常减压蒸馏装置加工南帕斯凝析油的腐蚀与防护

朱华平

(中国石油化工股份有限公司茂名分公司，广东 茂名 525000)

中国石油化工股份有限公司茂名分公司3号常减压蒸馏装置于1990年9月建成投产，设计处理能力为2.5 Mt/a，按生产轻质、高含硫燃料及润滑油原料设计。该装置先后进行过6次大修和改造，完全达到了加工非含酸超高硫原油的能力。

2011年1月27日，3号常减压蒸馏装置开始配炼伊朗南帕斯凝析油，2011年3月9日，常压塔出现泄漏着火，经处理后继续生产，常压塔发现多个地方减薄;之后先后发现冷-2/EF壳体、冷2/CD壳体、冷205壳体、冷3/1B壳体等严重减薄。2011年6月测得局部部位减薄速度最大达1.8 mm/月，大部分测厚点减薄在0.4～1.5 mm/月，而装置2010年10月停工检修时并没发现上述问题。2010年11月到2011年7月，该装置主要炼制伊重索鲁士油、沙重、玛雅、伊重、沙中、沙轻、南帕斯等油种，大部分时间炼伊重索鲁士油，其中只有2011年1月27日开始配炼的南帕斯凝析油为新油种。正是这段时间，4套常减压蒸馏装置初馏塔顶、常压塔顶和减压塔顶(以下简称三顶)不同程度地出现了腐蚀加速现象:3号常减压冷-3/1A减薄高达1.8 mm/月，1号常减压冷201减薄高达1.5 mm/月。

测厚数据证明加工南帕斯凝析油后常减压蒸馏装置三顶部位腐蚀速率非常高。3号常减压蒸馏装置被迫于2011年7月停汽检修。

1 腐蚀状况简述

2011年7月对停汽后3号常减压蒸馏装置进行了全面的腐蚀状况检测，发现主要腐蚀问题如下:

(1)常压塔顶封头盖内表面涂层脱落，但仍有部分附着在壁上，顶部双相钢的内构件完好，无明显腐蚀;从顶抽出管内表面看无明显冲蚀;塔顶部塔壁(0Cr13)有大量的腐蚀坑点、个别处已腐蚀成大深坑，特别是塔顶人孔短接管下部衬的0Cr13已严重腐蚀，形成一个面积约30 mm×50 mm的坑，坑深约7 mm，人孔正下部的塔壁板也腐蚀成大坑，塔壁板焊缝处热影响区有较深的蚀沟(见图1)，塔盘(18-8)有坑蚀，浮阀(18-8)有减薄、脆断，主、支梁碳钢的表面有较多垢物，显均匀腐蚀。从塔顶向下层检查至42层塔盘以下，腐蚀轻微，器壁构件表面多有油垢。

(2)塔顶抽出管线:对拆下的塔顶挥发线内表面检查，表面有较厚的锈垢，测厚检查数据表明整条管线属均匀减薄，水平段管较竖直段管腐蚀严重，在顶部注剂口注缓蚀剂和中和剂(氨水)前后管段的测厚数据没有明显差别。

图1 常压塔顶上部腐蚀形貌Fig.1 Corrosion scale of the headpiece in atmospheric column

(3)塔顶冷却器:冷却器壳内表面有较多的垢物，局部有较大蚀坑和环向蚀沟，整体测厚属不均匀减薄，见图2。

2 南帕斯凝析油腐蚀机理分析

2.1 塔顶腐蚀机理

南帕斯凝析油酸值为0.07 mgKOH/g，硫的质量分数为0.28%，基本以硫醇硫等活性硫集中在轻组分，在常减压生产过程中，经加热炉加热后，原油中高含量的有机氯和硫醇硫被分解出大量Cl－和H2S，在塔顶部位形成 HCl-H2S-H2O腐蚀机理。在加工伊重索鲁士(2:3)南帕斯凝析油时常压塔顶Cl－的平均质量分数为243.12 μg/g，加上加工南帕斯凝析油产生大量H2S，从而大大加速了HCl的腐蚀。H2S和 HCl水溶液对碳钢腐蚀速率影响见表1。

图2 冷－2F/F的腐蚀形貌Fig.2 Corrosion scale of the 2E/F water cooler

表1 H2S和HCl水溶液对碳钢腐蚀速率的影响Table 1 Corrosion rate of straight carbon steel in the H2S＆HCl water

2.2 塔顶冷凝器腐蚀机理

在常减压蒸馏装置的常压塔顶冷却器区域，当流速小于6 m/s时，以HCl腐蚀为主，且腐蚀速率较低。当流速大于6 m/s时，以酸性水腐蚀为主，且腐蚀速率增加。经计算，常压塔顶挥发线的流速达60 m/s，随着酸性水流速加大，腐蚀速度也相应增大。酸性水腐蚀从广义上定义为含水H2S和氨造成的腐蚀，并且通常是处在碱性pH值的范围。

影响酸性水腐蚀减薄速率的主要因素为NH4HS的质量浓度和流速。3号常减压蒸馏装置的冷-2E/F的腐蚀形貌完全符合酸性水引起的腐蚀。

通过7月检修发现3号常减压的常压塔上部(塔顶回流和人孔低温露点位置)和常顶冷却器等多个部位按腐蚀速率算已支撑不了1个月，石科院研究也表明南帕斯凝析油的含硫主要以硫醇硫等活性硫存在于轻组分中，随着常压负荷加重，装置的腐蚀也随之加重。

3 防腐蚀措施

由于加工南帕斯凝析油对常减压蒸馏装置局部造成严重腐蚀，因此腐蚀监测难度很大通过测厚检测也很困难，为降低腐蚀的影响，需从设备和生产工艺方面考虑。

3.1 设备方面

(1)2011年7月，3号常减压蒸馏装置大修时已对常压塔上部材质进行了升级，对部分挥发线、塔顶冷却器壳体进行了更换和贴补;同时继续加强腐蚀监测。

(2)增加注水管，单独对三顶冷却器每组换热器进行定期清洗，同时，更换成螺旋折流板换热器，以减少折流板前介质冲刷、折流板后低速区垢物积聚造成垢下腐蚀。

3.2 生产工艺方面

(1)调整工艺操作，塔顶冷凝水pH值改控9～10，对三塔顶无机氨水的注入量作调整，并要求岗位操作人员经常用pH值试纸对三塔顶冷凝水进行跟踪监测，实时跟踪三顶的防腐蚀效果。拟在3号常减压蒸馏装置的常压塔顶加注有机胺以稳定控制pH值。

(2)严格控制塔顶温度和回流温度，让露点出现在塔顶挥发线注缓蚀剂后形成，减缓结晶水的析出。

(3)在电脱盐后管线上按2.5 g/t油的量注入质量分数为4%的氢氧化钠，经检测，常压塔顶冷却器的腐蚀速率下降了80%，污水中氯离子的质量分数下降了80%，取得较好效果。

4结论

加工伊朗南帕斯凝析油给企业带来了很高的经济效益，2011年，南帕斯凝析油的加工效益排在各油种首位，但南帕斯凝析油同时也带来了污染环境和加速装置腐蚀的后果。炼油厂在加工南帕斯凝析油时不管是在储运还是在一二次加工甚至到下游化工装置都要高度重视并采取合适的防护措施，确保环境不受污染和装置的安全生产。