宋海胜
中国石油化工股份有限公司天津分公司炼油部 天津市300270
摘要：常减压蒸馏装置是炼油生产中应用广泛的设备类型。我国有大量的炼油厂，一般都是采用常减压蒸馏作为首要的加工工序，但是这一工序的腐蚀情况也较为常见。虽然大多数炼油厂在材质以及工艺方面都有防腐的改进措施，但是在常减压蒸馏装置在检修过程中，常顶换热器仍然发现表面腐蚀，同时存在轻微裂纹。对此，为了做好常减压蒸馏装置的防腐工作，本文就常减压蒸馏装置常顶换热器腐蚀原因分折及对策展开探讨。
关键词：常减压蒸馏装置；常顶换热器；腐蚀原因；预防措施
引言
常减压蒸馏作为炼油装置链条上的第一道加工工序，为其他的下游装置提供所必需的原料，因而它的腐蚀首先影响了装置的安全生产；而设备腐蚀受到损坏，还需要投入大量的资金去进行修复和更换，并且腐蚀的产物留在产品中影响了产品的质量，对下游的装置也造成了危害。而在这多种的腐蚀之中，常减压装置的低温位腐蚀是其中极为重要的一种，常减压装置的低温位腐蚀指发生于温度小于120℃的分馏塔塔顶及其冷凝冷却系统的腐蚀．其腐蚀机理主要是“HCl-H2S-H2O”腐蚀，其中常顶换热器又是该腐蚀集中发生的部位之一。
1常减压蒸馏装置常顶换热器腐蚀原因
电脱盐效果不理想。常减压蒸馏装置一般应用电脱盐、常顶注水、缓蚀剂以及中和剂等防腐的处理工艺。原油在进入到了蒸馏装置之后，借助电脱盐脱除盐、水以及其他杂质，从而降低或减缓后续工艺当中的腐蚀情况。电脱盐的效果直接决定着常顶系统腐蚀介质的具体浓度。对此对蒸馏装置脱盐之后的含量监测数据给予针对性统计，最终发现，原有电脱盐的装置运行状况较为理想，脱后盐含量的浓度能够长时间的稳定在3mg/L之下。在常顶冷凝冷却系统当中加注高效油溶性缓蚀剂，缓蚀剂能够有效的附着在金属的表面上，有效防止腐蚀介质和金属之间的接触，从而达到减缓腐蚀的效果。
2腐蚀机理
（1）HCl-H2S-H2O腐蚀。常顶冷凝系统的腐蚀主要是由HCl-H2S-H2O腐蚀环境引起的，这类腐蚀的主要原因是原油中含有氯化物，包含氯化镁、氯化钙及氯化钠等。即便经脱盐后还会含有微量Mg2+、Ca2+和Na+，氯化镁和氯化钙在200℃以下开始水解，氯化钠在300℃时亦发生水解，生成氯化氢，随油气上升到分馏塔顶部，当它们为气体时没有腐蚀性，由于塔顶温度较低特别是空冷入口处原油和汽提蒸汽带入的水蒸汽开始凝结为水珠时遇到HCl气体形成盐酸，并产生强烈的腐蚀作用，这种腐蚀一般是发生在初馏塔顶、常压塔顶、减压塔顶和空冷入口及塔顶回流入口的塔盘处，具体的化学反应如下：
MgCl2+2H2O→Mg(OH)2+2HCl
CaCl2+2H2O→Ca(OH)2+2HCl
Fe+2HCl→FeCl2+H2
当有硫化氢存在时，发生下列化学反应：
FeCl2+H2S→FeS+HCl
Fe+H2S→FeS+H2
FeS+2HCl→FeCl2+H2S
以上化学反应形成循环反应，导致腐蚀不断加剧。
（2）电偶腐蚀。电偶腐蚀又称接触腐蚀和异金属腐蚀。电偶腐蚀是由不同的金属或其他电子导体形成的。当两种不同的金属或合金相接触时，在电解质溶液中点位较负的金属腐蚀速度加大，而点位较正的金属得到保护。二者的电位差越大则电偶腐蚀倾向愈大。常顶换热器换用钛管后发生了腐蚀即是基于此原理。因为常顶换热器的管板材质采用是碳钢，管束材质采用是钛管，由于钛材和碳钢之间存在电位差，碳钢作为阳极，在电解质环境中，“碳钢管”中的铁失去的电子形成离子进去溶液，故而腐蚀严重。
3常减压蒸馏装置常顶换热器腐蚀预防措施
3.1合理的工艺流程设计
合理的工艺流程设计对于防腐是十分必要的，管道、设备的对称布局能使气液负荷分布均匀，避免偏流，确保合适的流速以减少冲蚀。现在，常减压的塔顶油气至常顶换热器的进口是分四路进入的，容易产生偏流。因此，在塔顶油气至常顶换热器管线可考虑采用对称平衡(分级)设计，由油气总线分别进四台常顶换热器改为先分成两路，再由两支路分成四支路进入换热器；各分支注剂点注入口考虑加装喷头或分布管，以便使缓蚀剂在油气中均匀分散，同时防止注水点附近的局部露点腐蚀。
3.2实施设备升级改造
传统的常减压蒸馏装置常顶换热器使用过程中出现腐蚀问题往往与设备类型以及设计的不科学性有关。包括截流面积、压力降低等问题都可能会导致偏流情况出现，所以有助于冲刷腐蚀的形成，进而促进腐蚀的影响效果，是加重腐蚀的重要因素之一。由此可见，及时对常减压蒸馏装置常顶换热器的设备类型进行更换，或者采取固定管板衬钛换热器能够一定程度解决由于型号不同导致的介质偏流问题，同时也有助于设备本身耐腐蚀性能的提升，有助于整体设备性能的实现。
3.3改善注剂喷组性能
装置低温缓蚀剂和中和剂的注入喷嘴均为插入工艺管线内一段弯管，分布效果无法与专门喷嘴相比，造成助剂在工艺介质中分布不均。因而有必要升级喷嘴以改善分布效果。
3.4采取有机胺进行中和处理
在传统生产模式当中，生产设备主要采取塔顶注入有机胺的方式对酸性物质进行中和，对于氨水，则可以通过在系统当中形成氯化铵的方式予以稀释，随后可以通过固定管板衬钛处理换热器，中和后则可完全解决有机胺的影响。通过有机胺的参与也有助于解决设备系统结盐情况，进一步延长设备的使用寿命。
3.5增加原油注碱工艺
通过原油注碱的操作模式可以达到常减压蒸馏装置常顶换热器腐蚀防护的效果。具体操作流程为选择水解度较高的氯化钙、氯化镁，转化到难以水解的氯化钠当中，以此来降低后续工艺中出现的氯化氢，提升抗腐蚀性能，减轻腐蚀防护的压力。在注碱过程中，一般选择氢氧化钠作为原材料，将其稀释到合适的质量分数后注入到生产总线当中，控制注入量的影响。整个注碱操作过程中，需要将渣油作为焦化原料，持续进行注碱操作，选择催化原料时则可以根据实际需求停止注入。每天都需要做好注碱的管理，实施污水含量分析，明确污水的含量，如果原油注碱过程中不做好浓度的测量，可能会出现局部碱液含量较高、浓度较大导致设备碱脆问题，所以要特别管理好整体的浓度，避免出现上述问题。
3.6针对电偶腐蚀进行阴极保护
不同种金属在电解质溶液中相接触，电极电位中排序差越大，造成了阳极腐蚀加剧，在塔顶系统里，钛管形成阴极保护使碳钢腐蚀速度加快。电偶因此可以采用牺牲阳极的阴极保护方法，引入电位电势更低的锌或其他合金作为阳极，固定在被保护的换热器管箱内，以牺牲阳极保护法进行管线防腐，另外也可采用阳极性镀层，如镉镀层、锌镀层等，镀层与钛管电位差减小，电偶腐蚀驱动力降低，腐蚀速率也会进一步降低。
结语
为了进一步解决常减压蒸馏装置常顶换热器腐蚀问题，延长设备的寿命与使用效率，必须做好设备的升级改造工作，结合具体的酸性环境现状，采取注碱处理模式搭配有机胺进行中和处理，或者采取其他类型的应对策略来进行辅助处理，从而有效提升常减压蒸馏装置常顶换热器的使用效果，减轻后期养护的难度，促进行业的稳定高速发展。
参考文献
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