10Mt/a 年常减压装置设备选材分析

2020-01-15孟亮中海石油宁波大榭石化有限公司浙江宁波315800

化工管理 2020年7期

孟亮(中海石油宁波大榭石化有限公司，浙江宁波 315800)

1 装置概况

恒力石化1000 万吨/年常减压装置于2018 年12 月建成投产，装置加工沙重、沙中和马林混合原油，混合比例为2.8:1.2:1，混合原油硫含量2.88%wt，酸值0.23mgKOH/g，装置按加工高硫高酸原油设防和选材。沙重原油硫含量3.1W%、氮含量1300ppm；沙中原油硫含量2.48W%、氮含量1000ppm。常减压装置由换热、电脱盐、初馏、常压蒸馏和减压蒸馏等五部分组成。

2 常减压装置主要腐蚀回路及部位

2.1 腐蚀回路1-初馏塔顶系统

回路起止：初馏塔顶至初馏塔塔顶油气换热器。介质参数：初顶油气，温度在134℃左右，主要腐蚀成分为HCl+H2S+H2O，铵盐(NH4Cl、NH4HS、盐酸铵盐)。腐蚀机理：HCl+H2S+H2O 酸露点腐蚀和铵盐垢下腐蚀。塔顶酸露点腐蚀主要是HCl 露点腐蚀，化学反应为2HCl+Fe=FeCl2+H2。铵盐垢下腐蚀主要是铵盐结垢浓缩，使得介质在金属表面的流动和电介质的扩散受到限制，造成阻塞的空腔内介质化学成分与整体介质有很大差别，空腔内的PH 值发生较大变化，形成阻塞电池腐蚀。损伤形态：对于钛材主要表现为换热器出口的垢下腐蚀凹坑或穿孔。影响腐蚀的因素：原油脱盐效果，原油脱后含盐在保证合格的前提下，越低越好；注水量和水质，注水的氨氮含量不能超标。

2.2 腐蚀回路2-常压塔顶循系统

回路起止：常顶循系统。介质参数：常顶循油，温度在95～157℃左右，主要腐蚀成分为HCl+H2S+H2O。腐蚀机理：HCl+H2S+H2O 的均匀腐蚀。损伤形态：碳钢的均匀腐蚀减薄。影响腐蚀的因素：原油脱盐效果，原油脱后含盐在保证合格的前提下，越低越好。

2.3 腐蚀回路3-常压塔顶油气系统

回路起止：从常压塔塔顶至换热器E201 出口止。介质参数：常顶油气，温度在126℃左右，主要腐蚀成分为HCl+H2S+H2O，铵盐(NH4Cl、NH4HS、盐酸铵盐)。腐蚀机理：HCl+H2S+H2O 酸露点腐蚀和铵盐垢下腐蚀。损伤形态：对于钛材主要表现为换热器出口的垢下腐蚀凹坑或穿孔。影响腐蚀的因素：原油脱盐效果，原油脱后含盐在保证合格的前提下，越低越好；注水量和水质，注水的氨氮含量不能超标。

2.4 腐蚀回路4-减压炉出口转油线

回路起止：减压转油线至减压塔进料分布器。介质参数：常压渣油，温度在402℃左右，主要腐蚀成分活性硫和环烷酸。腐蚀机理：高温硫腐蚀、高温环烷酸腐蚀和气液两相区的冲刷腐蚀。损伤形态：管道弯头处的冲刷腐蚀减薄、分布器的焊缝冲刷开裂。影响腐蚀的因素：原油的硫含量和酸值。

2.5 腐蚀回路5-减顶抽真空冷凝系统

回路起止：减压增压器、一级和二级喷射器的冷凝器。介质参数：减顶油气。主要腐蚀成分为HCl+H2S+H2O，铵盐(NH4Cl、NH4HS、盐酸胺盐)。腐蚀机理：HCl+H2S+H2O 酸露点腐蚀和铵盐垢下腐蚀。塔顶酸露点腐蚀主要是HCl 露点腐蚀，化学反应为2HCl+Fe=FeCl2+H2。铵盐垢下腐蚀主要是铵盐结垢浓缩，使得介质在金属表面的流动和电介质的扩散受到限制，造成阻塞的空腔内介质化学成分与整体介质有很大差别，空腔内的PH 值发生较大变化，形成阻塞电池腐蚀。损伤形态：对于钛材主要表现为换热器出口的垢下腐蚀凹坑或穿孔。影响腐蚀的因素：原油脱盐效果；注水量和水质，必须保证每台换热器都有足够的注水，且注水的氨氮含量不能超标。

3 设备选材原则

恒力石化1#常减压装置加工640 万吨/年的沙重和360 万吨/年的沙中的混合原油(S 含量：2.88%wt，酸值：0.23)，装置设计按高硫低酸设防；2#常减压装置加工560 万吨/年的沙重、240 万吨/年的沙中及200 万吨/年的马林的混合原油(S 含量：2.48%wt，酸值：0.46)，装置按高硫高酸设防。设备选材主要参考SH/T 3096《加工高硫原油重点装置主要设备设计选材导则》和SH/T 3129《加工高酸原油重点装置主要设备设计选材导则》(以下简称“导则”)进行，并参照国内外加工高硫高酸原油选材经验，对装置设备有针对性选材。

4 设备选材情况

4.1 常压塔系统

选材分析：常压塔顶封头、筒体以及1-5 层塔盘是HCl+H2S+H2O易腐蚀部位，导则推荐CS+NiCu30(蒙乃尔合金)；其它筒体导则推荐CS+06Cr13(≤350℃)和CS+304L(＞350℃)。最终选材：考虑到此处腐蚀成分主要是HCl+H2S+H2O、铵盐。由于蒙乃尔合金NiCu30 具有优良的抗腐蚀性能，常压塔顶封头、顶部筒体(含1-5 层塔盘)最终选用CS+NiCu30；其他筒体选用CS+304L(≤280℃)和CS+316L(＞280℃)。

4.2 常压塔顶油气/原油换热器

选材分析：考虑到原料中的有机氯在加热炉和常压塔加热过程中分解为HCl，在常压塔顶5 层塔盘、常压塔顶油气换热器等处形成露点腐蚀。最终选材：考虑到常顶油气，温度在126℃左右，主要腐蚀成分为HCl+H2S+H2O、铵盐。初馏塔、常压塔顶首台换热器最终选用钛材全焊接板式换热器，钛材具有良好的抗露点和抗应力腐蚀能力。

4.3 常压塔顶水冷器

选材分析：该处是塔顶冷凝系统中HCl+H2S+H2O 腐蚀最严重部位，考虑到油气/原油换热器导则推荐碳钢。最终选材：考虑到常压塔顶油气/原油换热器已采用钛材全焊接板式换热器，水冷器管束和壳体分别选用10(HSC)和Q245R(PWHT)。

4.4 减压塔顶抽真空冷凝器

选材分析：减压塔顶主要是HCl+H2S+H2O 酸露点腐蚀和铵盐垢下腐蚀，导则推荐022Cr25Ni7Mo4N。最终选材：考虑塔顶露点腐蚀主要是HCl 露点腐蚀，形成酸性的电化学垢下腐蚀和蚀坑，最终导致穿孔。减压塔顶抽真空冷凝器壳体复层及管束最终选用双相钢2205。

4.5 转油线高速段/低速段

选材分析：此处温度在310～358℃，主要腐蚀成分为活性硫和环烷酸。导则推荐出口高速转油线304，低速转油线CS+316。最终选材：考虑到此处高温硫、高温环烷酸和气液两相区的冲刷等腐蚀，以及炉管外部的高温氧化和高温蠕变腐蚀。常压炉出口高速转油线最终选用316L，低速转油线最终选用Q245R+316L；减压炉出口高速转油线最终选用316L，低速转油线最终选用Q245R+316L。