炼制高硫原油装置的防腐措施

黄美福

摘 要：揭阳中委合资广东石化2000万t/a重质原油所加工的Merey16原油属于高硫--环烷基--高酸--超重质油。具有高密度、高含硫、高氮、高残炭、高金属、高酸值等6高的特征。选择采用加氢与脱碳相结合的总体加工路线，总加工路线：延迟焦化--蜡油加氢处理--催化裂化--加氢裂化，初馏点～65℃和初馏点～165℃馏分收率低，辛烷值较低，硫含量和铜片腐蚀不合格。

关键词：超重油;高硫;高酸;防腐;措施

1 前言

中石油广东石化2000万t/a重质原油是由中国石油与委内瑞拉合资，本项目主要加工装置的设计点按照“50%Merey16原油+50%两伊原油”考虑，可以兼顾“50%Merey16原油”工况，和“50%两伊原油”工况，设计规模仍为2000万t/a。

2 委内瑞拉Merey16原油性质分析

广东石化所加工的Merey16原油属于高硫--环烷基--高酸--超重质油。研究表明，Merey16原油的轻质油收率较低，大于200℃的馏分占原油的9.47%，小于360℃的馏分达到30.55%。初馏点～65℃和初馏点～165℃馏分收率低，辛烷值较低，硫含量和铜片腐蚀不合格。具有高含硫、高氮、高酸值等的特征，Merey16原油160～210℃馏分的酸度和铜片腐蚀、闪点等不合格。

从Merey16原油的一般性质看，Merey16原油属于重质高硫高酸环烷基原油，属世界上最难加工的劣质原油之一。原油高硫高酸的性质决定了各装置设备的腐蚀会很大，从常减压装置就要对原油加强脱盐脱水工作，减少设备腐蚀，减少硫氯离子对二次加工装置的影响，二次加工装置采取各种防腐措施防止装置的腐蚀。

3 Merey16原油加工过程中对装置的腐蚀监测

炼制高硫高酸原油过程中，存在着严重的腐蚀问题，极容易造成机械设备和管道出现各种腐蚀问题，不仅需要临时停车抢修、造成经济损失，还有可能引发泄漏、爆炸等安全事故。广东石化炼制的原油是高酸高硫原油，对装置的腐蚀很大，高含量的硫元素与高含量的石油酸联合作用下，腐蚀问题将会极其严重和复杂。

3.1 各装置腐蚀机理分析

从常减压装置的流程可以知道大部分的杂质都在脱盐系统脱除，原油中对设备腐蚀影响最大的成分就是以多种形态存在的硫，各装置主要发生高温硫腐蚀和低温湿硫化氢腐蚀。HCl在有水的情况下，会对金属产生应力腐蚀开裂，特别是对奥氏体不锈钢，加氢裂化装置临氢系统的管线很容易受到氯离子应力腐蚀以及含硫介质腐蚀，生产过程产生的氯化铵、硫氢化铵胺盐沉积结垢，会造成换热效率降低，设备前后压差增大，并在管中沉积形成垢下腐蚀而造成管线开裂泄漏。

3.2 腐蚀部位的监控目的

针对不同装置要有针对性的对腐蚀部位的进行监测，防止腐蚀严重造成泄漏引发事故。腐蚀监腐蚀监测主要有以下几个目的：判断腐蚀发生的程度和腐蚀形态，监测腐蚀控制方法的使用效果，对腐蚀隐患进行预警，判断是否需要采取工艺方式进行防腐，评价设备管道的使用状态和寿命，帮助制定管道检修计划。

3.3 腐蚀部位的监控方法

采用腐蚀挂片（块）、电阻探针、定点测厚、现场腐蚀试验装置、冷凝水分析等监测手段。

4 各主要装置的腐蚀部位分析及防腐措施

4.1 常减压装置腐蚀部位及防腐措施

4.1.1 常减压装置腐蚀部位

常减压装置低温湿硫化氢腐蚀主要发生在常减压装置蒸馏塔顶部，常减压装置高温硫腐蚀部位主要包括：常减压塔下部及塔底管线、常压重油和减压渣油換热器等，环烷酸盐腐蚀部位多在加热炉管、转油线 分馏塔侧线、塔底到等部位。

4.1.2 常减压装置防腐措施

采用三级电脱盐技术，开好电脱装置，做好脱盐脱水工作，保证电脱盐合格率，减少杂质对后续设备的和操作的影响，在常减压塔顶的气相流出线加注缓蚀剂进行防腐。

常减压装置的防腐主要采用“高温部位以材质升级为主，低温部位以工艺防腐为主，广泛采用防腐新技术降低防腐成本”的防腐技术思路。可用20R+0Crl3复合板制造常压塔顶HCl-H2S-H20部位的壳体，常压塔顶衬里及冷凝冷却器易腐蚀部位试用00Crl8Ni5Mo3Si2双相不锈钢，做好常减压装置的防腐工作可以减少二次加工原料中铁离子对下游装置的影响。

4.2 焦化装置腐蚀部位及防腐措施

4.2.1 焦化装置腐蚀部位

焦化装置中高温部位较多，主要腐蚀为典型的高温硫腐蚀，如分馏塔的侧线、循环线、从分馏塔进料泵、加热炉至焦炭塔的高温渣油线及焦炭塔底拿油线等，焦化装置管线测厚情况表明：管内介质流速越大，腐蚀越严重;温度越高，腐蚀速率越大;弯头、大小头、三通、设备进出口接管等易产生湍流、涡流部位，腐蚀速率高;直管段腐蚀速率最小;高温下碳钢腐蚀速率较大。

4.2.2 防腐措施

材质升级，在高温部位，尤其在高温含固体颗粒介质的部位采用Cr5Mo钢和含铬13%以上的不锈钢是有效的防腐蚀措施。广东石化焦化装置易腐蚀高温段的管线及设备采用含铬钢材，这些部位主要有焦炭塔挥发线、高温部位管线、加热炉辐射管、冷换热器管束、循环油泵、蜡油泵、中段回流泵及拿油线等。广东石化焦化装置是高硫高酸原料的焦化装置，其柴油、蜡油、重蜡、底循系统的管线设备都要注意选材的防腐等级，整体分馏塔、分馏塔顶管线和设备等材质的选择，要严格按照选材要求执行。采用高温缓蚀剂，降低环烷酸的腐蚀。控制流速和流动状态，设备结构及管线布置应合理.避免热应力、液体停滞或局部过热，减少涡流和盲区，减少流向剧变和形成低压区，防止冲蚀。调整、优化工艺，严格按工艺指标操作，设备禁止超温超压，减少波动。消除应力，对操作温度较高的管线及设备进行焊后消除应力热处理，防止应力腐蚀。

4.3 加氢装置腐蚀部位及防腐措施

4.3.1 加氢装置腐蚀部位

低温H2S-HCl-H2O腐蚀在加氢装置高低分、汽提塔顶气、脱丁烷塔顶气系统、高压空冷、高压换热器、各酸性水罐和水线、脱汽塔底塔底、循环氢脱硫系统的管线，柴油干燥塔顶流出线以及压缩机的吸排气阀。高温H2S+S腐蚀在分馏塔底等温度大于240℃的部位，高温H2S+S+H2腐蚀在反应系统和二段原料油系统发生。加氢各装置的腐蚀主要是高温氢、硫化氢、铵盐、氯化氢、连多硫酸腐蚀等引起的，腐蚀机理和腐蚀部位大致相同。

4.3.2 加氢装置防腐措施

低温部位腐蚀可以采用以下几种措施：在高压换热器和高低分空冷入口注水点保正足够的剩余液相水，目的是吸收注水点气相的HCl防止发生露点腐蚀和NH4Cl盐结晶，降低冷高分的水胺盐的浓度;高压空冷的注水中注入缓蚀剂，建议广东石化采用，减少高压空冷的腐蚀;高压空冷换热管和管箱材料选用Alloy825;汽提塔顶和脱丁烷塔顶加注缓蚀剂;设立循环氢脱硫系统，降低循环氢中的H2S含量。严格控制新氢中的氯离子含量，可以有效降低氯离子和铵盐对装置的腐蚀和影响。采用重整氢装置的控制好连续重整装置的水氯平衡，减少重整氢中的氯离子，并且在使用重整氢装置的新氢压缩机前设置低温脱氯罐。严格控制蜡油加氢、加氢裂化、柴油加氢、航煤加氢、汽油加氢装置的原料，保证原料的指标符合要求。

高温部位的腐蚀主要采用不锈钢复合板，采用堆焊不锈钢结构。反应器、加热炉管、换热器管、管线以及设备的衬里材料和内部构件注意连多硫酸的腐蚀，应选用带稳定性元素的18-8不锈钢，平稳生產减少非正常停工可以减少反应器的氢腐蚀。在低分气线、脱丁烷塔顶流出线、各酸性水流出线等重要的腐蚀部位装电感探针检测。日常管理中严加控制温度、压力等参数，严格控制好原料的各个指标，防止造成原料的硫氮含量超标。

5 总结

广东石化针对高硫高氮原油时在初始设计中就考虑到设备的防腐工作，采用了三级原油脱盐、注缓蚀剂、注中和剂、针对不同的腐蚀介质采用特殊的钢材、高压空冷注水、设置脱氯罐等方法，在设计中也可以考虑采用在线监测腐蚀设施，在注水中注入缓蚀剂腐蚀，注入的缓蚀剂要控制高氯的注剂。对于重整装置要做好石脑油加氢装置的运行保证原料的质量，做好水氯平衡，采用稳定型不锈钢防止晶间腐蚀。轻烃回收装置的液体脱硫和干式脱硫效果好坏直接影响着后续设备的腐蚀，保证贫胺质量和操作条件平稳至关重要。

参考文献：

[1]苏志文.催化裂化装置反——再系统的高温腐蚀与防护[J].石油化工与防护，2009，26（4）：30-33.