加工高酸原油常减压装置的腐蚀与防护

赵立福,董凤龙

(中海沥青(营口)有限责任公司，营口 115000)



加工高酸原油常减压装置的腐蚀与防护

赵立福,董凤龙

(中海沥青(营口)有限责任公司，营口 115000)

为避免腐蚀影响某加工高酸原油常减压装置的运行，通过专业化的腐蚀调查，初步掌握了该装置的腐蚀情况，并针对不同的腐蚀问题制定了相应的防腐蚀措施。一是启用常顶循系统，减少塔顶冷回流，控制塔顶露点腐蚀；二是针对减压塔减三、四、五段填料腐蚀，采取升级材料(由316L升级至317L)和加注高温缓蚀剂的综合措施。从最近两次的腐蚀调查结果看，这些防腐蚀措施取得了显著效果。

高酸原油;常减压装置;专业化腐蚀调查;腐蚀与防护

原油的劣质化会加重炼油装置的腐蚀，从而影响其安全、长周期的运行[1]。因此，各企业对设备的腐蚀管理越来越重视，并逐步采取措施提高停工检修质量，加大检测力度。近年来，各炼厂广泛开展停工期间的腐蚀调查，通过专业人员对塔器、容器、换热器、加热炉等设备及管线进行专业化的腐蚀调查，不仅可以考察以往防腐蚀效果，也可以指导下一个生产周期的防腐蚀措施改进和有针对性地开展防腐蚀监测工作，为保障装置安全运行提供保障。

1　常减压装置

中海沥青(营口)有限责任公司年产100万t的常减压蒸馏装置于2011年3月投产，工艺路线为电脱盐→闪蒸→常压蒸馏→减压蒸馏，以绥中36-1原油为原料，生产化工轻油、燃料油、高等级道路沥青及润滑油基础油。

原油的酸值为2.23 mg KOH/g，硫含量为0.386 4 %(质量分数)，盐质量浓度为26.1 mg/L，密度(20 ℃)为966.5 g/cm3，属高酸低硫重质稠油。

2　腐蚀调查方法和依据

2014年5月和2015年5月，先后两次利用检修机会对装置开展了专业化腐蚀调查，并出具腐蚀调查报告。腐蚀调查的主要方法有：目视检查、锤击检查、超声测厚、材质鉴定、内窥镜观察、硬度分析、金相分析等。

腐蚀调查的主要依据有：《API 571炼油厂固定设备的损伤机理》《中石油炼油与化工分公司停工检修腐蚀检查指导意见》《中石化关于加强炼油装置腐蚀检查工作管理规定》《装置停工检修计划》《装置工艺技术规程》和《装置设备台帐》。

3　腐蚀情况

调查结果发现，本装置主要存在的腐蚀问题：常压塔顶的腐蚀，减压塔减三、四、五段填料的腐蚀。

3.1常压塔顶

常压塔顶的内衬采用S2053双相不锈钢，其余部位内衬采用316L不锈钢，塔内件全部采用316L不锈钢。

2014年腐蚀调查发现，塔顶内件腐蚀以点蚀和应力腐蚀开裂(SCC)为主。其中，第2至第4层塔内件点蚀相对较重，第1至第3层塔内件SCC腐蚀较重，顶封头与筒体的环焊缝存在微裂纹，详见图1。提出的防腐蚀措施是：优化电脱盐的操作以降低脱后原油的盐含量；重新启用常顶循系统，尽量减少塔顶冷回流，防止局部低温露点腐蚀；塔顶8层塔盘材料升级为S22053双相不锈钢。

2015年腐蚀调查结果显示，浮阀等内件仍存在开裂、点蚀等情况，但较上次腐蚀调查腐蚀程度没有加剧恶化的倾向，常压塔顶的腐蚀得到初步控制。

3.2减压塔减三、四、五段填料

设计时，减压塔内壁、减一至减四段填料均采用316L不锈钢， 减五至减七段填料采用317L不锈钢。

2011年7月检修时发现，减压塔减三段填料腐蚀较轻，减四、减五段填料腐蚀较严重，该部位工作温度在270～330 ℃，减三段局部，减四段、减五段大部填料失弹，如纸状。处理措施为减三段仍使用原减三、减四段的完好填料，而减四、减五段更换新填料，且材料升级为317L不锈钢。

2012年10月检修时发现，减压塔减三、减四、减五段填料环烷酸腐蚀较严重。该部位工作温度在270～330 ℃，属于环烷酸腐蚀区间。减三段填料为316L不锈钢，减四段与减五段填料为317L不锈钢。腐蚀情况为减三、减四、减五段大部分填料失去弹性，如纸状。采取的措施：将减三段填料也更换为317L不锈钢；利用减压塔减三段DN20备用管嘴，在减三段集油箱下部加注高温缓蚀剂。采取以上措施后填料腐蚀速率减缓。在2013年10月检修及2014年5月腐蚀调查时发现，填料弹性、韧性良好，见金属光泽。2014年5月腐蚀调查结果表明,减三段填料可以再运行一周期，运行寿命提高了2倍。

2014年腐蚀调查结果显示，在减压塔的高温部位存在严重的环烷酸腐蚀。减二及减三段气相返回塔壁及升气孔挡板腐蚀轻微；减四段气相返塔两侧及对面塔壁腐蚀，腐蚀程度较减二及减三段气相返回部位稍重，且焊道局部出现轻微腐蚀；减五段集油箱塔壁环烷酸全面腐蚀，腐蚀深度在0.2～0.5 mm，且靠近塔壁周围的升气孔挡板、填料格栅、填料支撑圈的腐蚀深度在0.2～0.3 mm；减压塔进料段防冲板、上部器壁、高速转油线、低速转油线均出现轻微环烷酸腐蚀。提出的防腐蚀措施为：用317L不锈钢板对减薄50%的复合板进行贴板，并在减四、减五填料段分别加注高温缓蚀剂。

从2015年的腐蚀调查结果看，减压塔整体缓蚀保护比较理想，被保护部位被高温缓蚀剂垢层覆盖，腐蚀较轻。

4　金相检验和断口微观分析

为了研究浮阀开裂的腐蚀机理，分别对浮阀做了金相检验和断口形貌分析。

4.1金相检验

由图2可见，浮阀截面上分布有大量的裂纹，裂纹主要沿晶扩展，个别裂纹出现穿晶扩展，裂纹有分支现象；另外，在个别区域可见晶间腐蚀的特征；该浮阀组织为奥氏体，并可见奥氏体孪晶。

4.2断口形貌分析

由图3可见，浮阀断口上可见冰糖块形貌(高倍)及明显的二次微裂纹(低倍)，呈沿晶断裂和穿晶解理断裂特征。

5　腐蚀原因分析及防腐蚀效果评价

5.1常压塔顶

常压塔顶的腐蚀属于低温HCl-H2S-H2O腐蚀。一般在气相部位腐蚀比较轻微，液相部位腐蚀较重，气液相变的部位即露点部位腐蚀最为严重。腐蚀环境中的HCl是由于原油中的无机盐(主要是氯化钠、氯化镁、氯化钙)在一定温度下水解生成。在常减压装置中，通常情况下氯化钠是不发生水解的，但当原油中含有环烷酸和某些金属元素时，氯化钠在300 ℃以下就开始水解，生成HCl。H2S来源有两部分：原油中的H2S及原油中硫化物在260 ℃以上的分解产物。H2O来自原油以及生产工艺用的蒸汽。在HCl-H2S-H2O环境中，碳钢表现为均匀腐蚀，0Cr13不锈钢表现为点蚀，奥氏体不锈钢表现为点蚀和SCC[2]。

本装置中的常压塔顶采用双相钢做塔壁内衬，故腐蚀较轻，仅在焊缝附近出现微裂纹。而塔内件采用316L不锈钢，该材料对氯离子敏感，易发生应力腐蚀开裂。由于本装置炼制的是高酸重质原油，环烷酸会引起原油乳化程度加剧，造成电脱盐工艺难度增大，因此在电脱盐效果不理想的情况下，常压塔顶的氯离子含量会升高，诱发316L不锈钢发生应力腐蚀开裂[3]。

针对常压塔顶316L不锈钢的应力腐蚀开裂，采取启用常顶循和减少常压塔顶冷回流的措施，尽量减少常压塔顶内冷料的量，从而减少低温露点腐蚀的发生。从腐蚀调查结果看，常压塔顶316L不锈钢的应力腐蚀开裂得到初步控制。

下一步可以根据情况将塔顶内件材料也升级为2205双相不锈钢，这样从材料的角度提升该塔的腐蚀防护能力。即使将来遇到因工艺调整出现塔顶冷回流增多，进而引起露点腐蚀的情况，采用2205双相不锈钢可以避免因氯离子敏感引起的应力腐蚀开裂，保护塔内件的完整性。

5.2减压塔减三、四、五段

本装置加工的原油为高酸低硫重质原油，减压塔高温重油部位(减三、四、五段)处的腐蚀以环烷酸腐蚀为主，硫腐蚀为辅，二者相互配合使塔壁和内件的金属表面像车削一样光滑，无腐蚀产物膜起到保护作用，再加上减压塔内介质流速高，金属表面更加不可能存留保护性物质。因此，减压塔高温重油部位发生严重的环烷酸腐蚀[4-5]。

腐蚀调查结果显示，通过将316L不锈钢填料升级为317L不锈钢填料，加上注入高温缓蚀剂的措施，可使减压塔高温重油部位的环烷酸腐蚀得到控制。

6　结论

(1) 中海沥青(营口)公司常减压装置在设计时考虑了设备腐蚀问题，采取了一些工艺防腐蚀和材质升级等防腐蚀措施，但是由于原料油高酸值特性和电脱盐设施未投入运行的影响，常压塔顶存在较严重的氯离子点蚀、应力腐蚀开裂的情况，建议在下一个生产周期加强工艺防腐蚀，开好电脱盐，控制低温部位腐蚀。

(2) 高温重油部位存在严重的高温环烷酸腐蚀，主要集中在减三、四、五段塔壁,焊缝,填料,减压塔进料段衬里和进料分布挡板及部分高温换热器。可考虑采取高酸原油与低酸原油混炼方式，降低原料整体酸值，减轻高温部位的环烷酸腐蚀。

[1]中国石油化工设备管理协会设备防腐专业组. 石油化工装置设备腐蚀与防护手册[M]. 北京:中国石化出版社,2003：80-93.

[2]中国石化青岛安全工程研究院. 炼油装置防腐蚀策略[M]. 北京:中国石化出版社,2008：63-76.

[3]崔蕊，于焕良，钟广文，等. 常压塔塔顶循环管线结垢腐蚀的原因分析及解决措施[J]. 石油炼制与化工，2015，46(6)：89-94.

[4]王为然，赵少游，谭习玉，等. 高酸原油热分解脱酸裂化技术的开发及工业应用[J]. 石油炼制与化工，2015，46(11)：35-41.

[5]杨伟，龙英实，王凤平. 中海原油对316L不锈钢的腐蚀分析[J]. 石油化工腐蚀与防护，2006，23(6)：31-34.

Corrosion and Protection of Crude Distillation Unit Processing High Acidity Crude

ZHAO Li-fu, DONG Feng-long

(CNOOC Asphalt (Yingkou) Co., Ltd., Yingkou 115000, China)

In order to avoid the influence of corrosion on the operation of a crude distillation unit (CDU) processing high acidity crude, the corrosion condition of the CDU was obtained through professional corrosion investigation. And some specific corrosion protection measures were proposed. First, dew point corrosion on the atmospheric tower top was controlled by using atmospheric tower top reflux system and decreasing the overhead cold reflux. Second, upgrading materials (from 316L to 317L) and using high temperature inhibitors were taken to reduce the corrosion of packings in the side cut No. 3/4/5 of the vacuum tower. The results of recent two corrosion investigations showed that these protection measures were significantly useful.

high acidity crude; crude distillation unit; professional corrosion investigation; corrosion and protection

10.11973/fsyfh-201606017

2015-12-28

赵立福(1968-)，工程师，硕士，主要从事设备管理工作，18841709900，zhaolf@cnooc.com.cn

TG174

B

1005-748X(2016)06-0513-04