常减压装置常压塔顶空冷腐蚀与防护研究

曲 云

(兰州石化职业技术学院，甘肃 兰州 730060)

自开工以来，某公司常减压蒸馏装置常顶空冷A-102已因严重腐蚀泄漏而更换多次。装置大检修时对A-102/1～6进行了更换(因严重腐蚀泄漏A-102/7,8已于检修前3个月进行过更换)。检修后运行8个月A-102/5～8又相继发生严重腐蚀泄漏。为此，本文对常顶空冷腐蚀泄漏原因进行了分析，并根据腐蚀原因分析结果，提出了防腐建议。

1 常顶工艺流程及常顶空冷腐蚀状况

1.1 常顶工艺流程

温度约为120℃的常顶油气自常压塔顶馏出，首先进入E-504换热器与热媒水换热至75℃左右，然后进入A-102常顶空冷冷却至40℃左右，再进入常顶回流及产品罐。为减缓常顶冷凝冷却系统的设备腐蚀，在常顶挥发线加注了中和缓蚀剂和水。

1.2 常顶空冷腐蚀状况

常减压蒸馏装置常顶空冷A-102共有8台，并联运行，其进出口集合管及配管形式如图1所示。自开工以来，常顶空冷A-102 腐蚀泄漏严重，特别是位于后侧的A-102/5～8腐蚀泄漏尤为严重，已更换多次。因严重腐蚀泄漏，分别于检修前后对A-102/7～8和 A-102/1～6进行了更新，更换后运行不到一年时间，常顶空冷A-102/5～8又相继发生严重腐蚀泄漏。

图1 常顶空冷A-102出入口集合管及配管形式示意图

2 常顶工艺防腐效果及空冷腐蚀原因分析

2.1 常顶工艺防腐效果分析

国内普遍认为常顶系统的腐蚀是由H2S-HCl-H2O腐蚀造成的，通常采取加注中和缓蚀剂和注水的工艺防腐措施来减缓常顶系统的设备腐蚀问题[1-3]。如前所述，为减缓常顶系统的设备腐蚀问题，该常减压蒸馏装置也采取了加注中和缓蚀剂、注水的工艺防腐措施。为分析常减压蒸馏装置常顶系统的工艺防腐效果，对常顶回流罐冷凝水监测数据进行了统计分析，结果表明，自A-102/7～8更换至其泄漏期间，常顶回流罐冷凝水的pH值和铁离子合格率均高达98.5%(共计监测207次，只有3次不合格)，说明常顶系统的工艺防腐效果“良好”，常顶系统的设备腐蚀问题得到了较好控制。

2.2 常顶空冷腐蚀原因分析

常顶回流罐冷凝水监测数据表明常顶系统的工艺防腐效果“良好”，常顶系统的设备腐蚀问题得到了较好控制。但这与常顶空冷A-102/5～8严重腐蚀泄漏的现实相矛盾。为此，对这一现象(即常顶工艺防腐效果“良好”与常顶空冷严重腐蚀泄漏相矛盾的现象)进行了分析，分析认为，A-102分配管为非对称结构，这种非对称的管路结构会导致进入A-102各片的气液相严重分布不均[4]，从而使常顶回流罐冷凝水腐蚀监测的结果不能真正反映各片空冷的腐蚀情况。

为证实上述观点，对A-102/1～8各片(A-102/7在堵漏，未采集水样)出口的冷凝水进行了采样分析，采样时发现A-102/1～4基本为液相，仅含少量气相，其中A-102/1的含水量最多，约占油水混合物的四分之一，A-102/2,3,4的含水量很少，不足油水混合物的百分之一；而A-102/5,6,8主要为液相，并含有一定量的气相，尤其是A-102/8含有的气相较多，其中A-102/5,6含水量较多，约占油水混合物的十分之一，A-102/8的含水量较少，约占油水混合物的百分之五，分析结果见表1(其中A-102/2,3,4水量过少，未进行分析，A-102/8水量较少，仅分析了pH值)。

表1 常顶空冷A-102各出口冷凝水样分析数据

由表1可知，由于常顶空冷A-102配管为非对称结构，偏流严重，导致气液相分配严重不均，使后4片空冷A-102/5～8处于酸性腐蚀环境中，腐蚀严重。另外，还可以看出，即使在常顶回流罐冷凝水pH值和铁离子含量均合格的情况下(pH值≥6为合格，铁离子含量≤3mg/l为合格)，A-102/5,6,8的pH值均不合格，A-102/5,6的铁离子含量也远远高于控制指标，这是因为A-102/1含水量较大，且pH值较高、铁离子含量较低，而A-102/5,6,8的含水量较少，当各片空冷的冷凝水进入常顶回流罐混合后，会使常顶回流罐冷凝水的pH值和铁离子含量均处于控制指标之内。可见，对于分配管为非对称结构的空冷系统，简单监测回流罐冷凝水并不能真正反映各空冷的腐蚀状况。综上所述，常顶空冷A-102/5～8严重腐蚀泄漏是由于常顶空冷A-102配管为非对称结构，偏流严重，导致气液相分配严重不均，使后4片空冷A-102/5～8处于严重的酸性腐蚀环境中而造成的。

3 防腐建议

3.1 改进空冷配管结构，防止偏流

由于常顶空冷配管为非对称结构，偏流严重，导致A-102/5～8处于酸性腐蚀环境中，腐蚀泄漏严重。因此，要从根本上解决偏流问题，须将常顶空冷配管结构改为如图2所示的对称结构。

图2 建议改进的常顶空冷A-102配管结构示意图

3.2 优化工艺防腐方案

由于空冷配管结构改变较为复杂，工程量较大，短期内无法实施，故提出了短期防腐建议，即建议在A-102/5～8入口分别加注中和缓蚀剂、注水，并通过监测A-102/5～8出口冷凝水的pH值、铁离子含量来监测工艺防腐效果。

4 防腐效果

由于空冷配管结构改变较为复杂，工程量较大，需在装置大检修期间才能实施，故仅对短期防腐建议进行了实施，实施情况及效果如下。

4.1 实施情况

利用蒸汽吹扫线分别在常顶空冷A102/5～7入口加注中和缓蚀剂和水(A102/8由于堵管率接近50%已停用)。

4.2 效果考察

(1)A-102/5～7冷凝水的铁离子合格率均高达100%(监测数据见表2)；

表2 常顶空冷A-102/1～7出口冷凝水分析数据*

(2)A-102/5～7腐蚀泄漏得到有效控制，有效延长了A-102/5～7的使用寿命(运行一年时间后对A-102/5～8进行了更新)。

5 结论

(1)常顶空冷A-102配管为非对称结构，简单监测常顶回流罐冷凝水并不能真正反映各空冷的腐蚀状况。

(2)常顶空冷A-102配管结构为非对称结构，偏流严重，使A-102/5～8处于酸性环境中遭受严重腐蚀，导致了腐蚀泄漏。

(3)对常顶空冷A-102/5～8采取入口分别加注中和缓蚀剂、注水的防腐措施，可有效减缓A-102/5～8的腐蚀泄漏，延长常顶空冷使用寿命。