常压蒸馏装置塔顶系统腐蚀机理分析及措施

(中国石化塔河炼化有限责任公司，新疆 库车 842000)

常压蒸馏装置塔顶系统腐蚀机理分析及措施

郭辉

(中国石化塔河炼化有限责任公司，新疆 库车 842000)

塔河炼化有限责任公司常压蒸馏装置加工的原油是塔河劣质稠油。该原油密度大、盐含量高、硫含量高且运动黏度高,原油电脱盐运行效果不佳，脱后油中盐质量浓度为7～10 mg/L。运行过程中，常压蒸馏装置塔顶系统结盐严重，设备腐蚀加剧，影响装置处理量。分析了常压蒸馏装置塔顶系统结盐腐蚀机理，提出了合理措施以减少塔顶系统结盐和减轻塔顶系统腐蚀，为常压蒸馏装置长周期运行提供了保障。

常压蒸馏装置塔顶系统结盐腐蚀

1 原油性质

中国石化塔河炼化有限责任公司1.50 Mt/a常压蒸馏装置于2006年7月改扩建投产，加工的原油是塔河劣质稠油。由于塔河原油密度大、盐含量高且运动黏度高(见表1)，电脱盐运行效果不佳。原油进入常压塔携带的氮化物、氯化物和硫化物在反应过程中会生成NH4Cl和NH4HS。这些铵盐与回炼污油中携带的焦粉等杂质结合，附着在常压塔顶部塔壁及顶部塔盘上，导致常压塔无法正常运行，装置每3到4个月必须进行一次降低负荷水洗。水洗不仅影响装置加工负荷，而且严重腐蚀常压塔顶部塔盘及后续管线，给常压蒸馏装置安全运行带来了危害。

表1 塔河原油性质

2 常压塔结盐腐蚀现象及危害

2.1工艺参数波动

常压塔顶部介质盐含量高，运行过程中不断有结晶盐析出，并与铁锈、焦炭粉末等混合在一起沉积于塔壁、塔壁热电偶、塔盘、塔顶回流线、降液管和受液盘等处，积累到一定程度就会阻碍液体流动，堵塞塔盘。结盐后，常压塔顶部回流量逐渐下降且波动较频繁，顶部温度和压力大幅波动，难以控制，会出现冲塔现象，汽油质量无法保证；常压塔压力降增大，装置能耗增加；塔内压力波动大，系统操作弹性变小，限制了装置处理量。

2.2塔顶热电偶显示温度偏低

由于常压塔顶部塔壁介质流速缓慢或存在不流动区域，析出的结晶盐会附着在常压塔顶部塔壁，随着时间延长，结盐会越来越厚。2016年10月常压塔检修时，发现顶部塔壁结盐已经将长约12 cm的热电偶套管完全包裹，导致常压塔顶热电偶显示的测温数据偏低。常压塔顶部塔壁结盐情况见图1。

图1 常压塔顶部塔壁结盐情况

2.3塔盘腐蚀情况

2016年10月常压塔检修时，发现常压塔顶5层塔盘腐蚀较为严重，且同层塔盘腐蚀程度不同:有些地方腐蚀穿孔，有些地方塔盘厚度很薄，有些地方腐蚀较轻，说明塔顶部回流存在偏流。塔盘腐蚀情况见图2。

图2 常压塔顶部塔盘腐蚀情况

3 腐蚀原因分析

根据生产实际情况分析,常压塔顶部腐蚀主要原因有：(1)电脱盐运行效果差，脱后盐含量一直居高不下，脱后水含量波动大；(2)原油中氯含量高；(3)低温硫腐蚀。

3.1电脱盐的影响

塔河劣质稠油为中国石化塔河炼化有限责任公司单一原油来源，其密度大(接近水的密度)、黏度高。该原油和水混合常出现油包水、水包油现象，导致脱盐难度加大。近年来，脱后盐质量浓度为7～10 mg/L，远高于盐质量浓度5 mg/L的控制指标。原油在常压塔内经过蒸馏，部分盐类随油气到达常压塔顶部，生成盐附着在顶部塔壁和上部塔盘之上,长时间积累会影响到产品质量及常压塔操作。顶部结盐的清除方法是常压塔降低加工负荷，边水洗边生产。水洗过程中加入更多水，对塔盘造成严重腐蚀。装置水洗期间，塔顶酸性水中铁离子质量浓度高达80 mg/L，远远高于3 mg/L的铁离子质量浓度控制指标，说明水洗对塔内构件造成严重腐蚀。

3.2氯化物腐蚀

为了提高采油量，采油过程中经常使用有机氯化物助剂。这些有机氯化物不溶于水，很难经过电脱盐装置除去，造成原油及塔顶部石脑油中氯化物含量增加。塔河劣质稠油的特殊性质决定了电脱盐的难度，再加上有机氯化物难以脱除，使油中氯化物质量浓度远远高于2 mg/L的控制指标[1]。 HCl的另一主要来源是原油中无机盐受热水解。常压塔内部，氯主要存在于常一线、常二线，在硫化物存在时，其腐蚀主要是低温部位的HCl-H2S-H2O腐蚀。该腐蚀主要是溶解于水中的H2S和HCl造成的。

3.3低温H2S腐蚀

低温硫腐蚀发生在温度小于120 ℃且有液相水存在的地方， H2S主要来源于原油中有机硫化物受热分解；其中，液相部位腐蚀严重，气相部位腐蚀轻微。当设备温度低于水蒸气“露点”时，则会在低温部位形成H2S-H2O腐蚀环境。

4 措施及建议

4.1工艺改进

“一脱三注”(脱盐、注缓蚀剂、注中和剂及注水)是常压蒸馏装置防腐蚀的主要方法。原油电脱盐可以从源头解决常压塔顶系统结盐和氯化物的腐蚀问题。针对塔河原油的性质，通过原油库存优化及电脱盐操作优化，力争将脱后盐质量浓度控制在5 mg/L以下。

4.2设备改进

对常压塔顶部塔盘的腐蚀情况分析可知，顶部回流存在偏流现象。在常压塔顶部回流加分布器，使顶部回流能够均匀分布到常压塔顶部塔盘，可有效防止偏流现象。改造后的顶部回流分布器见图3。

图3 常压塔顶回流分布器

4.3分馏塔除盐成套设备

蒸馏装置塔顶系统结盐腐蚀已经引起业界高度重视。目前，最常用的方法是蒸馏塔降量操作[2]，从顶部回流泵入口给水进行水洗。该方法加重了设备腐蚀，影响装置加工负荷。水洗过程中产品质量无法保证，需要采用新技术设备来解决该问题。

塔顶循环油除盐成套设备在某石化公司延迟焦化装置分馏塔应用效果良好，塔顶循环油除盐成套设备工作流程见图4。

图4 塔顶循环油除盐成套设备工作流程

该成套除盐设备主要由湍旋混合器、微萃取-分离器和油水分离器三部分组成。通过湍旋混合器将水均匀分散到循环油中，油中的盐溶解到水中，经微萃取-分离器深度捕获盐类离子并将油水进行初步预分离，油水分离器利用粗粒化及波纹强化沉降，快速、高效实现油水分离，溶水性盐溶于水中被带出，达到塔顶循环油在线脱盐目的。工业应用表明，利用该技术后，氯的脱除率约为80.86%。建议在常压塔顶使用该技术进行除盐。

5 结束语

常压蒸馏装置塔顶系统低温部位氯含量较高。建议根据塔河原油的性质，优化全厂原油库存，使得原油进电脱盐前有足够沉降时间；在设备条件满足时，提高电脱盐操作温度，筛选优质高效破乳剂，降低脱后原油盐含量；根据生产及塔内设备构件情况，对塔顶回流分布进行合理改造；结合国内外常压蒸馏装置所采用的先进除盐技术，将盐从常压蒸馏装置塔顶系统脱除，达到减少结盐和减缓腐蚀的目的。

[1] 王健，曹志涛，马玲玲，等．常减压蒸馏装置的设备腐蚀与防护[J].石油化工腐蚀与防护，2016，33(6)：23-25.

[2] 张金生．焦化分馏塔顶塔盘结盐的处理措施[J].炼油技术与工程，2009，39(3)：24-26.

(编辑 王维宗)

MechanismAnalysisandCountermeasuresofCorrosioninOverheadSystemofAtmosphericDistillationUnit

GuoHui
(SINOPECTahePetrochemicalCompany,Kuche842000,China)

In Tahe Petrochemical Company, the raw material processed by atmospheric distillation unit is Tahe inferior heavy oil, of which density, salt content, sulfur content and viscosity are all high. Crude electric desalting was inefficient, with a salt content after desalting of 7～10 mg/L. Salt deposit on the overhead system was serious during the operation process, which could result in an aggravating corrosion and hence reduce the unit capacity. Mechanism of the salt deposit corrosion was analyzed, and reasonable measures were proposed to reduce salt deposit and corrosion of overhead system, which could ensure a long-period operation of the unit.

atmospheric distillation unit, overhead system, salt deposit, corrosion

2017-02-17；修改稿收到日期：2017-05-11。

郭辉， 2003年毕业于新疆石油学院，现在该公司从事生产技术管理工作。E-mail:hgyzhu@sohu.com