减压塔底渣油泵叶轮腐蚀原因与应对措施

张新年, 吉万山, 高 莹

(1.珠海市华峰石化有限公司, 广东 珠海 519050；2.中国石油天然气股份有限公司长庆石化分公司, 陕西 咸阳 712000)

减压塔底渣油泵叶轮腐蚀原因与应对措施

张新年1, 吉万山1, 高 莹2

(1.珠海市华峰石化有限公司, 广东 珠海 519050；2.中国石油天然气股份有限公司长庆石化分公司, 陕西 咸阳 712000)

某石化公司1.0 Mt/a减压装置减压塔底渣油泵由于频繁出现机泵震动大、输送流量波动等问题而解体检查，发现减压渣油泵叶轮腐蚀严重，分析腐蚀产物发现在减压渣油泵的叶轮上存在高温硫腐蚀、有机环烷酸腐蚀和物流高流速冲蚀；M100硫的质量分数高达2.49%、盐的质量浓度达到60 mg/L、酸值达到1.244 mgKOH/g；采用X-MET7500手持式光谱仪对叶轮材质检测，证明了叶轮材质不具备防止高温硫腐蚀的条件。提出了增加电脱盐装置，实现原料预处理；选择抗高温硫腐蚀的叶轮材质、加注缓蚀剂等应对措施。

减压塔底 渣油泵 腐蚀 应对措施

减压渣油泵作为减压装置的重要设备，其高效、安全、平稳运行是保证企业效益和生产安全的重要手段。某石化公司减压渣油泵投入生产以来，腐蚀严重、机泵震动大、输送流量波动等问题频频发生，因此，寻找减压渣油泵存在的问题显得尤为重要。

1 减压渣油泵叶轮腐蚀情况

某石化公司1.0 Mt/a减压装置的任务是加工M100生产重交沥青，减压塔底渣油泵输送渣油密度约960 kg/m3、温度370 ℃、并且原油中60%的硫都在减压塔中富集，最终通过塔底渣油外送。

减压装置自开工以来，减压塔底渣油泵工作状态不稳，频繁解体检查和维修，减压渣油泵最短运行记录仅100 d。解体机泵后，发现机泵叶轮严重磨损、二级叶轮泵腔等部件均有不同程度的磨损，腐蚀情况见图1和图2。

由图1可看出，减压渣油泵叶轮严重减薄、变形；叶轮表面黏附一层黑色结焦物质，它们附着在叶轮上破坏了机泵的动平衡，表现为机泵震动大、输送流量波动；对比减压渣油泵叶轮的进口侧和出口侧，发现出口侧减薄比进口侧要严重。从图2宏观结构看，泵蜗壳内部腐蚀表面凹凸不平，呈现花生状的麻坑，这是典型的高温硫腐蚀结果；此外，蜗壳内部还存在白色、黑色两种脆性附着物，应是盐类和焦炭的沉积。

图1 减压渣油泵叶轮腐蚀形貌

图2 减压渣油泵二级叶轮泵腔腐蚀形貌

2 腐蚀原因分析

2.1 减压渣油硫和酸含量偏高

某石化公司加工的原料为马瑞重油M100，其主要性质见表1。

表1 M100重油一般性质

作为减压装置的进料，M100密度高、酸值高、硫和氮含量均较高，属于含硫腐蚀性原料；减压渣油泵处于减压塔底部，泵出口物流流速较高；经过蒸馏，渣油含硫物质(硫化氢、硫醇、硫醚、二硫化物、噻吩类化合物及更杂的硫化物)、盐类和有机环烷酸大量富集，原油中60%的硫都富集在减压底渣油中[1]。高温下，硫的腐蚀随着温度的升高逐渐加剧，特别是H2S在350～400 ℃时，能分解出硫和氢，分解出来的元素硫比H2S的腐蚀性更强，化学反应如下：

高温硫腐蚀开始时速度很快，一定时间后腐蚀速率会保持恒定，这是因为生成了硫化铁保护膜的缘故。而物流的流速越高，保护膜就愈容易脱落，脱落后腐蚀将重新加剧。

此外，减压装置原料酸值超过0.5 mgKOH/g，环烷酸腐蚀速率在270～280 ℃和350～400 ℃分别有两个峰值[2]，物流的流速对腐蚀影响很大，环烷酸的腐蚀部位都是在流速高的地方，流速增加，腐蚀速率也增加；高温下，硫腐蚀和环烷酸腐蚀同时进行，而且，环烷酸破坏了硫化氢腐蚀产物，生成可溶于油的环烷酸铁和H2S，使腐蚀持续进行，二者相互促进，加剧了腐蚀。

2.2 减压渣油泵材质问题

减压渣油泵叶轮设计要求使用1Cr13材质的不锈钢，普通的碳钢材质的会被快速腐蚀，对于特殊部位要采用防腐蚀材料。为了确定减压渣油泵叶轮材质，采用X-MET7500手持式光谱仪对减压渣油泵的叶轮材质进行检测，由检测结果发现此材质中铁的质量分数高达99.4%、铬的质量分数仅为0.2%、锰的质量分数0.27%，属于普通碳钢材质，不具备耐硫腐蚀和耐有机环烷酸腐蚀的条件。

将数据与叶轮的腐蚀情况照片提供给机泵厂家，机泵厂家给出建议叶轮材料为1Cr13Ni，并且建议某石化公司提供腐蚀介质的具体性质数据，如果不能达到检修周期，考虑更换更耐腐蚀材料。

2.3 工艺设置不合理

为了减轻装置设备腐蚀，设计上一般均对盐的质量浓度超过10 mg/L的原料设置电脱盐设施，并且确保脱后盐的质量浓度低于3 mg/L，并且辅以在高温部分注入高温缓蚀剂、渣油防垢剂等。

由表1数据可知，M100重油盐的质量浓度高达60 mg/L，但是，装置并未设置电脱盐设施，致使金属离子、盐类物质直接进入减压塔，富集进入塔底渣油泵，对渣油泵的防腐蚀工作造成巨大的挑战。

3 应对措施

3.1 增加电脱盐设施

设置电脱盐设施，控制进入减压装置的盐含量；使盐含量控制在合理范围不仅是减压渣油泵防腐蚀的要求，也是塔顶设备防腐的要求，更是解决腐蚀问题的“治本”措施。其次，考虑向塔底渣油系统注入高温缓蚀剂防止渣油泵腐蚀。

3.2 把好选材质量关

在材质选择方面，对于存在腐蚀的部位要采用防腐蚀材料、特殊材质，如：减压渣油腐蚀部位可选用1Cr18Ni10Ti或316L等，有助于解决高温部位硫和有机酸引起的腐蚀[3-4]。在库存工作上，要做好材料进库的检验工作，严把质量关。

4 结 语

(1)M100重油硫含量、盐含量均较高，造成高温硫腐蚀、环烷酸腐蚀，加之减渣油泵出口物流流速高，三者相互作用是造成减压渣油泵叶轮腐蚀的直接原因；

(2)减压渣油泵叶轮材质不符合标准是减渣油泵叶轮腐蚀的又一原因；

(3)增设电脱盐装置是防腐蚀的重要方法；可考虑在渣油系统加注高温缓蚀剂。

[1] 陈治杰, 陶昭宇. 减压塔底渣油泵长周期高效运行措施[J]. 石油化工设备,2006,35(3):65-68.

[2] 张德义. 含硫原油加工技术[M]. 北京：中国石化出版社, 2001:239-241.

[3] 陈金晖. 常减压装置渣油管线腐蚀原因及防护[J]. 管道技术与设备,2003,40(1):50-51.

[4] 黄本生, 李慧, 刘清友，等. 常减压装置环烷酸腐蚀的缓蚀剂研究[J]. 腐蚀与防护,2009,30(10):721-724.

(编辑 寇岱清)

Causes of Corrosion in Vacuum Tower Bottom Pump Impeller and Countermeasures

ZhangXinnian1,JiWanshan1,GaoYing2
(1.ZhuhaiHuafengPetrochemicalCompany,Zhuhai519050，China;2.PetroChinaChangqingPetrochemicalCompany,Xianyang712000,China)

Some troubles in the bottom residue oil pump in the vacuum tower in the 1.0 MM TPY vacuum distillation unit of Zhuhai Huafeng Petrochemical Company frequently occur, such as serious corrosion, pump vibration, transport flow fluctuations, etc. which lead to serious corrosion of pump impeller of vacuum pump. The analysis of corrosion products demonstrate that the severe corrosions which occurred on pump impeller are high temperature sulfur corrosion, organic naphthenic acid corrosion and high velocity erosion. M100 has 2.49%(wt) sulfur, up to 60mg(NaCl)/L salts, and 1.244 mgKOH/g acid, which suggest that M100 are acrid. corrosive feed oil. The X-MET7500 Infrared spectra characterization shows that the material of the impeller of the pump has no corrosion resistance. Corresponding measures and necessary means are recommended to protect the corrosion, such as construction of electric desalting unit for pre-treatment of feedstocks, selection of corrosion resistant materials and addition of corrosion inhibitors, etc.

vacuum tower bottom, residue oil pump, corrosion, corresponding measures

2016-06-15；修改稿收到日期：2016-09-06。

张新年(1984-)，工程师，硕士，在该公司运行一部从事催化联合装置技术管理工作。E-mail:zxn_ok@126.com