蒸馏塔的腐蚀检测及防腐蚀方案分析

顾 颖

（天华化工机械及自动化研究设计院有限公司，甘肃 兰州 730060）

近年来原油的质量日益变差，使得炼制的困难度及成本大幅增加，原油中水含量、盐含量及油泥量等都有所加大，因此，为蒸馏装置制定有效可行的防蚀方案愈发重要。此外，针对某装置的腐蚀情况研究发现，其腐蚀位置已与以往不同，原主蒸馏塔中段区域的腐蚀情况极其轻微，现也出现了明显的腐蚀问题。基于此，本文尝试提出新的思路，建立行之有效的防腐蚀策略，确保蒸馏装置的安全运行。

1 蒸馏装置检修情况说明

本文所述蒸馏装置的主蒸馏塔由下到上共有42层塔盘，此次检修计划的主要工作为更新蒸馏主塔第5层至9层塔盘、第1层至4层塔底塔盘以及第39层至42层塔顶塔盘。经现场单位与检修单位的监理人员共同进入蒸馏主塔对其检查后发现，该装置存在塔盘支撑横梁、桁架腐蚀严重，烟囱层变形，支持环腐蚀裂开、腐蚀熔解成小碎片且拆出量变少，GemPack填料层安装处槽壁变形，罐体在GemPack层下方有熔解迹象，GemPack层下方腐蚀变形，CAP Tray腐蚀裂开，支持座腐蚀塌陷等问题。对检修后装置操作升温后，发现主蒸馏塔的第一侧回流取不上量，主塔第一侧回流流量低，主塔顶温几乎全靠冷回流降温，主塔顶温偏高，约为167℃，不得已再度停工检查。停炉后清理第一侧回流泵滤网，并检查第一侧回流控制阀均无问题，最后检查发现蒸馏主塔第38层第一侧回流取出沟槽的SUMP底盘脱落，这是造成第一侧回流量偏低的原因。

1.1 主蒸馏塔腐蚀状况说明

根据现场检修报告得知，蒸馏装置在一定操作周期内的进料油及操作变量与以往发生变化；此次检修蒸馏主塔塔盘配件等时发现的部件缺陷，在以前也未出现过；从现场提供的检查照片及损坏位置来看，整体的腐蚀情况也与以往有不同之处。因此，用传统的药剂及原有的材料设计处理可能已无法解决本次发现的新腐蚀问题，急需另拟定更可靠的方案。

1.2 主蒸馏塔检修检查

通过现场及检修单位人员的协助，了解了蒸馏主塔各部位的腐蚀情况，包括塔顶的塔盘支撑环、上层主梁、GemPack、CAP tray等都有明显的腐蚀现象，综合来看，本次的主塔检修检查发现了与以往所了解的情况不同的多个问题，现有以下几个需要注意的地方。

首先，蒸馏塔塔顶上8层的已知腐蚀倾向较高的部分，除CAP Tray使用不锈钢外，其它主梁及塔盘支撑环等材料使用的是一般的碳钢[1]。其次，主塔中间区域原本腐蚀倾向很轻微的地方也发现了明显的腐蚀问题。最后，主塔塔底的腐蚀状况已不再是早期的硫化腐蚀问题，单纯使用含铬合金钢已难解决现存的腐蚀问题。

为了解主蒸馏塔原有材料设计、各部位的使用寿命，查看了近十年的维修记录并整理了检修说明，通过相关数据可知，塔顶腐蚀倾向最高的上面4层（39~42层），即使使用普通不锈钢，使用寿命仍可达四年。分配管、主梁及塔盘支撑环等配件的使用寿命也都可达十年以上，这对未加任何保护的碳钢而言，使用寿命在合理范围。然而，腐蚀情况发生变化的部分在主蒸馏塔中下层，对最底部的1层到4层塔盘及5层到8层GemPack的使用寿命进行分析，发现该情况的出现可能与近几年使用高含酸原油或劣质原油有关[2]。

2 腐蚀防制方法制定

蒸馏装置一般采用一脱四注的防腐蚀方法，借鉴以往经验，只要选用的添加剂性能良好，加上连续水洗操作，应该可以发挥出良好的防腐蚀效果，但鉴于目前原油质量日益下降，除了采用原来的一脱四注的防腐蚀方法外，下面几个方案的加入将更能强化已有的防腐蚀效果。

2.1 添加剂的使用

传统一脱四注的添加剂处理，只能针对塔顶部分实施腐蚀防护。高酸原油腐蚀是指环烷酸腐蚀，环烷酸影响区域主要集中在210~420℃的原油馏分中。一般所说的高酸原油是指总酸值在m（KOH）=0.5 mg/g以上的原油，以往的腐蚀影响区域在柴油段以下，而高酸原油腐蚀并非使用传统药剂就能处理，因此，需另外选用特殊的高温防腐蚀剂进行配合使用，才能使系统实现理想防护。高酸原油的环烷酸腐蚀机理相当复杂，由于原油中总是含有硫化氢等活性硫化物，使得环烷酸腐蚀和硫腐蚀总是在交替进行。从环烷酸分子在金属表面的吸附及解离的角度来解释，目前大多数防腐蚀机理如下：

环烷酸与铁首先反应生成油溶性的环烷酸铁，促使硫化铁析出，产生更多的环烷酸，这会使腐蚀现象循环产生，设备因而遭受损坏。硫化氢有两个作用，它可促使硫化铁析出并连续产生腐蚀性的环烷酸，它也可能因高分压产生的硫化铁而抑制环烷酸腐蚀。由于众多因子的交替循环作用，使得环烷酸腐蚀变得复杂而不易掌握。高温防腐蚀剂的功能旨在设备表面形成稳定的保护层，进而减少环烷酸腐蚀的威胁[3]。但在流速高的弯头、两相流等区域，添加剂仍有其盲点，因此应以材料的适度升级作为主要对策。可处理高酸原油腐蚀的添加剂主要包括高温防腐蚀剂及脱钙剂，部分高温防腐蚀剂含有磷的成分，可能会造成处理装置的触媒中毒，同时，脱钙剂的性能若不能有效发挥，太多的钙也会影响后面装置的触媒性能，这是在选择高温防腐蚀剂及脱钙剂时需要特别注意的。

2.2 材料的升级

环烷酸主要集中在210~420℃的原油馏分中，只有将此温度区间的管线、相关设备及相关材料均予以适当升级，才能确保操作的安全性。此外，高酸原油的腐蚀区域都在高温段，设备一旦发生破漏，很有可能发生火灾，因此必须予以重视。

3 结语

从本次蒸馏装置的检修检查过程中发现，主蒸馏塔腐蚀现象的发生位置与以往已有不同，且腐蚀区域也发生较大变化，经过分析可知，由于原油质量的变化，使得传统的腐蚀防治方法无法解决现在面临的腐蚀威胁[4]。为解决目前困境，确保以后操作的安全性，除采用过去一脱四注的防腐蚀方法外，还要掌握油品质量，并需特别注意酸值、环烷酸及含钙量等问题。此外，在处理高酸原油造成的腐蚀时，除引进高温防腐蚀剂及脱钙剂外，必要时需要对材料进行升级。