常减压装置掺炼劣质原油的腐蚀分析及对策

2022-09-10

随着国内炼油板块对进口原油需求的增加和原油价格的总体走高, 作为原油的一次加工装置, 加大劣质原油的掺炼比例是降低成本、改善产品结构的一项重要举措。但劣质原油含硫、含酸较高, 对生产操作、优化调整、腐蚀防护等方面的影响较大, 直接威胁着常减压装置的安全生产和长周期运行。因此, 有必要对掺炼劣质原油后的装置腐蚀情况进行分析, 找准主要因素, 制定有针对性的防腐对策和措施。

一、原油中的腐蚀介质

含硫量高表明原油中含有硫化氢和有机硫化物多, 有机硫化物以硫醇、硫醚、噻吩等形式存在, 它分为活性硫化物和中性硫化物, 对金属腐蚀强烈作用, 含硫越高腐蚀性越大。

原油中盐含量的高低直接影响到腐蚀性的大小, 因为原油中的盐多是些无机物氯化盐, 如氯化钠、氯化镁和氯化钙, 在受热过程中容易分解生成氯化氢, 溶于水成为盐酸, 产生腐蚀。

二、加工劣质原油后主要对生产操作的影响

1. 对常压操作的影响

加工轻质高硫原油后, 常压塔加工负荷升高, 易造成常塔塔顶产品质量控制困难, 产品干点有超上限控制指标情况。严重时常塔内汽液相负荷超高, 降液管严重超负荷后, 造成淹塔的严重后果。

2. 对加热炉及减压操作的影响

劣质原油掺炼比例的增加使原料换热终温下降, 常压炉运行负荷加大, 炉管表面热强度增高, 易造成炉管超温、结焦, 影响装置长周期安全运行。

3. 对轻烃操作的影响

石脑油收率增高, 必将加大轻烃单元负荷, 易造成轻烃单元脱C4塔、脱C5塔超负荷运行, 操作紊乱、产品质量控制困难。

三、对相应腐蚀机理进行分析

1. 低温部位的腐蚀机理分析

常减压装置的低温腐蚀, 温度一般在100℃左右, 主要是HCl-H2S-H2O环境介质的腐蚀, 可造成常减压装置的初馏塔、常压塔和减压塔顶部及塔顶的冷凝冷却系统的腐蚀。当加工含硫原油时, 含硫化合物分解放出H2S, 进一步加重腐蚀[1]。

2. 高温部位的腐蚀机理分析

高温腐蚀主要是活性硫和环烷酸导致的。活性硫腐蚀主要集中在常压炉及出口转油线、常压塔、减压炉、减压塔、减压转油线等部位。环烷酸的腐蚀一般发生在塔板、塔壁、转油线、高温管线等部位[2]。

四、应对掺炼劣质原油后的设备腐蚀及操作波动的对策

1. 减缓腐蚀速率

主要从加强原油的预处理和优化“三注”注入品质、注入量方面, 减少油品含盐量, 达到降低低温部位腐蚀的措施。在高温部位主要采用材质升级确保设备在一个生产周期内安稳运行。

(1) 减少低温部位腐蚀

主要通过优化电脱盐操作, 提高电脱盐达标率。电脱盐脱后原油含盐量高是塔顶腐蚀的根源, 主要措施包括随时优化调整电脱盐工艺操作参数;优选广谱性较高的破乳剂、脱盐剂;提高电脱盐注水水质;加强电脱盐的脱水, 严格控制脱后水含量。

另外一个主要的措施是优化塔顶三注, 完善注水系统, 提高塔顶注水量, 大大减缓稀盐酸腐蚀环境以及胺盐沉积造成的垢下腐蚀。

(2) 应对高温部位腐蚀的措施

重点部位进行材质升级, 增强设备抗腐蚀能力。解决高温部位腐蚀的最根本的方法即为材质升级, 可将塔顶水冷器管束材质升级为NS1钢和管束渗铝;将空冷器材质升级为ND钢 (09Cr Cn Sb) ;对常压塔常三线以下的壳体和减压塔全部壳体选用SB410+SUS316L;升级常压塔塔盘, 减压塔内构件、填料、分布器、集油箱、减压炉转油线、辐射炉管, 常压炉高速转油线等。

另外应优化流程, 使气液负荷分布均匀, 减少冲蚀, 降低流速, 将装置常顶管线由原来的一路管线直接分为四路进入四台换热器改为一路管线分成两路, 两路再分成四路进入换热器, 降低了流速, 有效的减轻腐蚀。

2. 工艺调整

(1) 常压操作方面

在掺炼劣质原料时, 要及时分析油品数据, 提前落实好各项操作调节措施;在掺炼原料后, 须密切注视参数变化, 抑制塔顶负荷的持续增长, 防止压力超高;在原料掺炼初期, 初、常顶温度控制应改为手动控制, 防止回流量过大造成初顶负荷继续增高;在掺炼凝析油等轻质原料后要及时加大常压中段回流取热比例;掌握好三塔底液位的调节, 防止装置操作紊乱。