脉冲涡流精扫技术在焦化分馏塔顶循环线中的应用研究

刘全新

（中国石油化工股份有限公司沧州分公司，河北 沧州 061000）

1 概述

某石化公司延迟焦化装置设计加工能力140 万t/年，2007 年建成并投产使用，2018 年12 月在装置的分馏塔顶循环线抽出直管发生沙眼泄漏，如图1（左）所示，现场对该部位（红色箭头所指位置）紧急包盒子处理，并且，利用脉冲涡流精确扫查技术对周围塔壁及同一腐蚀回路的相邻管件（图1 右侧图管线）逐个排查。

图1 漏点现场照片及二维图像

2 检测结果

脉冲涡流精扫技术采用电磁原理，可有效地识别金属缺陷区域范围，定位管壁薄弱位置，如图2 所示，左侧图为分馏塔顶循环线抽出第二弯头检测现场图片，右侧图为管道涡流壁厚图像，扫查路线为探头延管壁外弯上焊缝位置向下至弯头下焊缝，蓝色代表壁厚值，从图中可明显看出，管壁外弯中间圆圈位置有明显凹坑，且覆盖面积较大，腐蚀凹坑长约15cm，通过超声波核实，分馏塔顶循环线抽出第二弯头检测最小壁厚值为2.29mm。其他相邻管件情况类似，均存在大面积局部减薄。表1 为分馏塔顶循环线抽出位置超声波检测最终核实数据。

图2 分馏塔顶循线抽出后第二弯头检测现场图及脉冲涡流精确扫查图

表1 检测结果数据

3 结果分析

3.1 脉冲涡流精扫结果分析

从脉冲涡流检测结果来看，问题严重区域集中在顶循抽出至换热器入口前管段和弯头部位。

（1）塔顶塔盘积累的焦粉和结盐颗粒浓度较高，对出口第1、2、3 弯头和部分直管段冲刷腐蚀严重。

（2）换热器前的物流温度较高，有可能产生的液态水量很少，导致NH4Cl 离解强酸性浓度较高，产生较小的pH 值；换热器后端至返塔段由于低温，导致液态水量提高，“稀释”了酸性离子，pH 值增加。所以，对这两段区域的电化学腐蚀产生的严重程度发生差异。

3.2 其他问题成因分析

3.2.1 工艺参数分析

从表2、3 中数据分析，延迟焦化装置原料中含有一定量的N、S、Cl 及H 原子，这些元素在焦炭塔中高温下反应生成N2、NH3、H2S、HCl 等产物，产物中的NH3与HCl 反应生成NH4Cl。这部分产物随着物流进入分馏塔中，并随着温度的变化不断的反复循环，细小的NH4Cl 颗粒滞留在分馏塔的上部，并随着顶部物流的循环，在塔盘、管道的流变缓冲位置形成积累结垢，最终导致腐蚀的产生。

表2 成分分析

表3 脱后原油盐含量数据汇总

3.2.2 硫腐蚀的可能性分析

分馏塔顶循环线从32 层塔盘抽出经过换热器、塔底循环泵、空冷，返回至35 层塔盘，整个循环温度在90 ～140℃，没有高温和低温硫腐蚀的生产条件（120℃

3.2.3 电化学可能性分析

分馏塔顶循环线从32 层塔盘抽出至换热器入口之前，现场检测区域位置温度区间在140℃左右，不具备水露点导致凝液产生的条件，但因非常压条件和控温波动以及相变的情况下，也有可能产生酸性条件下的电化学腐蚀。

3.2.4 结盐分析

焦化原料中的氮、硫、氧、氯等原子在焦炭塔中高温反应形成N2/NH3/H2S/HCl/O2等产物，焦炭塔油气将氯化氢迅速带走进入分馏塔，结合成的氯化铵被油气带到分馏塔上部，顶循环回流从32 层塔盘抽出，温度在140℃左右，经过换热和空冷，温度为90℃后返回35 层塔盘。这部分循环导致氯化铵在温差条件下部分析出结晶，并且同焦粉、铁锈等一起沉积在塔顶塔盘、降液管、抽出口等介质流速偏低的位置，这样变性成分馏塔顶部结盐现象。长期运行，塔顶部聚结的盐类会越来越多，导致塔顶抽出携带出来的这部分颗粒物会增加。

4 建议

（1）分馏塔顶结盐和减少腐蚀性因素（酸性）的预防建议措施：

①上游原料需要优化常减压蒸馏装置电脱盐的工艺，尽可能降低减压渣油原料的含盐量。

②监测焦炭塔加热炉出口温度，减少焦粉进入分馏塔的携带量。

③在汽油干点指标范围内尽量提高分馏塔塔顶温度，降低结盐的概率。

④分馏塔顶操作压力尽量低控，降低水蒸气的露点温度。

⑤定期分析焦化渣油、焦化汽油、含硫污水中的氯离子及氯化物的含量，做好监测，有异常应及时调整操作参数。

（2）建议运行“洗盐线”清洗顶循返塔回路，降低返回流氯化铵盐类及酸性腐蚀性因素积累。

（3）加强“焦化分馏塔顶循回路”的检测监测，对已经有腐蚀趋势的部位缩短监控周期，尤其是对顶循抽出线相关部位，进入严控阶段。

5 结语

（1）延迟焦化分馏塔顶塔盘结盐是由于焦粉同氯化铵盐类，经过长期的运行，在塔顶部35 层至32 层塔盘和降液槽内等处沉积、黏结造成。

（2）顶循油气携带结盐颗粒，从32 层塔盘抽出，颗粒浓度和流体导致出口直管段底部和第一弯头（内弯）、第二弯头（外弯）、第三弯头（内弯靠近焊缝处）的冲刷腐蚀为题较为突出，从脉冲涡流检测结果分析，呈现“腐蚀沟槽形态”。

（3）温控的波动可能导致微量的偏酸性凝液，在管道低点和弯头折弯位置聚集产生电化学腐蚀。

（4）焦化分馏塔顶操作温度的“低控指标”可能导致部分“腐蚀性因素（包括氯、NH3、O、S）”没有从“分馏塔顶抽出”去后端处理，导致腐蚀性因素在顶循环回路中不断地累积，浓度越来越高。