn)生的污油也摻入原油進(jìn)行回?zé)挕?/p>

設(shè)計(jì)混合原油硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%，酸值為0.8 mgKOH/g，根據(jù)SH/T 3129—2012《高酸原油加工裝置設(shè)備和管道設(shè)計(jì)選材導(dǎo)則》，屬高硫高酸原油。

2014年1月至2017年5月原油采樣情況見(jiàn)表1。由表1可見(jiàn)原油的硫含量均在設(shè)計(jì)范圍以內(nèi)，而酸值有時(shí)會(huì)超過(guò)設(shè)計(jì)值。

表1 原油采樣數(shù)據(jù)

1.2 塔頂流程

常壓塔塔頂系統(tǒng)主要設(shè)備有常壓塔C102、原油/常頂油氣換熱器E101A-D(板式)、常頂油氣空冷器EA101A-N、常頂油氣后冷器E141A-D、常頂回流罐D(zhuǎn)101及常頂油氣管線。通過(guò)在E101A-D前注入緩蝕劑和凈化水來(lái)進(jìn)行工藝防腐蝕。常壓塔塔頂系統(tǒng)流程見(jiàn)圖1。

圖1 常壓塔塔頂系統(tǒng)流程

1.3 塔頂選材

該裝置常壓塔塔頂系統(tǒng)的主要設(shè)備和管道選材情況見(jiàn)表2。由表2可以看出：常壓塔塔頂系統(tǒng)主要設(shè)備和管道的選材情況與SH/T 3129—2012《高酸原油加工裝置設(shè)備和管道設(shè)計(jì)選材導(dǎo)則》的要求基本一致。

2 腐蝕分析

2.1 腐蝕情況

對(duì)常壓塔塔頂系統(tǒng)14條常頂油氣管線進(jìn)行測(cè)厚，統(tǒng)計(jì)情況見(jiàn)表3。由表3可以發(fā)現(xiàn)：這14條常頂油氣管線最大腐蝕速率為1.77 mm/a，最小腐蝕速率為0.20 mm/a。其中，管線P-21914已發(fā)生泄漏。

表2 主要設(shè)備和管道選材情況

表3 常頂油氣管線測(cè)厚統(tǒng)計(jì)

2.2 腐蝕分析

由圖1可以看出,常壓塔塔頂系統(tǒng)的操作溫度為40～120 ℃，由表2和表3可以看出,常壓塔塔頂系統(tǒng)主要設(shè)備和管線材質(zhì)均為碳鋼，對(duì)常壓塔塔頂含硫污水進(jìn)行采樣分析，含硫污水鐵離子質(zhì)量濃度為0.1～0.7 mg/L,pH值為5.4～6.8，氯離子質(zhì)量濃度為30～150 mg/L，總結(jié)以上數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)常壓塔塔頂系統(tǒng)存在腐蝕。

2.2.1 濕硫化氫腐蝕

在含水和硫化氫環(huán)境中，碳鋼和低合金鋼會(huì)發(fā)生濕硫化氫破壞，包括氫鼓泡、氫致開(kāi)裂、應(yīng)力導(dǎo)向氫致開(kāi)裂和硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂4種形式。影響濕硫化氫環(huán)境腐蝕的關(guān)鍵因素有環(huán)境條件(pH值、硫化氫含量、污染物和溫度)、材料特性(硬度、微觀組織和強(qiáng)度)和拉伸應(yīng)力水平(外加應(yīng)力或殘余應(yīng)力)。

常頂系統(tǒng)設(shè)備和管線材質(zhì)為碳鋼,由于存在水和硫化氫，故會(huì)發(fā)生濕硫化氫腐蝕。

2.2.2 酸性酸水腐蝕

含有硫化氫且pH值為4.5～7.0的酸性水引起的腐蝕叫酸性酸水腐蝕。酸性酸水腐蝕一般為均勻腐蝕，有氧存在時(shí)易發(fā)生局部腐蝕或沉積垢下局部腐蝕，含有二氧化碳的環(huán)境還可能同時(shí)發(fā)生碳酸鹽應(yīng)力腐蝕。碳鋼耐酸性酸水腐蝕能力較低。影響酸性酸水腐蝕的主要影響因素有硫化氫含量、pH值和流速等。

常頂系統(tǒng)設(shè)備和管線材質(zhì)為碳鋼，含硫污水pH值為5.4～6.8，會(huì)發(fā)生酸性酸水腐蝕。

2.2.3 鹽酸腐蝕

金屬與鹽酸接觸時(shí)發(fā)生的全面或局部腐蝕。碳鋼的鹽酸腐蝕一般表現(xiàn)為均勻腐蝕，但存在介質(zhì)局部濃縮或者露點(diǎn)腐蝕時(shí)，也可表現(xiàn)為局部腐蝕或沉積物垢下腐蝕。鹽酸腐蝕的主要影響因素有：鹽酸含量、溫度和合金成分等。

常頂系統(tǒng)設(shè)備和管線材質(zhì)為碳鋼，含硫污水pH值為5.4～6.8，且含硫污水中有氯離子，容易發(fā)生鹽酸腐蝕。

2.3 基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的檢測(cè)技術(shù)(RBI)

采用合肥通用機(jī)械研究院自主開(kāi)發(fā)的RBI評(píng)估軟件“通用石化裝置工程風(fēng)險(xiǎn)分析系統(tǒng)”,對(duì)常壓塔塔頂系統(tǒng)管線進(jìn)行損傷機(jī)理識(shí)別，結(jié)果表明：常頂油氣管線可能會(huì)發(fā)生酸性酸水腐蝕、鹽酸腐蝕、硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂和氫致開(kāi)裂/應(yīng)力導(dǎo)向氫致開(kāi)裂(濕硫化氫環(huán)境)。RBI評(píng)估結(jié)果與采樣數(shù)據(jù)、腐蝕分析結(jié)果相吻合。

3 防護(hù)措施

針對(duì)常壓塔塔頂系統(tǒng)發(fā)生的腐蝕，結(jié)合腐蝕分析和實(shí)際生產(chǎn)情況，提出以下防護(hù)措施:

(1)加強(qiáng)原料管理，控制原料的硫含量和酸值不超過(guò)設(shè)計(jì)指標(biāo)，并盡可能減少污油的回?zé)挘?/p>

(2)將塔頂注水來(lái)源由凈化水改為蒸汽凝結(jié)水，塔頂管線注水由直管插入改為采用霧化噴頭；

(3)在空冷器入口增設(shè)注水點(diǎn)及緩蝕劑注入點(diǎn)，并采用霧化噴頭；

(4)增加含硫污水在線pH計(jì)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)含硫污水的pH值；

(5)以一個(gè)運(yùn)行周期為單位考核緩蝕劑的緩蝕效果。

4 結(jié) 語(yǔ)

(1)10 Mt/a常減壓蒸餾裝置按照高硫高酸原油進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)際加工原油硫含量符合設(shè)計(jì)值，但酸值偶爾會(huì)超過(guò)設(shè)計(jì)值；常壓塔塔頂系統(tǒng)設(shè)備和管道選材符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，不存在選材不當(dāng)?shù)膯?wèn)題。

(2)針對(duì)常壓塔塔頂系統(tǒng)管線存在的腐蝕減薄，結(jié)合含硫污水的采樣分析數(shù)據(jù)進(jìn)行腐蝕分析，發(fā)現(xiàn)常壓塔塔頂系統(tǒng)主要存在濕硫化氫腐蝕、酸性酸水腐蝕和鹽酸腐蝕。利用RBI評(píng)估軟件對(duì)常壓塔塔頂系統(tǒng)進(jìn)行損傷機(jī)理識(shí)別，識(shí)別結(jié)果間接驗(yàn)證了腐蝕分析結(jié)果的可靠性。

(3)針對(duì)常壓塔塔頂系統(tǒng)存在的腐蝕問(wèn)題，提出了加強(qiáng)原料管理、改善塔頂注水水質(zhì)和考核緩蝕劑的緩蝕效果等針對(duì)性的防護(hù)措施。