炼油装置塔顶回流系统腐蚀及控制

王 龙

(中国石化广州分公司，广东广州 510726)

0 前言

我国是石油资源加工和消耗大国，原油对外依存度高，加工的原油资源性质复杂，高硫、高酸等劣质化原油占比高。劣质原油加工产生的腐蚀已成为国内各炼厂不容忽视的问题。虽然各炼化装置采取了一系列控制措施，但炼油装置生产过程中仍不断发生各种腐蚀问题，尤其是多相流动过程中腐蚀介质对炼化设备的冲蚀腐蚀失效问题，已成为制约炼油装置安全稳定运行的重大隐患。炼油装置塔顶回流系统因位置高、管线长，且经过多级冷却，温度变化较大，物料由气相冷凝成液相发生相变，并通过机泵返回塔。该系统腐蚀影响因素较多，容易发生腐蚀。对各相关装置塔顶回流系统腐蚀情况进行排查非常必要，带有腐蚀缺陷的管线在运行过程中可能会泄漏，甚至导致恶性事故的发生。结合腐蚀机理及影响因素分析，采取针对性的防范措施，并提出防护控制策略，可以保证装置安全稳定运行。

1 塔顶回流系统腐蚀情况

国内某企业多套炼油装置出现过塔顶回流管线腐蚀减薄甚至泄漏的问题。该企业通过采用涡流扫查技术重点对轻催、延迟焦化三、芳烃、制硫、蒸馏三、加氢处理、重催等装置塔顶回流相关管线进行检测，对疑似减薄部位再通过超声技术复核，确定腐蚀减薄点，跟踪腐蚀情况，并择机更换。

1.1 轻催装置

采用涡流扫查技术对轻催装置塔顶回流相关管线进行排查，发现3处易腐蚀部位，分别位于泵P-302-1/2区域5#弯头外弯中部、P-302-1/2区域7#弯头外弯上部、P-302-1/2区域14#弯头外弯中部，缺陷类型为沟槽型，减薄率21.9%～38.4%。检测发现轻催装置塔顶回流管线腐蚀情况主要发生在泵出口管线的弯头处，对减薄部位纳入腐蚀台账管理并定期检测，采购弯头备件择机更换。

1.2 三号延迟焦化装置

采用涡流扫查技术对三号延迟焦化装置塔顶回流相关管线进行检测，发现顶循线泵P-1104-A/B入口管线的4#三通西侧上部与下部存在减薄，减薄率为20.8%；超声复核确认该部位上部和下部均存在面积约为30 cm的减薄，减薄率为22%。该部位也纳入腐蚀台账并定期检测，并采购三通备件择机更换。

图1 轻催装置P-302-1/2出口管线减薄部位

图2 三号延迟焦化装置顶循线P-1104-A/B管线测厚情况单线示意

1.3 其余装置

采用涡流扫查技术对芳烃、制硫、蒸馏三、加氢处理、重催等装置顶回流系统腐蚀情况进行检测，将壁厚减薄量为原始壁厚的20%以上的管线作为腐蚀重点部位，发现5套装置的13条管线出现减薄情况，其中2条管线采用更换或材质升级的措施，其余管线需加强监测，择机更换或升级，检测结果、原因分析和措施如表1所示。

表1 其余装置顶回流管线腐蚀排查情况

2 塔顶回流系统腐蚀机理

原油中存在少量杂质，如氯化钠、氯化镁和氯化钙，在原油预热流程及相联的加热炉加热过程中，由氯化镁和氯化钙水解形成的盐酸，在塔顶低温系统形成腐蚀环境。该系统还存在硫化氢、低分子有机酸、二氧化碳和硫氧化物。硫化氢是由原油中含硫化合物热分解产生的；低分子有机酸，如甲酸、乙酸、丙酸和丁酸，通常是原油中的高分子有机酸(例如环烷酸)热分解产生的；二氧化碳溶解于原油或为环烷酸热分解产生。加工中形成的盐酸常常与氨结合，在塔顶系统产生固态氯化铵盐；盐酸也可以与胺结合形成氯化胺盐，这两种形式的盐都可以在露点之上生成，并当存在足够的水分时具有腐蚀性。塔顶系统由于腐蚀介质复杂且相互影响，如果控制措施不当会对塔顶系统带来腐蚀影响。劣质原油加工带来腐蚀性介质含量增加，操作波动等造成油水分离不彻底，腐蚀介质会在塔顶回流系统聚集并带来严重的腐蚀，例如塔顶的结盐可能由于塔顶回流罐分离效果不好导致盐随水回流返回塔内，另外由盐酸腐蚀产生的氯化铁会与HS反应生成难溶的硫化铁，导致结垢问题。

3 防护措施

针对炼化装置塔顶回流系统腐蚀检测情况，结合腐蚀机理、工艺流程、腐蚀介质分布规律，采取建立腐蚀监测网络、加强管线腐蚀检查和监测等措施，为设备的检维修、正常运行提供依据，包括加强对物料中腐蚀性介质含量的监测和分析，建立定期分析制度，严格控制腐蚀性介质的含量；在生产装置停工检修时，由防腐专业人员、设备管理人员、工艺管理人员等组成腐蚀检查组对塔顶回流管线内部腐蚀状况进行详细检查和测评。在炼厂日常生产过程中应重点做好以下防护措施。

3.1 工艺防腐

塔顶回流系统腐蚀的主要原因之一是介质中含有腐蚀性物质，如湿硫化氢、二氧化碳等，这些腐蚀性物质来源于原油本身或反应产生的副产物。减少原油中腐蚀性物质，能有效减缓腐蚀问题。对炼制原油主要为进口高硫原油的企业，除硫外还应严格控制掺混后原油的酸值、盐含量及有机氯含量，做好“一脱三注”工作，选择适宜的破乳剂，优化电脱盐操作，严控脱盐后原油盐含量，优化塔顶系统注中和剂、缓蚀剂和注水等措施，提高工艺防腐措施的有效性，从源头控制塔顶回流系统的腐蚀问题。

3.2 材质升级

对腐蚀严重的塔顶回流系统，可采取材质升级的措施。根据介质温度不同采用升级为合适的材质，如低温系统可升级使用300系列不锈钢、2205双相钢以及625等。材质升级前要进行充分的评估，结合工艺介质特性充分考虑材质的全流程防腐能力，兼顾材质升级的经济性和合理性。

3.3 在线监测和停工检查

采用涡流扫查技术对炼油装置的塔顶回流系统进行在线监测，对疑似减薄部位再通过超声技术复测。该技术成功发现了某企业催化、焦化等装置塔顶回流系统腐蚀减薄问题，避免因腐蚀加剧导致泄漏甚至着火爆炸事故的发生。涡流扫查技术结合超声定点测厚技术，可以进一步确认腐蚀问题，该组合技术可在装置正常运行情况下应用，经济高效且准确性较高。当装置停工检修时对减薄部位进行检查，与正常生产时在线检测发现的问题进行对比，对腐蚀严重的部位进行处理，若能满足运行周期的要求，可更换原材质管线；如果严重腐蚀达不到使用年限的要求，可进行材质升级。需要特别关注原始腐蚀破坏形貌信息的收集，这是准确分析腐蚀机理和制定防腐蚀措施和策略的重要依据。

3.4 建立腐蚀防护管理体系

通过关键装置塔顶回流管线腐蚀情况的检测及管控，以点带面逐步建立起全生产流程腐蚀防护管理机制。通过全面检测，梳理腐蚀重点装置、重点部位，可建立详实的防腐台账和数据库。同时明确相关单位的职责和分工，如生产技术部门负责工艺防腐管理、设备部门负责升级改造可行性论证、各装置负责定期检测和防腐措施执行等，各部门紧密配合，经过多周期数据采集及存储，可形成关键装置塔顶回流系统腐蚀数据库，逐步建立全厂腐蚀数据库。在此基础上做好定期跟踪和优化工作，主要跟踪防腐措施落实情况，对落实不到位导致腐蚀加剧的问题需要研讨再制定新的防护措施，逐步形成完整的腐蚀防护管理体系。

4 结论

关键炼油装置塔顶回流系统腐蚀的控制，需要从工艺介质源头管理、设备材质选用和监控、装置全生命周期防腐体系建立等方面来做好防腐工作。因此，应持续做好原油劣质化、腐蚀检测等原始数据的积累，识别易腐蚀部位，从工艺技术防腐、材质选材等方面采取控制措施才能有效避免因腐蚀而导致泄漏等严重后果。腐蚀具有突发性，但其更普遍的特性为持续性，持续破坏，逐步造成局部腐蚀加剧，甚至穿孔泄漏导致灾难性后果。建议炼厂工艺设备专业管理人员制定关键炼油装置塔顶回流系统管理细则，既要做好工艺介质源头管理，也要做好管线设备材质选用和监控，更重要的是建立全生命周期的防腐体系。