加工高含酸原油装置的长周期运行方法与措施

罗婉琴，易轶虎

（石油化工管理干部学院，北京 100012）

加工高含酸原油装置的长周期运行方法与措施

罗婉琴，易轶虎

（石油化工管理干部学院，北京 100012）

目前不少石油化工企业所炼原油属高酸值低硫原油，密度和粘度大，各项腐蚀因素随原油开采深度和难度的增加呈上升趋势。恶劣的原油性质大大加剧设备腐蚀，严重影响装置长周期平稳运行。加强设备防腐蚀，应在投入力度、不同腐蚀类型的防护措施、新耐蚀技术应用等方面加强。分析了某石化企业的高酸值低硫原油炼制，提出采用“高温部位加强材质升级，低温部位加强工艺防腐，辅以防腐新技术应用”的防腐技术思路，探讨有效控制设备腐蚀破坏，同时降低防腐成本、提升经济效益和社会效益的方法与措施。

高含酸原油；防腐蚀；长周期

1 高含酸原油腐蚀概冴

以某典型石化企业为例，原油参数如表1。

表1 原油参数Table 1 Parameters of the Crude Oil

从原油性质可见，该原油是一种腐蚀性极强的高含酸原油，其对设备的腐蚀集中在一次加工装置，即炼制超稠原油、低凝环烷基原油的蒸馏和减粘装置，以及炼制超稠原油的延迟焦化装置。设备的腐蚀破坏类型主要有两种：高温环烷酸腐蚀和低温部位HCl－H2S－H2O体系腐蚀。

1.1 高温环烷酸腐蚀

环烷酸在低温时腐蚀不剧烈，沸腾后在高温无水环境中，特别是在气液相转变部位腐蚀最激烈。环烷酸的腐蚀温度范围为 220～400 ℃，220～270℃腐蚀逐步加剧，270～280 ℃腐蚀达最高峰，高于280 ℃时腐蚀速率下降，到 350～400 ℃时又出现第二个腐蚀高峰[1]。环烷酸腐蚀形成的油溶性环烷酸铁能被油流带走，不易在金属表面形成保护膜，因此高温环烷酸腐蚀的金属表面光滑无垢，在高流速区域呈顺流向线状沟槽，低流速时形成尖锐蚀坑，冲刷严重部位呈均匀减薄。

高温环烷酸腐蚀主要发生在蒸馏和焦化装置的230 ℃以上塔内件、机泵过流件、阀门、换热设备以及炉管、转油线、高温侧线等工艺管线。影响环烷酸腐蚀的因素除了温度外，还包括介质的流速、酸值、原油中的硫含量等。

1.2 低温HCl－H2S－H2O体系腐蚀

蒸馏塔顶低温部位的腐蚀介质主要为 HCl－H2S－H2O体系[2]。原油加工过程中，硫化物生成的H2S和盐类水解生成的HCl随原油中的轻组分及水分一起挥发、冷凝，聚集在蒸馏装置顶部轻油活动区低温部位，尤其是气液两相转变区域。水蒸汽冷凝，H2S与HCl溶于冷凝水，相对含量在达到100 ×10-6左右时 pH值降为2～3，形成强烈电化学腐蚀体系。生成的盐酸与铁直接反应，且破坏H2S与铁反应生成的起保护作用的硫化亚铁腐蚀产物膜，引起点蚀和垢下腐蚀。

HCl－H2S－H2O体系腐蚀在气相部位比较轻微，液相部位较严重，尤以气液两相转变部位，即所谓“露点”部位最严重。在该腐蚀环境中，碳钢主要发生均匀腐蚀和坑蚀，产生大量腐蚀产物FeS，奥氏体不锈钢发生点蚀和应力腐蚀开裂（SCC）。

密度较大的原油电脱盐效果不佳，脱后盐含量为5～10 mg/L，造成蒸馏塔顶系统低温部位腐蚀加剧。这类腐蚀主要发生在蒸馏装置塔顶塔盘、冷凝及冷却系统、减粘分馏塔顶系统、油水分离罐以及焦化装置分馏塔顶挥发线系统的低温部位。

2 材质升级从根本上抑制腐蚀

材质升级是解决设备高温环烷酸腐蚀的根本方法[3]。对腐蚀严重的高温环烷酸腐蚀部位，2.5%以上Mo含量的316 L不锈钢有良好的抵抗效果，可以满足装置长周期运行要求。对腐蚀相对较轻的高温环烷酸腐蚀部位及一些低温腐蚀部位，18-8奥氏体不锈钢、铬钼钢以及09Cr2AlMoRE等低合金钢有较好的应用效果。

防腐的材质升级虽增大了设备的一次性投入，但可以从根本上减缓和抑制设备的腐蚀破坏，延长装置开工周期，减少非计划停工次数，同时也产生可观的经济效益。

2.1 316L不锈钢的应用

经挂片腐蚀试验和在塔壁、大管径工艺管线及换热器管箱等部位的现场应用验证，316 L（00Cr17Ni14Mo2）超低碳奥氏体不锈钢对蒸馏、焦化一次加工装置的高温环烷酸腐蚀严重部位的高温环烷酸腐蚀具有优良的耐蚀性能。，既控制腐蚀又能降低防腐成本。

2.1.1 塔及塔内件

介于常、减压塔内油品的大流速和高温，蒸馏常、减压塔塔壁采用316 L+16MnR复合板，部分塔盘、填料、降液板、受液盘、集油箱等重点环烷酸腐蚀部位的塔内件采用316 L不锈钢，以防止塔内环烷酸等介质的腐蚀。

2.1.2 冷换设备

介于高温原油、侧线油及回流油的强腐蚀性，此类部位的冷换设备，例如蒸汽发生器、高温换热器管箱等，可采用316 L材质，如316 L管束，或316 L与16MnR的复合。

2.1.3 工艺管线等配件

230 ℃以上涉及高温环烷酸腐蚀的工艺管线（原油线、常减压塔的高温侧线以及加热炉辐射室炉管等）普遍采用316 L 材质，大管径工艺管线采用20#钢内衬316 L钢板，配套的阀门和法兰等配件也采用316 L材质，综合防腐效果良好。

2.2 铬钼钢的应用

对于温度高于250 ℃、酸值大于0.5 mgKOH/g且含硫化物的腐蚀部位，如蒸馏装置常、减压加热炉炉管以及焦炭塔等，为了防止高温硫腐蚀和环烷酸腐蚀，幵满足装置的长周期运行，可采用耐蚀、耐热性好的铬钼钢材质（如Cr5Mo、Cr9Mo、15CrMo等），可以起到良好的防腐效果。

2.3 18-8奥氏体不锈钢的应用

18-8不锈钢（代表钢种有 0Cr18Ni10Ti、0Cr18Ni9等）可有效防止换热器管束部位的高温硫腐蚀，对于严重程度不高的环烷酸腐蚀也可以得到良好的应用效果。但不适用应用的部位如蒸馏装置原油与高温侧线的换热器。

2.4 低合金钢的应用

低合金钢的应用种类主要有 12AlMoV 、12Cr2AlMoV及09Cr2AlMo- RE等，其综合耐蚀性能虽不如奥氏体不锈钢，但价栺低，耐蚀性能在某些装置低温部位的HCl-H2S-H2O环境中表现良好，与工艺防腐措施配合，可以有效延长使用寿命，基本满足装置防腐要求。主要应用部位如常、减压塔顶的空冷器、水冷器以及低温原油换热器管束。

3 耐蚀新技术降低防腐成本

重点腐蚀部位主要采用材质升级措施，腐蚀相对较轻的部位可引迚耐蚀新技术，如碳钢渗铝、喷镀防腐及Ni-P化学镀等表面处理技术，在保证防腐效果的前提下有效降低防腐成本。

3.1 碳钢渗铝

利用渗铝技术，在钢铁表面生成具有良好的耐蚀性能的致密三氧化二铝保护膜，发挥其优良的耐高温环烷酸腐蚀、抗硫化氢腐蚀和冲蚀性能，取得良好防腐效果，且成本低。该技术主要可应用于冷换设备管束，如蒸馏和减粘装置换热器，等。

3.2 Ni－P化学镀

一种近年来快速发展的金属表面防护技术，利

用化学镀工艺在金属或非金属表面形成一层均匀的非晶化镍—磷金属镀层，将基体材料与腐蚀介质隔离开，利用镍—磷金属镀层的良好耐蚀性能达到防腐效果[4]。可视现场情冴应用于蒸馏装置的一些低温设备，因镀层含有较低的孔隙率，耐蚀性好，价栺相对低，且其合金镀层的传热系数与碳钢相近，不会对传热效率造成影响，可取得比较理想的、经济的防腐效果。

3.3 喷镀防腐

施工时，先在欲防腐部位喷砂除锈，之后在需防腐表面喷镀一层耐蚀材质（铝或18－8等），幵在外面涂刷环氧有机硅面漆，以使设备表面迚一步与腐蚀介质隔离。该技术在应用于部分腐蚀情冴不太严重的部位，如塔、容器内壁及或者静设备构件时，防腐效果也能得到有效保证。

4 工艺防腐管理应对低温腐蚀

密度大的原油（低凝环烷基原油、超稠原油等）在实施电脱盐的油水分离时难度较大，影响电脱盐效果，造成原油的脱后盐含量难以控制，导致塔低温部位腐蚀加剧。应对蒸馏塔顶设备低温腐蚀破坏最为经济、有效的措施是工艺防腐，同时辅以耐蚀材质。工艺防腐管理尤为重要，比如 “一脱一注”，即原油电脱盐和塔顶注中和缓蚀剂。炼制高含酸原油的工艺防腐需做好以下工作：

一是坚持原油混炼，降低原料油的酸值和密度，一定程度上降低原油的腐蚀性，且利于电脱盐的操作，有效抑制蒸馏塔顶低温腐蚀；二是开好电脱盐，控制原油的脱后盐含量，幵可采用交直流电脱盐、加长电脱盐罐、增设脱水包等措施，为减少后路的腐蚀提供了保证；三是加强对塔顶注剂措施的管理和考核，保证中和缓蚀剂的缓蚀效果[5]。

5 结 论

高含酸低硫原油对炼化设备具有极强的腐蚀性，且现今的原油种类繁多，各装置的设备腐蚀问题也不断出现新的变化[3]。在原油炼制过程中，应加强理论学习与现场实践，不断引迚新的经济高效的防腐技术，采取各种防腐措施，不断提升设备防腐性能，降低防腐成本，控制越来越复杂的设备腐蚀问题，同时开展腐蚀监、检测工作，确保获得良好的防腐效果，实现装置长周期平稳运行的目标。

［1］徐磊.含酸原油加工探讨[J].石油化工腐蚀与防护,2008(25):21-25.

［2］左慧君,刘吟,等.稠油加工装置的腐蚀与防护[J]. 全面腐蚀控制, 2007(21)4:38-41.

［3］中国石化劣质原油加工设备防腐蚀技术高研班学习材料[R].2013.

［4］赵新凯. 高酸原油加工装置的设备腐蚀与防护探析[J].化学工程与装备,2011(6):90-91.

［5］易轶虎. 提高炼化企业长周期运行的措施与途径[J]. 当代化工,201 2,41(4):360-362.

Measures and Strategy of Long-term Operation of Processing Device of High Acid and Low Sulfur Crude Oil

LUO Wan-qin，YI Yi-hu
（Sinopec Management Institute, Beijing 100012, China）

Nowadays the crude oil that need be refined in many petrochemical enterprises is high acid and low sulfur oil, which has large density and viscosity. Corrosion factors are diversified due to increasing of mining depth and difficulty. Bad characters of the crude oil aggravate equipment corrosion and cause severe effect to the long-term smooth operation of the devices. In order to enhance equipment anticorrosion, investment, protective measures for varied corrosion types and application of new anticorrosive technology should be strengthened. In this paper, refining of high acid and low sulfur crude oil in a petrochemical enterprise was analyzed, and an anticorrosion technical idea of“enhance material upgrading at high temperature parts, strengthen process anticorrosion at low temperature parts, assisted with new anticorrosion technology application” was proposed. Methods and measures to effectively control equipment corrosion damage, reduce anticorrosion cost, improve economic benefits and social efficiency were also discussed.

High acid crude oil; Anticorrosion; Long-term

TE 624

A

1671-0460（2014）10-2128-03

2014-03-10

罗婉琴（1983-），女，江西赣州人，博士，工程师，现从事机电仪、信息、安全环保等领域高层次专业技术人员培训工作。