常压塔顶腐蚀及应对措施

刘冰(山东尚能实业有限公司梯级分离车间，山东 广饶 257300)

1 引言

从石油资源的来源、原油性质的变化以及提高经济效益等方面考虑，面临加工高酸值原油的形势。加工高酸值原油会带来设备腐蚀问题，常压塔顶的腐蚀，因多数仍采用碳钢材质，所以各炼厂的常减压装置对常压塔顶的腐蚀最为关注，也成为各缓蚀剂厂家的重地。本文根据自身车间生产经验及调研情况，分析、归纳了常压塔顶的腐蚀问题，提出了一些措施和建议。

2 低温腐蚀

低温腐蚀的腐蚀现象主要是HC1、H2S等腐蚀性物质在介质H2O的作用下与设备的主要材质Fe发生有得失电子关系的氧化-还原化学反应造成。在石油化工装置中常见的腐蚀部位为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。腐蚀的原因主要是原油中含有一定量的氯化物，即使经脱盐后还含有微量镁盐、钙盐甚至钠盐，MgC1和CaC1 在200℃以下开始水解，NaC1在300℃时亦发生水解，生成腐蚀性物质氯化氢(HC1)，遇有液相水的环境产生盐酸，即对设备产生强烈的腐蚀作用：

当有腐蚀性物质硫化氢(H2S)存在时，则发生如下反应：

以上反应在设备环境中可循环反复进行，造成设备的腐蚀加剧。

常减压低温部位的腐蚀主要是由原油中所含的无机盐水解造成的，与原油中是否含酸含硫关系不大。研究表明：原油中含盐量与设备的腐蚀速率基本成正比

可见，原油中含盐是造成腐蚀的根本原因。电脱盐的运行好坏直接影响后续流程部位的腐蚀快慢。

(1)电脱罐原油进料温度，125～135℃为宜，

(2)注水量7%～10%，充足的水分混合才能洗掉盐分。

(3)注水以净化水为宜，净化水的pH高于除盐水，对高酸原油的清洗效果优于除盐水，另外也可节约除盐水用量。

(4)注水温度控制90～100℃，较高的温度可降低能耗，混合清洗效果明显。

(5)电压控制要根据原油带水情况控制，原油应在罐区充分的加温静置脱水，时间大于48小时为宜，温度35～40℃。这样电脱盐罐的油水界位可提高，增加原油在水中混合时间及空间，从而脱盐效果改善。

(6)破乳剂注入点可选择在原料泵入口加注，这样进入电脱罐的破乳剂与原油混合充分，效果远大于进电脱罐前加注。

(7)根据原油在电场中的停留时间影响水滴的聚集，

式中：T为停留时间(min)；A0为系数；E为电场强度(V/CM)。

T＜2min时增加停留时间对脱盐效果改善明显，T＞2min时停留时间对脱盐变化影响不大，过长的停留时间还增加耗电。一些装置扩能改造时不考虑电脱罐容量是严重错误的，只有适宜的停留时间才对脱盐有帮助。

3 存在问题分析及措施

原油经常压炉加热后，电脱盐无法脱出的无机盐类开始析出，到达常压塔顶后腐蚀加剧，过多的中和缓蚀剂并不解决问题，相反会造成垢下腐蚀，沉积在空冷及换热器管束，造成常压塔顶酸性水变黑，Fe+含量高，恶性循环，30天之内空冷、换热器均出现漏点。严重影响安全生产。

(1)常压塔顶压力不可过低。过低的常压塔顶压力，往往是因为常压塔顶的换热器及空冷冷却效果非常好，设计负荷大。而实际运行时因加工量，主动控制石脑油收率等原因，造成常压塔顶压力低于0.05MPa，此时塔顶温度与进换热器(或空冷)入口的温度相差增大，温差大于5℃，在换热器(或空冷)入口就会出现明显的抽力，换热器(或空冷)入口流速过快，对换热器(或空冷)入口的管板造成严重的腐蚀，助剂更谈不上预膜成型。相应的常压塔顶酸性水取样颜色变重，Fe+严重超标。此时应控制塔顶压力及塔顶换热器(或空冷)入口温差，小于3℃最佳，塔顶的压力高于0.05MPa。

(2)控制常压塔顶循温度。根据设计负荷，控制常压塔顶循流量不可过大，控制顶循抽出温度140℃左右，露点温度以上，减少常压塔顶循内水分对管线及换热器腐蚀，同时因顶循温度的升高，塔顶温度随之升高，此时石脑油收率与馏程可根据顶循冷回流及汽提蒸汽的用量控制。有的装置会在顶循抽出位置加注缓蚀剂，如果加工原油酸值较高(1.2以上)，塔顶循温度低于120℃，此方法也具有较好效应。塔顶循带水量也是很重要的腐蚀因素，水的出现对管线及换热器腐蚀加快，因此汽提蒸汽的用量应按设计负荷加注，不可采取多注汽提蒸汽，降底炉出口温度的方法操作常压塔。

(3)缓蚀剂的选择。塔顶助剂的选择非常关键，但以加注缓蚀剂纯液最佳(无论水溶性与油溶性)，助剂的使用量应结合有机胺或氨液的使用调节，控制塔顶pH6.5～7.5。注氨时因早晚温差及压力波动的差异，需安装在线pH计及时调节，否则不但不能调节pH，反而导致塔顶碱性腐蚀。碱性腐蚀对空冷管束腐蚀速率更快。中和缓蚀剂尽量选择含有机胺少的种类，有机胺注入量的多少会对酸性水汽提产生影响。塔顶助剂泵的选择应单塔单注，不要与减压塔等其他塔顶混合使用，或各塔加装流量计，以控制各塔加注量。

(4)在线pH仪的使用。塔顶腐蚀加剧与pH的变化密切相关，如果条件允许，建议酸性水外送管道上加装pH仪，这样能实时关注腐蚀情况，督促操作人员及时关注及调整塔顶助剂、负荷及温度。同时酸性水样的颜色也可很好的反应腐蚀状况，乳白色说明塔顶罐油水分离不好，需关注塔顶罐界位计是否准确。水发黑则说明腐蚀速率较快，需特别关注缓蚀剂注入量、原油酸值、氯离子含量等。

(5)塔顶换热设备的选材。为了更好的回收塔顶余热，许多常压塔顶油气进空冷器前设计了原油-常压塔顶换热器，常压塔顶换热器或空冷管束材质多使用为20#、08Cr2AlMo、双相钢、钛材板换等。钛材及双相刚的腐蚀速率最慢，但价格高，许多炼厂考虑成本及运行周期，多选择碳钢或08Cr2AlMo材质。如控制得当，使用性价比仍高于钛材及双相刚。但塔顶换热器是气相变液相的场所，换热器管板成为腐蚀的重地，建议管板材质及进口管束做防腐蚀处理，能起到很好的延缓腐蚀作用。

(6)常压塔顶流出量控制。许多装置因市场原因，要求多产柴油，少出石脑油，导致塔顶流出量远远低于设计流量，这样缓蚀剂无法溶解在液相，就谈不上预膜成型，因此需控制塔顶流出量在合理范围，设计流量的40%～100%，这样对缓蚀剂成膜具有帮助。相反的塔顶只有H2S气相和酸性水，腐蚀速率明显加快。

(7)注水量。塔顶注水量的选择塔顶流出量的0.05%，过大的注水会使腐蚀前移，过小则无法冲洗注氨后反应的NH4Cl，注水种类也以净化水为宜，净化水pH高于除盐水，能耗及效果不及净化水。

4 结论

常压塔顶的腐蚀受多个因素的影响，电脱盐的运行不但对常减压装置影响较大，对后续装置影响也很大，因此脱盐设备必须保证良好的运行。其次常压塔顶压力、流速、缓蚀剂的选择更是保证常压塔顶设备运行周期长短的关键。