原油硫含量升高对常减压蒸馏装置腐蚀的影响及应对措施

吴 健

(福建联合石油化工有限公司，福建 泉州 362800)

随着原油硫含量逐年升高，常减压蒸馏装置的设备及管线腐蚀越来越严重[1]。为了解决这些腐蚀问题，对装置的易腐蚀部位及腐蚀类型进行分析研究，提出了相应的防护措施，并对初馏塔和常压塔顶部塔盘进行了升级改造，抑制了塔盘腐蚀，保障了装置的长周期稳定运行。

1 装置扩能改造情况

为了提高炼油厂对加工劣质高硫原油的适应能力，常减压蒸馏装置经历了多次扩能改造，加工原油中硫的质量分数已由最初设计的0.10%升高到1.80%，加工原油品种也有很大变化，具体情况见表1。

表1 装置扩能改造情况

2 装置易腐蚀部位及主要腐蚀类型

随着原油加工品种的变化以及硫含量的升高，常减压蒸馏装置的腐蚀问题日益增多，装置的易腐蚀部位及主要腐蚀类型见表2。

表2 装置易腐蚀部位及主要腐蚀类型

3 硫化物的腐蚀机理

原油中硫化物的腐蚀与温度密切相关[2-4]。温度升高促进活性硫化物与金属的化学反应，同时也促进非活性硫化物的分解。

在常减压蒸馏装置塔顶冷凝冷却系统，温度一般在120 ℃左右，为HCl-H2S-H2O低温腐蚀环境。对于碳钢为均匀腐蚀,0Cr13为点蚀,奥氏体不锈钢则为氯化物应力腐蚀开裂。

当温度为240～340 ℃时，原油中硫化物开始分解，生成H2S，开始对设备造成腐蚀，随着温度的升高，腐蚀逐渐加重；当温度为340～400 ℃时，H2S开始分解为H2和活性S，其腐蚀性比H2S更强，S与Fe作用生成FeS，在设备表面形成一层致密的保护膜，能够减缓腐蚀，但有酸存在时，酸与FeS反应破坏了保护膜，从而加重腐蚀；当温度为426～430 ℃时，高温硫化物对设备腐蚀最快；当温度高于480 ℃时，硫化氢接近完全分解，腐蚀减轻；当温度高于500 ℃时，不是硫化物的腐蚀范围，此时为高温氧化腐蚀。

4 应对措施

为了从根本上解决塔顶系统的腐蚀问题，在“一脱三注”工艺防腐蚀效果得到保证的前提下，应加强定点测厚及腐蚀监测。另外，在装置高温部位，应选用高等级的耐蚀材料，并对设备及管道进行结构优化。

5 塔盘升级改造及效果

5.1 2009年塔盘升级改造情况

2009年为适应阿拉伯特轻质原油加工，在保证塔的操作弹性和充分考虑塔的腐蚀裕量情况下，维持塔体不变，对塔内件进行了一次改造，初馏塔和常压塔顶部6层塔盘材质均由原来的Q235B升级为0Cr13，具体情况见表3。2013年底设备检查结果显示，经过4年运行，常压塔和初馏塔顶部塔盘腐蚀严重，部分出现应力腐蚀开裂，其中常压塔顶部塔盘集油箱侧板出现大面积的腐蚀穿孔，具体情况见图1。

表3 2009年塔盘改造情况

图1 集油箱侧板腐蚀情况

经过评估，初馏塔和常压塔顶部的塔盘现状已难以保证装置的安全平稳生产，五年一修的目标更难实现，需要继续对塔盘材质进行升级。

5.2 2015年塔盘升级改造情况

2015年采用不锈钢材料表面纳米改性技术(CTS技术)对初馏塔和常压塔顶部塔盘进行升级改造。

5.2.1 CTS技术原理

CTS技术是通过化学和电化学方法对不锈钢表面进行改性处理的技术,先通过化学方法使不锈钢表面形成蜂窝孔状结构，再通过电化学的方法将耐腐蚀和抗结焦的铬、钼、钯、硅等元素加入孔状结构内，使不锈钢表面形成致密的纳米膜。

5.2.2 塔盘改造方案

采用CTS改性技术对初馏塔和常压塔顶部6层塔盘进行材料表面防腐处理，并对相应的浮阀、卡子和紧固件等塔内件也进行材料表面改性处理。

5.2.3 塔盘改造效果

塔盘改造方案实施后，塔盘连续5 a正常稳定运行，2020年对两塔塔盘和浮阀进行了腐蚀检查，发现其表面CTS膜层完好，未见明显腐蚀，其中浮阀使用前、使用后的形貌分别见图2和图3。工业应用表明，经过CTS改性处理的塔内件具有良好的耐蚀性能和抗结焦性能，使用寿命明显延长。

图2 使用前的浮阀形貌

图3 使用5 a后的浮阀形貌

6 结 语

随着原油加工品种的变化以及硫含量的升高，常减压蒸馏装置的腐蚀问题日益增多，尤其是初馏塔和常压塔的顶部6层塔盘腐蚀严重，部分出现应力腐蚀开裂。采用CTS技术对塔盘进行材料表面处理后，塔盘连续5 a正常稳定运行，腐蚀检查发现塔盘表面CTS膜层完好，其表面未见明显腐蚀。工业应用表明，经过CTS材料表面处理的塔内件具有良好的耐蚀性能和抗结焦性能,使用寿命明显延长。