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1、常减压装置工艺设备腐蚀状况分析 谢水海 镇海炼油化工股份有限公司研究中心 宁波 315207 摘 要 对? 套常减压装置主要设备的腐蚀状况进行了调查,表明目前使用的材质基本能抗中东含硫 原油的腐蚀。同时,对加工含硫低酸原油装置工艺设备的选材提出了建议。 关键词 常减压装置 腐蚀 选材 随着国内原油品质的劣化以及进口含硫原油数 量的增加,炼油厂工艺设备的腐蚀问题日趋严重,尤 其是上游装置的工艺设备,腐蚀问题更加突出。为 了适应加工中东含硫原油,镇海炼化股份有限公司 炼油厂对? 套常减压装置进行了防腐技术改造,主 要是对一些腐蚀严重的设备进行材质升级,重点设 备采用不锈钢或不锈钢复合钢板制造,从1
2、995年7 月至1997年4月,装置运行了一个周期。为了了解 改造后设备的腐蚀情况以及为8000kt常减压装置 工艺设备选材提供依据,在1997年大修期间,对该 装置的一些主要设备进行了腐蚀调查。 1 原油炼制情况 腐蚀的一个主要影响因素是介质。1995年7月 至1997年4月,? 套常减压装置共加工原油28种, 约6360kt,其中高酸低硫原油硫含量 015mg?g 630kt,占总加工量的10%; 含硫低酸原油 015% 0 15mg?g470kt, 占总加工量的7%;低硫低酸原油硫含量 500 500 500 500 500 500 500 S?10- 6 (ppm) 30300 271
3、002800250021004000 11400 N i+ V? 10- 6(ppm) 191101 65179 72198 26134 42173 136197 69148 表3 “一脱四注”工艺控制指标 原油电脱盐常压塔顶冷凝水 脱后 含盐? mgL - 1 脱后含 水, % 每吨原 油电耗? kWh pH 值 Cl-含 量?mg L - 1 Fe (Fe2+) 含量? mg L - 1 H2S 含量? mg L- 1 平均腐 蚀率? mm a- 1 53 012 115 715 815 603012 3 有重油加工任务的炼油厂脱后含盐应控制在3 mg?L以下。 在? 套常减压装置207天
4、的“一脱四注”分析 数据中,脱后含盐超过5mg?L的有40天,占19%; 常顶冷凝水Cl-超过60mg?L的有75天,占36%; 减顶冷凝水Cl-超过60mg?L的有80天,占39%; 常顶冷凝水Fe2+超过3mg?L的有20天,占10%; 减顶冷凝水Fe2+超过3mg?L的有90天,占43%。 从炼制的原油看,较难脱盐的油种是卡宾达、伊朗、 沙特、马莱普+大庆渣油(混炼)。表4列出了部分 电脱盐及污水数据。 3 设备腐蚀检查情况 常减压装置工艺设备的腐蚀按腐蚀介质作用的 温度分为低温腐蚀和高温腐蚀。塔顶及冷凝冷却系 统为低温腐蚀,属于HCl- H2S- H2O环境介质的 腐蚀。高温腐蚀主要是
5、硫化物和环烷酸的腐蚀,主 要集中在常压炉及出口转油线、 常压塔、 减压炉、 减 压转油线及减压塔底部位。 表4 电脱盐及塔顶污水数据 原油 电脱盐(NaCl)? mgL - 1 常顶污水减顶污水 脱盐 前 一脱 二脱 pH 值 Fe3+? 10- 6 (ppm) Cl-? 10- 6 (ppm) pH 值 Fe3+? 10- 6 (ppm) Cl-? 10- 6 (ppm) 卡宾达341211135187158102 10517981431140 76168 韦杜里、 三坦 33167192198150122261781101172617 惠州8117184198180167461867103
6、13455138 涠州2017181421781401072814814310139176 西江、 大渣、 马莱普 67112410516818011373113816515170129 韦杜里、 大渣、 马莱普 37191018311912010357151819213144103 伊朗751622116196197163 27716161920104 117186 卡宾达13156105138160133921381621008818 伊朗511120112177180158 1481397185159 213171 陆丰、 马莱普 9163101198150108561258151108
7、5618 流花、 巴塔卡 1010115112814215913149814215913149 韦杜里、 巴塔卡 518119111810110914120810110424120 胜利、 巴塔卡 1911712114818016224185814218464181 胜利、 马莱普 4511313214818012518126819319243131 曼吉1212317119813018451112812010893101 韦杜里、 马莱普 613317119815110025192813213415198 卡宾达4111101141081511043410891011969122 涠洲、 马
8、莱普 4217410115813116453196816518854164 针对炼制中东含硫原油,从1993年7月开始, 依据中国石化总公司的有关规定,结合装置的实际 情况,有计划地进行了材质的升级,改造后的? 套 常减压装置用材情况如表5所示。 从这次腐蚀调查的情况看,高温部位的塔体、 管 道腐蚀轻微,壁厚无减薄,内表面也未发现任何裂 纹。说明1828, 316L等奥氏体不锈钢材质在目前所 炼制的原油工况下是耐腐蚀的。但低温部位存在较 65石 油 化 工 设 备 技 术1999年 严重的腐蚀。 表5 ? 套常减压装置主要设备和管道用材 设备及管线名称选 材 电脱盐罐16M nR 二段闪蒸塔主
9、体:20g+ SU S321;塔盘:1828 常压塔塔顶: 20g+ 2205;其余塔体: 20g+ 316L 减压塔主体:20g+ SU S316L;内件:1828 常压加热炉 对流炉管:20号裂化管, Cr5Mo(光管) 辐射炉管:316, 1828, Cr5Mo 减压加热炉 对流炉管:20号裂化管, Cr5Mo(光管) 辐射炉管:316, 1828, Cr5Mo 冷换设备 壳体为16M nR,近1?3管束为1828,其余 管束为碳钢 减一、二、三线316L 渣油线316L 转油线1828 a)常压塔顶321不锈钢塔盘,仅使用一个周期, 许多浮阀就被腐蚀,其腐蚀形态,一方面表现为均 匀腐蚀
10、,另一方面表现为点蚀。该腐蚀属于HCl- H2S- H2O系统的腐蚀。HCl主要来源于原油中氯 盐的水解,其次是原油中有机氯的高温分解。H2S少 部分存在于原油中,大部分来自原油中有机硫化物 的高温分解。当它们和水蒸汽一起进入塔顶及冷凝 系统时,水蒸汽在较低温度下开始凝结。 据研究,此 时将有50%的HCl溶解在5%的初凝水中,几乎全 部HCl溶解于先凝结的20%的水中。因而,初凝水 中HCl的浓度很高,对设备产生强烈腐蚀。H2S的 存在对HCl腐蚀有明显促进作用。腐蚀反应式为: 2HCl+ FeFeCl2+ H2 H2S+ FeFeS+ H2 FeS+ HClFeCl2+ H2S b)常顶油
11、气换热器U形管束发生应力腐蚀开 裂。该管束材质为316L ,管内介质为常顶油气,管 外介质为原油。 大部分开裂发生在弯管处的外侧,弯 管上的裂纹均为环向裂纹。在直管处也有裂纹,特 别在弯管与直管的过渡区裂纹较多。直管上裂纹的 走向既有环向也有纵向,还有呈约45 角的斜向裂 纹。经分析,裂纹内的腐蚀产物既有硫化物,又有 氯化物,属硫化物、氯化物引起的应力腐蚀开裂。 316L奥氏体不锈钢是耐蚀性、 加工性都非常好的材 料,但具有应力腐蚀断裂敏感性,特别是在含硫化 物或氯化物的介质中,极易发生硫化物应力腐蚀开 裂或氯化物应力腐蚀开裂。U形管在弯制过程中在 U形外侧产生很大的轴向残余拉应力,在工作过程
12、 中U形管外侧的轴向应力仍为拉应力,故大部分裂 纹为U形管外侧的环向裂纹。 4 挂片腐蚀数据 1995年6月大修时,在常压塔上、中、底部,减 压塔底部,减压塔顶油水分离罐( V 112) 放置了10 余种挂片。从1995年7月至1997年4月共挂了21 个月。 从挂片腐蚀形态看,常压塔顶主要是点蚀,所 有的奥氏体不锈钢有不同程度的点蚀; U形试片没 有发现应力腐蚀开裂。常压塔底和减压塔底表现为 均匀腐蚀。从腐蚀速率看(见表6),所有不锈钢在 常压塔底和减压塔底的腐蚀速率都很小;16 M n在 减压塔底腐蚀严重,但在常压塔底腐蚀轻微。从常 压塔顶挂片的腐蚀速率看,所有挂片腐蚀速率都很 小,但塔盘
13、实际腐蚀速率要大得多。这主要是由于 挂片挂在塔壁上,处于汽相中,而塔盘处于汽液两 相之中,腐蚀要比单纯的汽相或液相严重。 表6 挂片腐蚀数据 挂片位置 常压塔顶 点蚀深度? mm 常压塔顶腐 蚀速率? mma- 1 常压塔底腐 蚀速率? mma- 1 减压塔底腐 蚀速率? mma- 1 16M n 01060010120165 1Cr13012000101951510- 361210- 3 3040121091210- 311010- 3 304L 0120581610- 311110- 3 3160116541110- 391010- 4 316L 0115061410- 311010- 3
14、11210- 3 3210111191510- 381110- 4 3470109231610- 371110- 3 2205 3RE600104231710- 5 SMO254 注:腐蚀速率均采用失重法。 5 对加工含硫低酸原油工艺设备选材的建议 根据这次设备腐蚀调查、挂片数据并参考有关 资料,对加工含硫低酸原油装置工艺设备选材提出 几点建议: a)塔顶及低温冷凝系统设备主要用碳钢,其腐 蚀主要靠加强工艺防腐措施来解决,并辅以涂料等 防护措施;要避免使用奥氏体不锈钢等易发生应力 75 第20卷第1期谢水海.常减压装置工艺设备腐蚀状况分析 w w w . b z f x w . c o m 腐
15、蚀开裂的材料。双相不锈钢一方面价格太高,另 一方面在Cl-较高时也会发生点蚀,故一般也不推 荐。 b)高温硫化物腐蚀部位的选材,如常、减压塔 的中下部和转油线等,以前较多的是选用0Cr13A l (SU S405)复合钢板,现在不少炼油厂选用SU S321 复合钢板,其原因主要有以下几点: 1) SU S321的耐高温硫腐蚀性能优于SU S405; 2) SU S405不耐环烷酸腐蚀,而SU S321尚耐 环烷酸腐蚀,选用SU S321复合钢板,原油加工品种 选择余地大; 3) 目前两者的国产复合钢板的价格基本相同; 4) SU S321的加工制造、焊接性能比SU S405 好; 5) 国产S
16、U S405复合板板面只能达到1145m (宽)7m(长 ), 板面小,造成塔体焊缝多;而国 产SU S321复合板的板面可达到 2m (宽) 8m (长)。 基于上述几点,我们建议采用SU S321复合钢 板。 c)高温硫腐蚀环境选用SU S321复合板,许多 人担心连多硫酸应力腐蚀问题。 根据有关资料介绍, 连多硫酸应力腐蚀一般发生在高温高压含氢(H2) 含硫(H2S)环境下的奥氏体不锈钢设备的衬里材 料,如加氢裂化、重整等装置的高温高压H2+ H2S 的腐蚀环境,而且发生连多硫酸应力腐蚀的部位所 选用的材料很多是既没有加稳定化元素又不是超低 碳的奥氏体不锈钢(如SU S304)。常减压装
17、置的高 温硫腐蚀不属于此类,况且采用加稳定化元素的是 SU S321材质。因此发生连多硫酸应力腐蚀的可能 性是不大的。另外,塔、大直径管线均采用复合钢 板,在强度计算中,并不计入复层厚度,即使万一 复层发生腐蚀开裂时,也不至于发生危险事故。 d)SU S321材料的T i?C比值一般控制在不大 于等于5,为了进一步减小连多硫酸应力腐蚀开裂 的可能性,最好要求T i?C比值控制在大于等于7。 e)尽管目前尚无常减压装置连多硫酸应力腐蚀 的报道,但是也必须正视这种可能性。设备壳体和 直径大于600mm的管线不应采用单层奥氏体不锈 钢板制造,同时对现在正在加工含硫原油的常减压 装置,应加强腐蚀监测和
18、检测。 f)按加工含硫低酸原油设计的装置,若选用 0Cr13A l, 1Cr13等材料,要尽量避免含酸原油在该 装置炼制,因为0Cr13A l, 1Cr13等材料在含酸含硫 环境中是不耐腐蚀的。 参 考 文 献 1 李庆梅 1“一脱四注”与“一脱二注”1 石油化工腐蚀与 防护, 1996 (4):33 2 杨秀倬 1 常减压装置的腐蚀与防护 1 石油化工腐蚀与防 护 11996 (1):49 3 小若正伦 1 金属的腐蚀破坏与防蚀技术 1 北京:化学工 业出版社, 1988 技术信息 200ZPY280?190全衬里油浆泵 通过技术评审 由高桥石化公司炼油厂和温州嘉利特泵业有限公司共 同开发研
19、制的200ZPY280?190全衬里油浆泵经过装置运 行考核,于1998年9月17日通过了由中国石化集团公司物 装公司组织的技术评审。 200ZPY型全衬里油浆泵是在吸收了高桥石化公司炼 油厂引进的全衬里油浆泵和目前使用的国产油浆泵的特点 的基础上研制而成的,是目前重油催化裂化的专用油浆泵。 该油浆泵的通流部分叶轮和衬里用耐高温、 耐冲蚀的高铬铸 造合金制成,具有优良的耐催化剂冲蚀性能;重型的承压泵 壳使泵运行特别平稳;前置诱导轮结构大大改善了泵的吸入 性能;特殊的叶轮前后辅助筋设计,改善了机械密封的工作 条件;优质的波纹管机械密封和叠片式联轴器保证了泵运行 的安全可靠。目前,该型号的全衬里油
20、浆泵已在高桥石化公 司炼油厂和大庆石化总厂炼油厂先后投运成功。ZPY全衬 里油浆泵已完成系列化设计,可适应国内不同处理能力的重 油催化裂化装置使用。 (中国石化高桥石化公司炼油厂 瞿自龙供稿) 85石 油 化 工 设 备 技 术1999年 steady operation. Keywords Stage reciprocating compressor, Pres2 sure betw een stages, Pow er consumption THE ANALYSIS ON CORROSIVE SITUATI ON OF PROCESS EQUIPM ENT FOR AT MOSPHER-
21、 IC VACUUM UNIT X ie S huihai.Zhenhai petrochem ical co.L td.reseach center,P.C315207,P.C100029 Abstract The corrosive situation of main equip2 ment in the first atmospheric vacuum unit is re2 seached. It show s that thematerials used at present can basically resist the corrosion of m iddle east cru
22、de oil containing sulphur. The proposalof mate2 rial selection of equipment in processing crude oil containing sulphur and low acid is given. Keywords A tmospheric vacuum , Corrosion,M a2 terial selection AT MOSPHERICTYPETHERMODYNAM IC DEAERATI ONW ITHOUTUSINGSTEAM M ETHOD AND ITS APPL ICATI ON D in
23、g M ingf ang,etc.J inling petrochem ical company N anjing ref inery,P.C210033 Abstract A tomospherictypethermodynam ic deaeration w ithout using steam method is that by using of w aste heat at temperature equal or larger than 125to heat soft w ater to above 110 at pressure equal or larger than 0. 4
24、M Pa in surface heat exchanger. A fter soft w ater enters into deaer2 tor, the soft w ater boiled caused by pressure drop, then obtained the goal of deaeration. A dopting this method is commensuratew ith the processing w aste heat to increase 3050. So that, a large numbers of fule are saved. A new w
25、 ay for using numerous low temperature (125 150)heat,w hich is diffi2 cult to recover in industry, is started in enterprise. Keywords Patent, Deaeration, Coking, Applica2 tion CHANGE EXTERNAL ENVIRONM ENT TO I M- PROVE THE OPERATI ON COND ITI ON OFM E- CHANICAL SEAL Yao Yue.Fushun ethlyene chem ical
26、 lim itted corpora2 tion,P.C113004 Abstract The application of John Cranemechani2 cal seal on the U nion Pumps used as a chill oil pump is recommended. The existent problem s and i mprovements are intro2 duced too. Keywords M echanical seal, External evironment HAPPY NEW YEAR ABSTRACTS PETRO2CHEM ICAL EQU IPM EN T TECHNOLOGY Started Publication in 1980. Bi monthly. Jan. 1999 Vol . 20 No. 1