常减压蒸馏装置减三线管道腐蚀及防护

2020-09-21

石油化工腐蚀与防护 2020年4期

关键词：酸值硫含量炼油厂

(中国石化青岛炼油化工有限责任公司，山东青岛 266555)

某炼油厂减压塔采用KBC减压深拔技术，设有四个侧线：减一线作为柴油加氢原料，减二线、减三线混合后作为加氢处理原料，减四线为过汽化油。其中减三线设有洗涤油(减三线下回流)。检修期间发现减三线洗涤油管道发生严重腐蚀。

1 减三线洗涤油管道参数及腐蚀情况

1.1 减三线洗涤油管道参数

减三线洗涤油管道相关参数见表1。

表1 减三线洗涤油管道相关参数

1.2 减三线洗涤油管道腐蚀情况

检修期间选择41个焊接接头对减三线管道进行测厚，部分测厚数据见表2。由表2可见：减三线洗涤油管道所有直管段、弯管段及弯头均存在减薄，直管段实测最小厚度4.8 mm，弯管段实测最小厚度5.3 mm，弯头外侧实测最小厚度2.5 mm。检修期间对该管道进行了整体更换。

表2 减三线洗涤油部分测厚数据

2 腐蚀分析

2.1 腐蚀类型

2.1.1 垢样分析

对减三线洗涤油管道垢样进行分析，其结果

见表3。

表3 减三线洗涤油管道垢样分析

所取垢样质量较轻，呈黑色、块状，少部分溶于水。由表3可以看出：垢样主要物相为有机物、铁的氧化物、硫代硫酸盐和硫化亚铁(定性有)，其次还有少量氯盐、铵盐和酸不溶物等物质。由此可判断减三线洗涤油管道的腐蚀属于高温硫腐蚀，高温硫直接与管道发生反应生成硫化亚铁，在管壁形成保护膜。但垢样中存在少量的铵和较多的氯离子，使得硫化亚铁膜不致密，造成管壁产生垢下腐蚀。

2.1.2 高温硫腐蚀

一般认为高温硫腐蚀的影响因素主要是硫含量、温度和流速[1-2]。腐蚀速率的大小取决于高温部位介质中的活性硫含量，活性硫含量越高，腐蚀速率越大。温度对高温硫腐蚀的影响表现在两个方面：一是温度升高促进了硫、硫化氢和硫醇与金属材料的化学反应；二是温度的升高促进了非活性硫的分解，产生更多活性硫，加速对钢材的腐蚀。当温度在220～340 ℃时，硫化物开始分解生成H2S，对设备开始腐蚀，并且随着温度的升高腐蚀不断加重。根据减三线洗涤油流量190 t/h,管道规格φ219 mm×10 mm，密度按940 kg/m3计算，估算流速大约为2 m/s, 流速对减三线洗涤油管道腐蚀影响较小。

2.2 腐蚀成因

2.2.1 原油性质

通过该炼油厂相关统计数据分析，绘制2011年至2018年两个生产周期加工原油中硫含量、酸值以及馏分油中硫分布分别见图1和图2。

图1 2011—2018年加工原油硫含量及酸值

图2 各馏分油中硫分布

该炼油厂实验室2015—2018年生产周期期间对减三线硫含量及酸值进行了检测，部分检测结果见表4。

2015—2018年第三生产周期期间加工原油硫含量整体高于2011—2015年第二生产周期，并且多次出现硫含量超出设防值(质量分数2.8%)的情况，酸值整体变化不大。馏分越重，馏分油中的硫含量越高，减三线硫质量分数基本在3%以上，酸值在0.3 mgKOH/g左右。由上述分析可见，在不考虑硫的性质的前提下，减三线的高温硫腐蚀压力较大。

表4 减三线硫含量及酸值

2.2.2 管道材质

钢材抗高温硫腐蚀性能随着钢材中Cr含量的提高而提高。一般认为，当钢材中Cr的质量分数达到5%或以上时，减缓了高温硫腐蚀；Cr质量分数在9%～12%时，能够有效地抑制腐蚀[3]。中石化防腐蚀研究中心对多种高硫原油进行动态腐蚀评价与统计，通过拟合得到不同材料在高硫原油中的腐蚀速率与温度的关系曲线[4](见图3)。由图3可知：在320 ℃温度条件下1Cr5Mo钢材已经无法满足装置长周期运行要求，而300系列不锈钢能够有效抵抗高温硫腐蚀。参照SH/T 3096—2012《高硫原油加工装置设备和管道设计选材导则》，当介质温度不低于288 ℃时，建议减三线洗涤油管道材质升级为06Cr18Ni11Ti。