常减压装置加工高硫高酸原油设备及管道腐蚀

朱立军，刘尚铭

（中国石油玉门油田炼化总厂，甘肃酒泉 735200）

0 引言

原油是炼化产业不可或缺的生产原料，由于原油中的成分比较复杂，包含氯化物、硫化物、酸等带有腐蚀性的物质，在使用常减压装置对原油进行蒸馏时，这些物质经过不断的加热、蒸发及分解过程，逐步分解成为氯化氢、硫化氢、环烷酸等，但这些物质的腐蚀性较强，会对常减压装置及管道造成不同程度的腐蚀。如果腐蚀问题得不到重视，会对常减压装置造成严重损坏，降低常减压装置及管道的使用寿命，增加设备维护成本，给企业带来巨大的经济损失。为了有效应对常减压装置在处理高硫高酸原油中的腐蚀问题，一般可以通过电脱盐及化学药剂的方式加以处置，提升常减压装置及管道的抗腐蚀能力，保障原油加工的正常开展。

1 设备及管道腐蚀

在使用常减压装置加工高硫高酸原油的过程中，最容易发生腐蚀问题的部位包括初馏塔、常压塔、长顶气分液罐、加热炉和减压塔等部位，造成常减压装置设备及管道腐蚀问题的原因比较复杂。对常减压装置及管道内的腐蚀物分析后发现，在腐蚀物中包含大量的铁元素，说明铁元素的锈蚀问题是造成常减压装置设备及管道腐蚀的重要因素；其次，在常减压装置处理高硫高酸原油的过程中，由于塔顶冷回流管处于液相内部，因此也容易在塔顶位置造成一定的腐蚀；此外，常减压装置的换热器在气侧区域作业时也容易产生腐蚀的问题，继而在换热器内部形成大量的腐蚀坑洞。

2 腐蚀原因

2.1 高温硫及环烷酸腐蚀的原因

高温硫和环烷酸的腐蚀都属于高温腐蚀范畴，一般发生于常减压装置在240～400 ℃进行原油加工的情况下，在这个温度区间中，常减压装置设备及管道的腐蚀与酸的分子量具有十分密切的关系。一般情况下，常减压装置设备及管道发生高温硫及环烷酸腐蚀的部位主要集中在初馏塔的底部到换热系统之间的空间范围内，这是由于在常减压装置换热期间初馏塔到换热系统中的活性硫及金属物质会发生一定的化学反应，而生成的硫化物最终以硫化铁等物质形态残留于初馏塔到换热系统之间，继而对常减压装置造成了不同程度的腐蚀。从数据分析的结果来看，当常减压装置处于350～400 ℃的高温区间的情况下所发生的高温硫及环烷酸的腐蚀现象最为严重；随着常减压装置设备及管道流速的不断升高，也会使腐蚀的情况进一步加剧。

2.2 保温层下腐蚀的原因

一般情况下，发生于常减压装置保温层下的腐蚀属于低温腐蚀，是一种容易被忽视的腐蚀问题。发生保温层下低温腐蚀的情况一般是在常减压装置处于150 ℃以下的温度区间中发生的腐蚀，尤其是在-10～120 ℃中最容易发生腐蚀现象。当使用常减压装置加工高硫高酸原油时，原油中包含的氯化物及硫化物在低温环境下容易发生化学反应，造成氯化氢（盐酸）腐蚀和硫化氢腐蚀[1]。

氯化氢和硫化氢腐蚀是在原油加工的传统工艺中最容易发生的腐蚀现象，造成氯化氢和硫化氢腐蚀的原因主要是氯化氢和硫化氢的沸点较低，在使用常减压装置加工高硫高酸原油时，氯化氢和硫化氢物质很容易发生聚合反应，在冷凝水的环境下形成浓度较高的酸性物质，这种强酸会对常减压装置造成较为严重的腐蚀，给常减压装置的运行带来严重影响。

保温层下低温腐蚀的位置主要集中在常减压装置初馏塔顶部的塔顶到塔板、顶油气管道、空冷器管道等位置，以塔顶部位的腐蚀最为严重。

3 低温部位腐蚀的应对措施

针对常减压装置低温部位常见的腐蚀问题，主要通过对高硫高酸原油采取深度脱盐的方式进行防腐，深度脱盐可以有效减少在分馏塔顶部的冷却系统中形成氯化氢的量，从而达到改善腐蚀问题的作用。通过在常减压装置的初馏塔、常压塔、减压塔的顶部分别注入氨、缓蚀剂和水，也可以达到减少腐蚀的目的，这也就是常减压装置防腐蚀中常用的“一脱三注”处理措施。

3.1 “一脱”

“一脱三注”处理措施中的“一脱”就是采取深度脱盐的方式应对常减压装置低温部位的腐蚀，目前最常用的手段是电脱盐。对高硫高酸原油采取电脱盐手段是利用乳化液中破乳剂的沉降分离过程进行深度脱盐，通过在高硫高酸原油中加入破乳剂，对乳化过程进行干扰，而后利用电场作用促使水油分离，达到对高硫高酸原油进行脱盐脱水的目的。在采用电脱盐的处理手段时，需要合理选择破乳剂，严格遵循破乳剂的操作规范，精确把控破乳剂的用量和浓度，以达到最佳的脱水脱盐效果。操作过程严格把控电脱盐操作的温度、注水量、水油混合浓度及电场强度等。在具体的电脱盐过程中，需要注意以下问题[2]。

（1）脱盐温度。通过提高操作温度可以有效降低原油的黏稠度，降低水滴流动所遇到的阻力，从而提高破乳剂的作用，实现油水的有效分离，达到更好的脱盐效果。

（2）注水量。对高硫高酸原油进行注水可以增加水滴的凝结效果，在脱盐的同时达到脱水的目的。随着原油中注水量的不断增加，也会带动脱盐效果的提升。并且，在高硫高酸原油中注入的水分中的含盐量越低，所得到的脱盐效果也会相对更好。

（3）油水混合的强度。油水混合的强度需要借助混合设备的压降进行衡量。一般而言，压降越大就会使注入原油中的水分子越细越分散，在电场作用下更容易凝结，所产生的脱盐效果也会越好；但如果压降过高也容易出现过度乳化的情况，反而会影响脱盐的效果。因此，在进行电脱盐操作前需要提前进行试验，通过反复测试掌握最为精确的油水混合强度，保障电脱盐的效果。

（4）电场强度。电场的强度与水分子凝结的能力息息相关，提高电场强度会提升电脱盐的效果。目前，我国大部分炼油厂在对低温部位腐蚀进行电脱盐处理的过程中都会使用全阻抗可调节的变送器，通过多挡位调节模式灵活调节电场强度，保障电脱盐的效果。

3.2 “三注”

“三注”是通过注入中和剂、缓蚀剂和水的方式达到防腐的效果，是用于常减压装置低温部位防腐的有效手段。“三注”操作应当注意以下问题。

（1）注入中和剂。中和剂的注入对于缓解中和塔顶部的氯化氢等酸性物质具有较好的效果。在进行中和剂的注入时，需要确保冷凝水的pH 值处于7.5～8.5，在塔顶的馏出管道进行注入。注入的方式包括两类：①注入10%～20%浓度的氨水进行防腐，这种方式的成本低，但氨水易挥发，防腐效果不稳定；②注入有机胺中和剂的方式进行防腐，这种方式成本较高但防腐效果较好。

（2）注入缓蚀剂。缓蚀剂可以抑制腐蚀成分对常减压装置设备和管道造成的腐蚀，还可以起到清洁设备和管道的作用。缓蚀剂分为水溶性缓蚀剂和油溶性缓蚀剂，水溶性缓蚀剂一部位在塔顶管道注入中和剂后注入，起到保护塔顶冷凝系统的作用，另一部分则注入塔顶的回流管道内，起到塔顶防腐的作用，而油溶性缓蚀剂则全部在塔顶注入中和剂后注入。一般的常规缓蚀剂具有性状不稳定的问题，在注入过程中容易造成堵塞，目前常用的有机胺型缓蚀剂可以解决常规缓蚀剂的问题，起到良好的防腐效果。

（3）注水。在上述操作中，由于塔顶管道注入的胺容易与氯化氢发生化学反应，所形成的氯化铵盐会沉积在管道内部，从而形成腐蚀，而注水的目的就是为了解决这一问题，增强常减压装置的防腐效果。注水的位置一般位于塔顶的冷凝系统，注水量为塔顶馏出物总量的5%～10%。

3.3 腐蚀监测与pH 值监测

针对常减压装置在加工高硫高酸原油过程中产生的腐蚀问题，为了达到更好的防腐效果，避免腐蚀问题的进一步发展，需要在常减压装置中设置腐蚀监测与pH 值监测系统，对常减压装置设备及管道的腐蚀情况进行监测，根据具体的腐蚀情况采取相应的“一脱三注”处理措施，减少腐蚀问题的严重影响[3]。

4 高温部位腐蚀的应对措施

目前，针对常减压装置加工高硫高酸原油过程中设备及管道高温部位的防腐，主要通过对设备和管道进行升级的方式加以解决。具体而言，就是在一些长期处理重质油、渣油的高温部位使用抗腐蚀能力更强的合金钢材来替代传统材料，以达到更好的抗腐蚀效果。例如，在常减压装置的加热炉中，通过将转油线的材料替换为S31603 或S31703 来提高抗腐蚀性能，在换热器中使用不锈钢管道来提升抗腐蚀性能等。在常减压装置的设计当中，还可以通过分散应力的方式避免应力过于集中所造成的腐蚀问题，通过技术改造优化常减压装置的结构，避免湍流问题，减少腐蚀的发生。

5 结论

在使用常减压装置处理高硫高酸原油的过程中，由于高硫高酸原油中的成分比较复杂，腐蚀性较强，容易对常减压装置的设备和管道造成较强的腐蚀，严重影响常减压装置的正常运行，给生产加工造成不利的影响。为了应对常减压装置设备及管道的腐蚀问题，需要明确造成腐蚀的原因，再针对性地采取措施，提高常减压装置的抗腐蚀性能，解决设备及管道的腐蚀问题。